EOMS高速摄影机抓片机构

    引　言

    EOMS高速摄影机用于一种光电经纬仪上,可对飞机、导弹、火箭等空中目标进行高速摄影测量和飞行姿态记录。其抓片机构作为高速摄影机的核心部件主要完成对胶片的间歇运动,即在抓片爪作用下胶片快速移动一定距离(一个画幅)后处于静止状态,快门打开,胶片曝光摄影后再次快速抓片,这样周期间歇运动,完成胶片的高速摄影。

    1　抓片机构工作原理

    1.1　结构布局和工作原理

    EOMS高速摄影机抓片机构采用小型化的双曲柄圆轨迹抓片机构。其结构布局图如图1所示,主动齿轮同时与齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ啮合,定片齿轮只与齿轮Ⅰ啮合。当主动齿轮按顺时针方向旋转时,齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ同时、同步按逆时针方向旋转。固定在齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ上的曲柄I和曲柄Ⅱ带动抓片爪做平面运动,由定片齿轮带动定片针做直线往复运动。当<角为0°时,抓片爪开始进入胶片片孔,定片针已经离开片孔,主动齿轮继续按顺时针方向旋转,抓片爪带动胶片继续向下移动。当抓片爪运动到<角为180°时,抓片爪齿离开胶片片孔,定片针开始进入片孔,胶片静止,摄影机快门打开,实现胶片曝光摄影。

    1.2　运动特性分析

    抓片爪的运动原理图如图2所示。胶片的运动特性可用下式表示[1]

    式中　X=2Pf抓片爪运动角速度;f——摄影频率;r——曲柄半径。

    2　抓片机构的结构特点和重要参数选择

    2.1　抓片机构的结构对称性和平衡性

    抓片机构高速运转时,两抓片爪带动胶片作间歇运动。在设计抓片机构时,如图3所示,左、右抓片爪相对传动齿轮完全对称,使胶片两排片孔受力变形均匀,并且沿旋转轴0-0达到静平衡和动平衡[2],保证胶片顺利通过片道;提高影象分辨力,减小振动和噪声,满足胶片定位精度的要求。

    2.2　抓片机构输片精确性

    抓片机构在输片过程中,要求其输片定位精度为0.015mm(RMS),并且两个抓片爪在抓片方向的高度差小于0.015mm。目前的加工水平难以满足高精度的要求。为此,从设计上采取措施降低零件和齿轮的加工精度,并且使装配后的抓片机构在抓片输片过程中能达到高精度要求,设计抓片机构的传动误差示意图如图4。

    式中　L1=23mm抓片爪齿尖与齿轮Ⅰ的中心距离;L2=38mm齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ的中心距离;r=9.5mm曲柄半径。

    当　$s=0.01mm时,$h=0.017mm,$<=3.37°。

    由此可见,当抓片爪尖端变形为0.01mm时,允许传动齿轮Ⅱ上的曲柄长度误差为0.017mm,允许传动齿轮Ⅱ的传动角度误差为3.37°,所以我们设计抓片爪时,在抓片爪后铰链处开一个长槽,解决了对齿轮加工要求精度要求不至于太高,又保证了抓片爪输片高精度要求的问题。