一种三轴自稳云台制造技术

本实用新型专利技术提供一种三轴自稳云台，解决现有自稳云台仅满足航向、俯仰两个方向的轴向旋转，在运动过程中拍摄画面清晰度和稳定性较差的问题。该云台包括控制单元、固定顶架、陀螺仪组件、转腔组件、中仓组件、航向电机、横滚电机、俯仰电机、摄像功能组件及设在摄像功能组件内的陀螺仪组件器；航向电机定子、转子分别与固定顶架、转腔组件连接；横滚电机定子、转子分别与转腔组件、中仓组件连接，横滚电机定子轴线与航向电机转子轴线垂直；俯仰电机定子固定在中仓组件内，俯仰电机定子轴线与横滚电机定子轴线及航向电机转子轴线均垂直，其转子与摄像功能组件连接；控制单元与陀螺仪组件连接，分别控制航向电机、横滚电机和俯仰电机的动作。横滚电机和俯仰电机的动作。横滚电机和俯仰电机的动作。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴自稳云台


[0001]本技术涉及一种云台，具体涉及一种三轴自稳云台。

技术介绍

[0002]云台是一种为实现目标物体姿态稳定控制的装置，通常作为设备摄像用。在商业航拍、空中摄影、空中巡航监视及滞空平台的实际工作中，大多使用自稳云台来稳定摄像机的方向，以保持拍摄画面的清晰与稳定。但现有自稳云台仅满足航向、俯仰两个方向的轴向旋转，在运动过程中，拍摄的画面清晰度和稳定性较差。

技术实现思路

[0003]为了解决现有自稳云台仅满足航向、俯仰两个方向的轴向旋转，在运动过程中，存在拍摄画面清晰度和稳定性较差的技术问题，本技术提供了一种三轴自稳云台。
[0004]为实现上述目的，本技术提供的技术方案是：
[0005]一种三轴自稳云台，其特殊之处在于：
[0006]包括控制单元、固定顶架、陀螺仪组件、转腔组件、中仓组件、航向电机、横滚电机、俯仰电机以及摄像功能组件；转腔组件位于固定顶架和中仓组件之间；
[0007]所述航向电机的定子与固定顶架连接；
[0008]所述航向电机的转子与转腔组件连接；
[0009]所述横滚电机的定子与转腔组件连接，且横滚电机定子的轴线与航向电机转子的轴线垂直；
[0010]所述横滚电机的转子与中仓组件连接；
[0011]所述俯仰电机的定子固定在中仓组件内，俯仰电机定子的轴线与横滚电机定子的轴线以及航向电机转子的轴线均垂直，其转子与位于中仓组件外侧的所述摄像功能组件连接；
[0012]所述陀螺仪组件设置在摄像功能组件内，包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器；
[0013]所述控制单元与陀螺仪组件连接；
[0014]所述控制单元包括航向电机驱动板、横滚电机驱动板和俯仰电机驱动板，分别控制航向电机、横滚电机和俯仰电机的动作。
[0015]进一步地，还包括分别设置在航向电机、横滚电机和俯仰电机输出轴上的航向电机编码器、横滚电机编码器和俯仰电机编码器；所述航向电机编码器、横滚电机编码器和俯仰电机编码器的输出分别接航向电机驱动板、横滚电机驱动板和俯仰电机驱动板。
[0016]进一步地，所述摄像功能组件为2个，分别位于中仓组件的两侧；
[0017]2个摄像功能组件分别为短焦成像镜头和长焦成像镜头；或者，2个摄像功能组件分别为摄像组件和热红外组件；或者，2个摄像功能组件均为多光谱相机；或者，2个摄像功能组件规格相同，均为成像组件，构成双目成像系统。
[0018]进一步地，所述航向电机、横滚电机和俯仰电机的输出轴上均设有导电滑环；
[0019]所述固定顶架内还设有陀螺仪。
[0020]进一步地，所述固定顶架、转腔组件、中仓组件从上至下依次设置，或者从下至上依次设置。
[0021]进一步地，所述固定顶架上设置有至少一个减震器。
[0022]进一步地，2个摄像功能组件分别通过动环安装组件连接在俯仰电机转子的两端；
[0023]所述动环安装组件包括轴承、轴承安装件、轴承盖板、挡块、限位挡块和转接架，转接架穿设在中仓组件上，转接架的一端与俯仰电机转子同轴相连，另一端与摄像功能组件相连；
[0024]所述中仓组件上设有用于安装轴承安装件的安装孔；
[0025]所述轴承安装件穿设在安装孔内，轴承设置在轴承安装件和转接架之间；
[0026]所述限位挡块的一端与转接架相连，
[0027]所述挡块设置在中仓组件内侧壁上，用于对限位挡块另一端的限位，实现云台俯仰角限位。
[0028]进一步地，其中一个动环安装组件的转接架与俯仰电机转子之间设有磁环组件；
[0029]所述磁环组件包括磁环转接件、磁铁和俯仰电机编码器安装片，磁环转接件为空心结构，两端分别与俯仰电机、转接架固连，且磁环转接件与转接架相连的一端沿周向设有缺口，磁铁安装在俯仰电机转轴端部的磁铁安装孔内，俯仰电机编码器安装片的一端设置在中仓组件内壁上，另一端伸向磁环转接件的缺口，且与磁铁相对，俯仰电机编码器安装在俯仰电机编码器安装片与磁铁相对的位置，在俯仰电机带动磁环转接件转动过程中，俯仰电机编码器安装片对磁环转接件的转动进行限位，实现云台俯仰角的限位。
[0030]进一步地，还包括设置在中仓组件内的交换机。
[0031]进一步地，所述转腔组件包括腔体转座、设置在腔体转座上的转腔连接板以及设置在腔体转座一端下侧的转座端盖，转腔连接板中部向下凹，形成用于安装航向电机的航向电机安装槽。
[0032]与现有技术相比，本技术的优点是：
[0033]1、本技术三轴自稳云台设有三个伺服电机(航向电机、横滚电机、俯仰电机)，分别负责航向(方位)、横滚、俯仰、三个方向轴向的旋转，在摄像功能组件内设有陀螺仪组件，用于获取云台的姿态数据，航向电机驱动板、横滚电机驱动板、俯仰电机驱动板根据云台的姿态数据，调整航向电机、横滚电机、俯仰电机三个方向轴向的旋转，来稳定摄像功能组件的方向和姿态，以保持拍摄画面的清晰与稳定。
[0034]2、由于云台在实际工作中，三轴陀螺仪会受到干扰，导致三轴陀螺仪反馈的姿态失真，从而使云台出现抖动和不稳定的现象，因此，本技术在航向电机、横滚电机和俯仰电机输出轴上安装编码器，三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、编码器构成反馈系统，通过编码器的反馈来抵消陀螺仪的干扰和改善转动角度过大问题，有效提升云台稳定精度，以获得高的图像质量，具有重要的工业应用价值；同时也使得各轴向的转动角度增大且稳定。
[0035]3、本技术2个摄像功能组件为摄像组件和热红外组件，可实现稳定摄像头和热红外镜头的方向，以保持拍摄画面的清晰与稳定。
[0036]4、为了便于俯仰电机编码器的安装，本技术在动环安装组件与俯仰电机转子之间的磁环组件设有俯仰电机编码器安装片。
[0037]5、本技术在航向电机和横滚电机上安装导电滑环，用于对电机线、传感器线、编码器线的保护。
附图说明
[0038]图1是本技术三轴自稳云台的立体结构示意图；
[0039]图2是本技术三轴自稳云台的纵向剖视图一(经航向电机轴线，且与俯仰电机轴线平行的面为剖面)；
[0040]图3是本技术三轴自稳云台的横向剖视图(经俯仰电机轴线，且与横滚电机轴线垂直的面为剖面)；
[0041]图4是本技术三轴自稳云台的纵向剖视图二(经航向电机轴线，且与横滚电机轴线平行的面为剖面)；
[0042]图5是本技术三轴自稳云台中固定顶架和转腔组件处的结构示意图；
[0043]图6是图5的剖视图；
[0044]图7是本技术三轴自稳云台的中仓组件处的结构示意图一；
[0045]图8是本技术三轴自稳云台的中仓组件处的结构示意图二(示意出机仓中腔体内部结构)；
[0046]图9是本技术三轴自稳云台中摄像组件的结构示意图；
[0047]图10是本技术三轴自稳云台中热红外组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三轴自稳云台，其特征在于：包括控制单元、固定顶架(1)、陀螺仪组件(103)、转腔组件(2)、中仓组件(3)、航向电机(4)、横滚电机(5)、俯仰电机(6)以及摄像功能组件；转腔组件(2)位于固定顶架(1)和中仓组件(3)之间；所述航向电机(4)的定子与固定顶架(1)连接；所述航向电机(4)的转子与转腔组件(2)连接；所述横滚电机(5)的定子与转腔组件(2)连接，且横滚电机(5)定子的轴线与航向电机(4)转子的轴线垂直；所述横滚电机(5)的转子与中仓组件(3)连接；所述俯仰电机(6)的定子固定在中仓组件(3)内，俯仰电机(6)定子的轴线与横滚电机(5)定子的轴线以及航向电机(4)转子的轴线均垂直，其转子与位于中仓组件(3)外侧的所述摄像功能组件连接；所述陀螺仪组件(103)设置在摄像功能组件内，包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器；所述控制单元与陀螺仪组件(103)连接；所述控制单元包括航向电机驱动板(71)、横滚电机驱动板(72)和俯仰电机驱动板(73)，分别控制航向电机(4)、横滚电机(5)和俯仰电机(6)的动作。2.根据权利要求1所述三轴自稳云台，其特征在于：还包括分别设置在航向电机(4)、横滚电机(5)和俯仰电机(6)输出轴上的航向电机编码器、横滚电机编码器和俯仰电机编码器(123)；所述航向电机编码器、横滚电机编码器和俯仰电机编码器(123)的输出分别接航向电机驱动板(71)、横滚电机驱动板(72)和俯仰电机驱动板(73)。3.根据权利要求1或2所述三轴自稳云台，其特征在于：所述摄像功能组件为2个，分别位于中仓组件(3)的两侧；2个摄像功能组件分别为摄像组件(8)和热红外组件(9)；或者，2个摄像功能组件分别为短焦成像镜头和长焦成像镜头；或者，2个摄像功能组件均为多光谱相机；或者，2个摄像功能组件规格相同，均为成像组件，构成双目成像系统。4.根据权利要求3所述三轴自稳云台，其特征在于：所述航向电机(4)、横滚电机(5)和俯仰电机(6)的输出轴上均设有导电滑环(14)；所述固定顶架(1)内还设有陀螺仪。5.根据权利要求4所述三轴自稳云台，其特征在于：所述固定顶架(1)、转腔组件(2)、中仓组件(3)从上至下依次设置，或者从下至上依次设置。6.根据权利要求5所述三轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，陈国栋，张宁，任龙毅，李思衡，
申请(专利权)人：西安量子智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：