专利名称：一种以航模直升机为载体的两自由度航拍云台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种航拍用的两自由度云台，属于可控载荷平台。它安装在航模直升机上，用于承载DV机，使用遥控设备遥控进行航拍。
背景技术：
航空摄影摄像在许多领域都有应用价值。通常情况下是用载人直升机携带拍摄人员和设备进行航拍，这种航拍方式具有飞行高度高、滞空时间长、可携带大型设备等优点，但是存在着风险高、费用高、审批手续繁琐等问题。近年来开始采用航模直升机携带小型设备，拍摄人员根据监视器图像在地面上通过遥控进行航拍，这种航拍方式在升限、负载、滞空时间等方面会有很大的限制，但是有着飞行机动性强、不受时间地点约束和费用低等优点，所以正在逐步普及应用中。用航模直升机航拍需要使用航拍云台来承载拍摄设备，普通云台难以胜任。航拍云台既要防止飞行时航模直升机产生的高频振动对拍摄图像质量造成不利影响，又要能根据取景需要通过遥控使DV机水平、垂直转动及变焦。现有的可满足上述要求的航拍云台结构复杂、价格昂贵，很难普及，或者无法同时满足上述航拍要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种以航模直升机为载体的两自由度航拍云台。DV机安装在此云台既可防止航模直升机的高频振动影响拍摄图像的质量，又便于拍摄人员在地面遥控云台，控制DV机的水平、垂直转动及变焦。
为达上述目的，本发明采用的以航模直升机为载体的两自由度航拍云台，其特征在于包括悬挂支架、水平旋转机构、垂直旋转机构和DV机变焦控制机构悬挂支架包括“井”字型框架，在“井”字型框架的横梁上固定有顶板、“井”字型框架的四个端部设有与航模直升机起落架连接的转接件；水平旋转机构包括倒“U”字型框架和水平旋转驱动舵机，“U”字型框架的底边与空心轴的下端紧固，空心轴的上端与装置在悬挂支架顶板上的轴承内圈紧固，水平旋转驱动舵机固定在“U”字型框架的底边，水平旋转驱动舵机的转轴上固定V带主动轮，V带从动轮套在空心轴上且同轴线，V带从动轮与顶板的下表面固定，V带主动轮和V带从动轮通过V带相连；垂直旋转机构包括矩形框架和垂直旋转驱动舵机，矩形框架位于水平旋转机构的“U”字型框架中，其两条竖直边分别通过转动铰接轴与“U”字型框架的两条侧边铰接，垂直旋转驱动舵机固定在“U”字型框架其中一条侧边的外侧，垂直旋转驱动舵机的转轴上固定主动轮，从动轮套在铰接轴上且同轴线，从动轮与矩形框架的外侧固定，主动轮与从动轮之间通过绳索相连；DV机变焦控制机构包括微型舵机，微型舵机固定在矩形框架的上水平边内侧，微型舵机转轴上固定有具有楔形缺口的圆舵机盘，DV机的变焦控制杆端置于圆舵机盘的楔形缺口中。
为了防止航模直升机的高频振动影响拍摄图像的质量，转接件可以采用具有两个相互垂直通孔的矩形块，其中与航模直升机起落架相连的通孔内填充有一圈硅胶减震材料，硅胶减振材料能够吸收航模直升机高频振动的能量。
使用时，云台的悬挂支架通过转接件与航模直升机起落架连接，两者之间不存在硬接触，振动能量被硅胶减震材料吸收而不会传递到云台上。水平旋转驱动舵机带动“U”字型框架，并与“U”字型框一起绕空心轴水平旋转。DV机取景器视频信号经由从空心轴中穿过的传输线传输到模拟图像传输设备。垂直旋转驱动舵机带动矩形框架绕转动铰接轴垂直旋转。利用微型舵机输出轴上的圆舵机盘缺口模仿手指拨动DV机的变焦控制杆，实现变焦控制。
本发明结构简单、成本低，云台与航模直升机之间的连接使用减振材料，消除了航拍图像抖动现象；旋转机构使用V带和绳索传动，一方面使安装精度要求低于使用齿轮传动的场合，另一方面由于V带和绳索具有一定弹性使得云台转动平滑不存在噪声颤动等问题。地面人员通过遥控可以使DV机在水平方向连续转动、垂直方向转动，并进行变焦，可满足航拍取景的需要。
图1为本发明的云台结构示意图；图2为悬挂支架示意图；图3为转接件的一种具体结构示意图；图4为水平旋转机构局部视图；图5为垂直旋转机构的转动铰接轴一种具体结构示意图；图6为垂直旋转机构局部视图。
具体实施例方式
参见图1-图6，以航模直升机为载体的两自由度航拍云台总体结构见图1，包括悬挂支架、水平旋转机构、垂直旋转机构和DV机变焦控制机构；悬挂支架(见图1、图2)包括由铝管4和横梁3构成的“井”字型框架，在横梁3上固定有顶板2、“井” 字型框架的铝管4的端部分别设有与航模直升机起落架连接的转接件5。图3所示为转接件的一种具体结构示意图，图例中，转接件是具有两个相互垂直通孔5-1、5-2的矩形块，其中，上方的通孔5-1套在悬挂支架的铝管4上，下方的通孔5-2内填充有一圈硅胶减震材料13，套在航模直升机起落架的水平支撑管上。
水平旋转机构(见图1、图4)包括倒“U”字型框架6和水平旋转驱动舵机15，“U”字型框架6的底边与空心轴1的下端紧固，空心轴1的上端与装置在悬挂支架顶板2上的轴承22内圈紧固，水平旋转驱动舵机15安装在水平舵机安装板21上，并与“U”字型框架6的底边固定，水平旋转驱动舵机15的转轴上固定V带主动轮20，V带从动轮18套在空心轴1上且同轴线，V带从动轮18与顶板2的下表面固定，V带主动轮20和V带从动轮18通过V带19相连；调整水平舵机安装板21在“U”型框架6上的安装位置，使V带19在V带主动轮20与V带从动轮18之间张紧。
上述的水平旋转驱动舵机15可由市售的普通航模舵机加以改造得到打开普通航模舵机后，去掉输出轴齿轮的限位销和其与电位器旋钮之间的连接件，将电位器旋钮设在中立位置并固定。改造后水平旋转驱动舵机15可以朝任一方向连续转动。
垂直旋转机构(见图1、图6)包括矩形框架8和垂直旋转驱动舵机11，矩形框架8位于水平旋转机构的“U”字型框架6中，其两条竖直边分别通过转动铰接轴7与“U”字型框架6的两条侧边铰接，图5给出了转动铰接轴7的一种具体结构，它由螺钉26、轴套25、销27、小轴承28、紧定螺钉24、具有内螺纹的轴23和锁紧挡圈29组成。销27把轴套25固定在轴23的中部，轴23有内螺纹孔的一端插入矩形框架8侧边，螺钉26从矩形框架8侧边内侧拧紧在轴23上，使轴23垂直固定在矩形框架8侧边上。轴23的另一端穿过嵌入在“U”型框架6侧边的小轴承28后由紧定螺钉24和锁紧挡圈29轴向定位。
垂直旋转驱动舵机11安装在垂直舵机安装板30上，垂直舵机安装板30固定在“U”型框架其中一条侧边的外侧，垂直旋转驱动舵机11的转轴上固定主动轮12，从动轮10套在轴23上且同轴线，从动轮10与矩形框架8的外侧固定，主动轮12与从动轮10之间通过绳索14相连。垂直旋转驱动舵机11驱动矩形框架8绕轴23旋转。其中垂直旋转驱动舵机11可采用市售大力矩航模舵机。
DV机变焦控制机构(见图1)包括微型舵机17，微型舵机17固定在矩形框架8的上水平边内侧，微型舵机转轴上固定有具有楔形缺口的圆舵机盘16，DV机的变焦控制杆端31置于圆舵机盘16的楔形缺口中。微型舵机17转动圆舵机盘16时即拨动变焦控制杆31。微型舵机17可采用市售产品。
DV机安装板9固定在矩形框架8的下水平边，用来将DV机安装在云台上。DV机取景器视频信号经由从空心轴1中穿过的传输线传输到模拟图像传输设备。遥控接收机与电池可选择安装在“U”字型框架6或矩形框架8上。
权利要求
1.一种以航模直升机为载体的两自由度航拍云台，其特征在于包括悬挂支架、水平旋转机构、垂直旋转机构和DV机变焦控制机构悬挂支架包括由横梁(3)与铝管(4)构成的“井”字型框架，在“井”字型框架的横梁(3)上固定有顶板(2)、“井”字型框架的四个端部设有与航模直升机起落架连接的转接件(5)；水平旋转机构包括倒“U”字型框架(6)和水平旋转驱动舵机(15)，“U”字型框架(6)的底边与空心轴(1)的下端紧固，空心轴(1)的上端与装置在悬挂支架顶板(2)上的轴承(22)内圈紧固，水平旋转驱动舵机(15)固定在“U”字型框架(6)的底边，水平旋转驱动舵机(15)的转轴上固定V带主动轮(20)，V带从动轮(18)套在空心轴(1)上且同轴线，V带从动轮(18)与顶板(2)的下表面固定，V带主动轮(20)和V带从动轮(18)通过V带(19)相连；垂直旋转机构包括矩形框架(8)和垂直旋转驱动舵机(11)，矩形框架(8)位于水平旋转机构的“U”字型框架(6)中，其两条竖直边分别通过转动铰接轴(7)与“U”字型框架(6)的两条侧边铰接，垂直旋转驱动舵机(11)固定在“U”字型框架(6)其中一条侧边的外侧，垂直旋转驱动舵机(11)的转轴上固定主动轮(12)，从动轮(10)套在铰接轴(7)上且同轴线，从动轮(10)与矩形框架(8)的外侧固定，主动轮(12)与从动轮(10)之间通过绳索(14)相连；DV机变焦控制机构包括微型舵机(17)，微型舵机(17)固定在矩形框架(8)的上水平边内侧，微型舵机(17)转轴上固定有具有楔形缺口的圆舵机盘(16)，DV机的变焦控制杆端(31)置于圆舵机盘(16)的楔形缺口中。
2.根据权利要求1所述的以航模直升机为载体的两自由度航拍云台，其特征在于转接件(5)是具有两个相互垂直通孔(5-1)、(5-2)的矩形块，其中下方的通孔(5-2)内填充有一圈硅胶减震材料(13)。
全文摘要
本发明公开的以航模直升机为载体的两自由度航拍用云台，包括悬挂支架、水平旋转机构、垂直旋转机构和DV机变焦控制机构。悬挂支架与航模直升机起落架连接处采用硅胶减振材料隔离；水平旋转机构使用V带传动；垂直旋转机构使用绳索传动；DV机变焦控制机构利用具有楔形缺口的圆舵机盘拨动DV机的变焦控制杆进行变焦。拍摄人员使用航模遥控设备遥控操纵DV机在水平方向上连续转动、垂直方向上转动，并进行变焦。本发明结构简单、成本低，可满足航拍取景的需要。
文档编号F16M11/02GK101093733SQ200710069849
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月5日 优先权日2007年7月5日
发明者徐伟杰, 李平, 韩波, 孙文达 申请人:浙江大学