一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法技术

本发明专利技术提供了一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法，包括航向轴组件、支撑臂和相机组件；航向轴组件通过横向驱动组件与支撑臂连接，支撑臂再通过俯仰驱动组件与相机组件连接，实现相机组件在横向以及俯仰两个方向的转动。本发明专利技术提高云台在矿井环境下的稳定摄录的性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法


[0001]本专利技术属于矿用云台领域，尤其是涉及一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法。

技术介绍

[0002]随着发展，在矿井中或井下工作设备或矿用机械上安装摄像头，以对井下作业进行远程可视化监控的技术取得了进步，但是矿井下的环境恶劣，普通的摄像头在矿井下往往不能正常工作，无法提供稳定的视频传输。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法，提高云台在矿井环境下的稳定摄录的性能。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种矿用本安型三轴增稳云台，包括航向轴组件、骨架和相机组件；相机组件内部还设有周向驱动机构，航向轴组件、相机组件和周向驱动机构之间通过骨架连接；实现相机组件在横向以及俯仰两个方向的转动；实现相机本体的周向转动。
[0006]进一步的，所述航向轴组件包括主控盒，所述主控盒内设有主控电路板、插座，插座与电路板连接且延伸至顶部外面，主控盒上设有主控盖，用于对主控盒进行封盖。
[0007]进一步的，所述横向驱动组件包括云台电机、导电滑环、防水轴承；所述云台电机通过安装架安装至主控盒的底部，所述骨架的顶部通过导向滑环连接至云台电机，且骨架的顶部通过防水轴承连接至主控盒，实现转动。
[0008]进一步的，所述骨架与安装其上的外壳形成了支撑臂，所述支撑臂呈倒U型结构，支撑臂的两侧形成了支撑竖臂，相机组件安装在两个支撑竖臂之间；所述支撑竖臂内设有与俯仰驱动组件连接的转接电路板，所述支撑竖臂还设有限位槽孔，所述限位槽孔用于限制相机组件的转动角度。
[0009]进一步的，所述相机组件包括相机外壳、相机本体和周向驱动机构，所述相机本体通过周向驱动机构安装至相机外壳内，实现相机本体的轴向转动；相机外壳内还设有补光灯和与支撑臂配合的俯仰驱动组件。
[0010]进一步的，所述周向驱动机构包括周向驱动电机，周向驱动电机通过安装架安装至相机外壳内，相机本体通过相机支架连接至周向驱动电机的输出端，所述相机支架上设有限位螺钉，所述相机本体上设有与限位螺钉对应的限位架，实现对相机本体转动的限位。
[0011]进一步的，所述俯仰驱动组件包括俯仰电机，所述俯仰电机通过安装架安装至相机外壳内部的一侧，所述俯仰电机的输出端通过转接轴连接至支撑竖臂，所述相机外壳内设有控制俯仰电机的电路板。
[0012]进一步的，所述云台电机、周向驱动电机和俯仰电机之间通过骨架连接；所述骨架包括主架、俯仰支架和相机支架，所述主架L型结构，所述主架的一端安装云台电机，所述主
架的另一端通过转接轴连接至俯仰电机，俯仰支架连接至俯仰电机的输出端，俯仰支架通过过渡支架与周向驱动电机连接；
[0013]限位架与过渡支架连接，且限位架能够实现对周向驱动电机的半包围；固定架连接至周向驱动电机的输出端，相机支架与固定架连接，相机本体与相机支架连接；
[0014]相机支撑呈U型结构，且相机支架的内侧设有对相机本体进行限位的限位槽。
[0015]进一步的，所述相机外壳上设有与限位槽孔相对应的限位销；所述相机外壳还设有陀螺仪，实现实时测量云台摄像装置在空间三个轴向的加速度和角速度。
[0016]一种矿用本安型三轴增稳云台的工作方法，包括以下步骤，
[0017]S1、陀螺仪对三个轴向的加速度和角速度进行检测获取；
[0018]S2、陀螺仪对三个轴向的加速度和角速度进行滤波；
[0019]S3、对加速度和角速度的数据施以融合算法，获得云台在三个轴向的姿态角；
[0020]S4、获取三个电机轴角编码器的测量数据；
[0021]S5、分别对编码器的数据进行滤波，获得三个电机当前的角速度；
[0022]S6、分别计算，进而获取三个电机轴当前速度；
[0023]S7、通过S1
‑
S3得出的三个轴向的姿态角、通过S4
‑
S6得出的当前轴角度和目标角度，进而计算误差角；
[0024]S8、对误差角数据施以相应的PID控制算法运算，获得为达到平衡目标角度而需要的电机轴理论目标速度数据；
[0025]S9、对电机轴理论目标速度数据施以低通滤波和限幅滤波，得到电机轴理论目标速度；
[0026]S10、计算电机轴当前速度相对于电机轴理论目标速度的速度差；
[0027]S11、对速度差施以相应的PID控制算法运算，获得电机轴实际目标速度数据；
[0028]S12、对电机轴实际目标速度数据施以低通滤波和限幅滤波，得到所需的电机轴实际目标速度；
[0029]S13、对电机轴实际目标速度结合电机本体参数施以相应的算法，获得电机控制使用的面向磁场控制(FOC)算法所需参数；
[0030]S14、控制电机转动至使得云台摄像装置到达原设定的平衡目标角度位置；
[0031]S15、按照一定的定时间隔重复执行S1
‑
S14。
[0032]相对于现有技术，本专利技术所述的一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法具有以下优势：
[0033](1)本专利技术所述的一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法，采用轻量化设计，整体设计思路为金属件作为骨架用作支撑，塑料件作为外壳，主要起防护作用。更换了传统三轴云台横滚轴与俯仰轴的顺序，将横滚轴设置在具有俯仰功能的相机组件中，其中因为横滚轴在相机组件内部，与俯仰轴共处一个腔体内，在相机组件两侧设置支撑件，加大了产品的结构强度，同时也减少了总腔体数量，减少了漏水的风险。
[0034](2)本专利技术所述的一种矿用本安型三轴增稳云台及工作方法，应对矿井下使用移动设备上的电池供电，同时为了适应多种工况，可以随时将三轴增稳切换到二轴甚至是单轴增稳。转换模式时只需要调整对应的拨码开关，关闭对应的轴，同时在外部通过锁紧结构将云台的某个轴固定在合适的角度上，可以实现缺轴增稳，此方法可以减少功耗，延长设备
使用续航时间。因矿井下会随时停电在产品上设计了红外补光灯，可以随时根据环境光照强度切换画面模式，以实现不间断监控。
附图说明
[0035]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0036]图1为本专利技术实施例所述的一种矿用本安型三轴增稳云台示意图；
[0037]图2为本专利技术实施例所述的航向轴组件与支撑臂连接剖面示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例所述的支撑臂内侧示意图；
[0039]图4为本专利技术实施例所述的相机组件剖视图；
[0040]图5为本专利技术实施例所述的相机组件示意图；
[0041]图6为本专利技术实施例所述的骨架示意图；
[0042]图7为本专利技术实施例所述的相机支架示意图；
[0043]图8为本专利技术实施例所述的过渡支架示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：包括航向轴组件、骨架和相机组件；相机组件内部还设有周向驱动机构，航向轴组件、相机组件和周向驱动机构之间通过骨架连接；实现相机组件在横向以及俯仰两个方向的转动；实现相机本体的周向转动。2.根据权利要求1所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述航向轴组件包括主控盒，所述主控盒内设有主控电路板、插座，插座与电路板连接且延伸至顶部外面，主控盒上设有主控盖，用于对主控盒进行封盖。3.根据权利要求2所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述横向驱动组件包括云台电机、导电滑环、防水轴承；所述云台电机通过安装架安装至主控盒的底部，所述骨架的顶部通过导向滑环连接至云台电机，且骨架的顶部通过防水轴承连接至主控盒，实现转动。4.根据权利要求3所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述骨架与安装其上的外壳形成了支撑臂，所述支撑臂呈倒U型结构，支撑臂的两侧形成了支撑竖臂，相机组件安装在两个支撑竖臂之间；所述支撑竖臂内设有与俯仰驱动组件连接的转接电路板，所述支撑竖臂还设有限位槽孔，所述限位槽孔用于限制相机组件的转动角度。5.根据权利要求4所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述相机组件包括相机外壳、相机本体和周向驱动机构，所述相机本体通过周向驱动机构安装至相机外壳内，实现相机本体的轴向转动；相机外壳内还设有补光灯和与支撑臂配合的俯仰驱动组件。6.根据权利要求5所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述周向驱动机构包括周向驱动电机，周向驱动电机通过安装架安装至相机外壳内，相机本体通过相机支架连接至周向驱动电机的输出端，所述相机支架上设有限位螺钉，所述相机本体上设有与限位螺钉对应的限位架，实现对相机本体转动的限位。7.根据权利要求6所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述俯仰驱动组件包括俯仰电机，所述俯仰电机通过安装架安装至相机外壳内部的一侧，所述俯仰电机的输出端通过转接轴连接至支撑竖臂，所述相机外壳内设有控制俯仰电机的电路板。8.根据权利要求7所述的一种矿用本安型三轴增稳云台，其特征在于：所述云台电机、周向驱动电机和俯仰电机之间通过骨架连接；所述骨架包括主架、俯仰...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖耀猛，张生刚，王瞳，余铜柱，尹明严，朱申，徐峰，田东升，
申请(专利权)人：天津华宁电子有限公司，
类型：发明
国别省市：