一种自稳定云台的制作方法

文档序号:11066099阅读:692来源:国知局
一种自稳定云台的制造方法与工艺

本实用新型涉及云台技术领域,尤其是一种自稳定云台。



背景技术:

现有技术中的云台在旋转节点上多采用滑环进行旋转连接,由于云台布线复杂,相应的滑环部分结构复杂,生产成本较高,在长期运行后旋转节点处容易发生松动,导致电连接失效,而且云台多使用无刷电机或两相混合式步进电机进行驱动,使得生产成本更加高。



技术实现要素:

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种成本低控制精度高且运行可靠的自稳定云台。

为了实现本实用新型的目的,所采用的技术方案是:

本实用新型的自稳定云台包括基座、铰接在基座上的旋转座和铰接在旋转座上的俯仰架,所述俯仰架上铰接有固定架,所述旋转座的两端均设驱动机构,其中,位于旋转座下端的驱动机构的驱动轴通过滑环结构与基座连接,位于旋转座上端的驱动机构的驱动轴通过滑环结构与俯仰架的一端连接,所述固定架的一端设有驱动机构,所述固定架上的驱动机构的驱动轴通过滑环结构与所述俯仰架的另外一端固定连接,所述固定架的底部设有主控制器,所述主控制器通过三个所述滑环结构接入电源然后供电给所述固定架上的驱动机构,并且发送控制信号给所述固定架上的驱动机构,所述旋转座上设有辅助控制器,所述辅助控制器通过旋转座下端的滑环结构接入电源然后供电给所述旋转座两端的驱动机构,所述辅助控制器从所述主控制器上下载控制信号,所述辅助控制器根据控制信号分别控制所述旋转座两端的驱动机构,所述驱动机构均由控制系统控制。

本实用新型所述控制系统包括主控制器和辅助控制器,所述主控制器包括主控模块、电源稳压电路Ⅰ和无线收发模块Ⅰ,所述电源稳压电路Ⅰ通过三个所述滑环结构与基座上的电源电连接以输入电源,所述电源稳压电路Ⅰ分别与主控模块、无线收发模块Ⅰ和固定架上的驱动机构电连接以提供电源,所述主控模块与所述无线收发模块Ⅰ相连,所述主控模块发出的控制信号通过所述无线收发模块Ⅰ发送给所述固定架上的驱动机构。

本实用新型所述辅助控制器包括微处理器、电源稳压电路Ⅱ和无线收发模块Ⅱ,所述电源稳压电路Ⅱ通过旋转座下端的滑环结构与基座上的电源电连接以输入电源,所述电源稳压电路Ⅱ分别与微处理器、无线收发模块Ⅱ和旋转座两端的驱动机构电连接以提供电源,所述微处理器与所述无线收发模块Ⅱ相连,所述微处理器通过无线收发模块Ⅱ接收所述主控模块的信号并将该信号处理后发送给所述旋转座两端的驱动机构。

本实用新型所述固定架上还安装有陀螺仪模块,所述陀螺仪模块的检测信号通过所述无线收发模块Ⅰ传递给所述主控模块。

本实用新型所述驱动机构包括永磁步进电机、电机驱动器和齿轮减速机构,所述电机驱动器根据接收到的PWM控制信号驱动所述永磁步进电机运动,所述永磁步进电机的输出端安装所述齿轮减速机构,所述永磁步进电机通过齿轮减速机构驱动所述驱动轴。

本实用新型所述滑环结构包括固定在所述驱动机构上的针座,所述针座上设有内插针和外插针,所述针座上可转动地安装有内环针套和外环针套,所述内环针套和外环针套朝向针座的面上均设有环形槽,所述内插针位于内环针套的环形槽内并与内环针套保持电连接,所述外插针位于外环针套的环形槽内并与外环针套保持电连接。

本实用新型所述滑环结构还包括轴套,所述内环针套和外环针套固定在轴套内,所述驱动轴伸出所述内环针套并与所述轴套固定连接,所述驱动轴的端部还固定有法兰盘,所述轴套的外周面与所述旋转座或固定架的端部固定连接。

本实用新型所述轴套和法兰盘均设有固定驱动轴的轴孔,所述驱动轴的端部贯穿所述轴套的轴孔并插接到所述法兰盘的轴孔内,所述法兰盘通过螺栓固定到所述轴套上,所述针座上设有出线孔,所述轴套上设有进线孔。

本实用新型的自稳定云台的有益效果是:1、本实用新型的自稳定云台的驱动机构通过无线信号控制驱动机构通过线缆给驱动机构供电,其布线可以大大简化,相应的滑环结构可以简化,成本降低,结构简化后滑环部分的磨损减少,云台整体运行稳定性和寿命提高;2、改进后的滑环结构的法兰盘可以进一步提高轴套与驱动轴的连接稳定性,驱动轴转动时轴套运行更平稳,从而轴套内的内环针套和外环针套运行可靠,可以始终保持内插针与内环针套的电连接以及外插针与外环针套的电连接;3、使用价格低的永磁步进电机替代价格较高的两相混合式步进电机或无刷电机作为驱动机构,大大降低了云台整体生产成本,加入齿轮减速机构之后,永磁步进电机的控制精度得到提高,保证云台运行平稳性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的自稳定云台的整体结构示意图;

图2是本实用新型的自稳定云台的支撑架构示意图;

图3是本实用新型的驱动机构结构示意图;

图4是本实用新型的滑环结构示意图;

图5是本实用新型的滑环结构安装示意图;

图6是本实用新型的自稳定云台控制系统的原理框图。

其中:旋转座1;俯仰架2;固定架3;驱动机构4;主控制器5;辅助控制器6;陀螺仪模块7;针座81,内环针套82,外环针套83,轴套84,法兰盘85。

具体实施方式

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-6所示,本实施例的自稳定云台包括基座、铰接在基座上的旋转座1和铰接在旋转座1上的俯仰架2,俯仰架2上铰接有固定架3,旋转座1的两端均设驱动机构4,其中,位于旋转座1下端的驱动机构4的驱动轴通过滑环结构与基座连接,位于旋转座1上端的驱动机构4的驱动轴通过滑环结构与俯仰架2的一端连接,固定架3的一端设有驱动机构4,固定架3上的驱动机构4的驱动轴通过滑环结构与俯仰架2的另外一端固定连接。

驱动机构4由控制系统控制,控制系统包括主控制器5和辅助控制器6,固定架3的底部设置主控制器5,主控制器5通过三个滑环结构接入电源然后供电给固定架3上的驱动机构4,并且发送控制信号给固定架3上的驱动机构4,旋转座1上设有辅助控制器6,辅助控制器6通过旋转座1下端的滑环结构接入电源然后供电给旋转座1两端的驱动机构4,辅助控制器6从主控制器5上下载控制信号,辅助控制器6根据控制信号分别控制旋转座1两端的驱动机构4,本实施例中的云台的驱动机构4通过无线信号控制驱动机构4通过线缆给驱动机构4供电,其布线可以大大简化,相应的滑环结构可以简化,成本降低,结构简化后滑环部分的磨损减少,云台整体运行稳定性和寿命提高。

本实施例中的主控制器5包括主控模块、电源稳压电路Ⅰ和无线收发模块Ⅰ,电源稳压电路Ⅰ通过三个滑环结构与基座上的电源电连接以输入电源,电源稳压电路Ⅰ分别与主控模块、无线收发模块Ⅰ和固定架3上的驱动机构4电连接以提供电源,主控模块与无线收发模块Ⅰ相连,主控模块发出控制信号通过无线收发模块Ⅰ发送给固定架3上的驱动机构4,其中,固定架3上还安装有陀螺仪模块7,陀螺仪模块7的检测信号通过无线收发模块Ⅰ传递给主控模块。

本实施例中的主控模块为32位单片机,用来接收来自陀螺仪模块7的角度信息并求解出三元数以得出当前云台姿态,并根据控制算法产生三路控制信号控制驱动机构4的相位角以达到调节云台姿态的目的。

本实施例中的无线收发模块Ⅰ是工作在2.4GHz-2.5GHz I SM频段的单片无线收发器芯片,主要功能是收发无线信号,而且可以接收来自外部独立配置的遥控器的指令并发送给主控模块,主控模块根据遥控信号调整云台姿态。

本实施例中的陀螺仪模块7的主要功能是将其测量的模拟量转化为可输出的数字量并发送给主控模块,主控模块计算处理得出云台的控制策略。

本实施例中的电源稳压电路为升压降压电路,该电路是先将7.4V的电源电压升压到12-25V,给永磁步进电机供电,然后再降压到3.3V后,然后供给各个模块标准工作电压。

本实施例中的辅助控制器6包括微处理器、电源稳压电路Ⅱ和无线收发模块Ⅱ,电源稳压电路Ⅱ通过旋转座1下端的滑环结构与基座上的电源电连接以输入电源,电源稳压电路Ⅱ分别与微处理器、无线收发模块Ⅱ和旋转座1两端的驱动机构4电连接以提供电源,微处理器与无线收发模块Ⅱ相连,微处理器通过无线收发模块Ⅱ接收主控模块的信号并将该信号处理后发送给旋转座1两端的驱动机构4。其中,电源稳压电路Ⅱ和无线收发模块Ⅱ与主控制器5的电源稳压电路Ⅰ和无线收发模块Ⅰ相同,不同之处在于,辅助控制器6的微处理器接收主控制器5的控制信号然后将该控制信号处理后发送给驱动机构4。

本实施例中的驱动机构4包括永磁步进电机、电机驱动器和齿轮减速机构,电机驱动器根据接收到的PWM控制信号驱动永磁步进电机运动,永磁步进电机的输出端安装齿轮减速机构,永磁步进电机通过齿轮减速机构驱动驱动轴。使用价格低的永磁步进电机替代价格较高的两相混合式步进电机或无刷电机作为驱动机构4,大大降低了云台整体生产成本,加入齿轮减速机构之后,永磁步进电机的控制精度得到提高,保证云台运行平稳性。

本实施例中的电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构,当电机驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动永磁步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,永磁步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

固定架3上的驱动机构4直接由主控制器5控制,主控制器5向固定架3上的电机驱动器发出PWM脉冲控制信号,主控制器5可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率来控制永磁步进电机转动的速度和加速度,从而达到调速和定位的目的。而旋转座1两端的驱动机构4由辅助控制器6控制,具体地,主控制器5将包含有控制命令的控制信号发送给辅助控制器6,辅助控制器6将该控制信号转换为PWM脉冲控制信号,然后发送给旋转座1两端的电机驱动器,本实施例中的自稳定云台采用无线传输控制信号取代了有线传输,使得布线简化。

本实施例还提供一种结构简化且稳定性高的滑环结构,具体地,滑环结构包括固定在驱动机构4上的针座81,针座81上设有内插针和外插针,针座81上可转动地安装有内环针套82和外环针套83,内环针套82和外环针套83朝向针座81的面上均设有环形槽,内插针位于内环针套82的环形槽内并与内环针套82保持电连接,外插针位于外环针套83的环形槽内并与外环针套83保持电连接,由于控制信号的线缆由无线连接代替,该种滑环结构仅需要连接两根传输电源的线缆,结构大大简化,成本降低。该滑环结构还包括轴套84,内环针套82和外环针套83固定在轴套84内,驱动轴伸出内环针套82并与轴套84固定连接,驱动轴的端部还固定有法兰盘85,轴套84的外周面与旋转座1或固定架3的端部固定连接。轴套84和法兰盘85均设有固定驱动轴的轴孔,驱动轴的端部贯穿轴套84的轴孔并插接到法兰盘85的轴孔内,法兰盘85通过螺栓固定到轴套84上,法兰盘85可以进一步提高轴套84与驱动轴的连接稳定性,驱动轴转动时轴套84运行更平稳,从而轴套84内的内环针套82和外环针套83运行可靠,可以始终保持内插针与内环针套82的电连接以及外插针与外环针套83的电连接。

为了便于连接线缆,针座81上设有出线孔,轴套上设有进线孔。

应当理解,以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

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