一种基于步进电机的视觉伺服云台的制作方法

本实用新型涉及视觉伺服系统，具体涉及一种基于步进电机的视觉伺服云台。

背景技术：

传统云台多采用金属制造提高使用寿命，使用减速机增强负载能力，采用编码器进行位置控制或姿态模块进行姿态控制，运行稳定且控制准确，广泛应用于大型安防监控。利用视觉信息驱动云台转动，从而实现对快速机动的目标进行跟踪时，云台应具有转动惯量小，调速范围宽，运行稳定等性能，但是传统云台体积大，调速范围窄，且价格较高。

云台是实现视觉伺服的主要载体，视觉为云台提供驱动信号，两者构成视觉伺服云台。视觉伺服云台在机器人自主导航、目标跟踪、武器瞄准等方面均有广泛用途，国内针对视觉伺服进行设计的云台较少，因此基于步进电机的视觉伺服云台设计具有重要意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于步进电机的视觉伺服云台。

本实用新型采用如下技术内容：

一种基于步进电机的视觉伺服云台，包括相机支撑架、水平旋转板、左支撑架、右支撑架、编码器固定板、第一及第二步进电机、相机、第一及第二编码器；

由下至上的顺序，第一编码器固定在编码器固定板的下侧，所述第一步进电机位于水平旋转板及编码器固定板之间，其主轴通过法兰盘与水平旋转板连接，其尾轴通过联轴器与第一编码器连接，左支撑架及右支撑架分别固定在水平旋转板的左右两侧，所述相机支撑架设置在左右支撑架之间，所述第二编码器固定在右支撑架外侧，所述相机位于相机支撑架的上侧，所述第二步进电机位于相机支撑架的下侧，且位于左右支撑架之间，所述第一步进电机的上侧或编码器固定板与载体固定。

所述右支撑架的中心安装6mm孔径法兰盘，套住第二编码器，通过法兰盘的顶丝锁死。

所述左支撑架的中心安装5mm孔径法兰盘，套住第二步进电机的主轴。

编码器固定板与第一步进电机的机身通过长螺栓连接固定。

相机支撑架的下侧空间恰好与第二步进电机的大小匹配，使相机的重心在第一步进电机的轴上方。

所述水平旋转板的上表面中心设有5mm孔径法兰盘，下表面中心设置平面轴承与第一步进电机连接。

本实用新型的有益效果：

根据相机型号及步进电机型号合理设计云台框架，降低对步进电机输出力矩的要求，同时各方向编码器的安装方式能有效降低噪声的影响，能精确检测到执行机构角度位置信息，电机与编码器轴之间采用刚性连接件，能降低在高频调速时由于柔性造成检测不准确；

云台合理的结构设计及各零件的安装方式能有效提高视觉伺服云台的精度及跟踪速度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中相机支撑架的结构示意图；

图3是图1中水平旋转板的结构示意图；

图4是图1中的左支撑架结构示意图；

图5是图1中的右支撑架结构示意图；

图6是编码器固定板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1-图6所示，一种基于步进电机的视觉伺服云台，包括相机支撑架2、水平旋转板8、左支撑架3、右支撑架7、编码器固定板13、第一及第二步进电机10、6、相机1、第一及第二编码器14、5；

由下至上的顺序，第一编码器固定在编码器固定板的下侧，所述第一步进电机位于水平旋转板及编码器固定板之间，其主轴通过法兰盘与水平旋转板连接，其尾轴通过联轴器11与第一编码器连接，所述编码器固定板与第一步进电机的机身通过长螺栓12进行连接固定，所述水平旋转板上表面中心加有5mm孔径法兰盘，下表面与第一步进电机之间放置平面轴承9，法兰盘套住第一步进电机的主轴，通过法兰盘的顶丝锁死。

左支撑架及右支撑架分别固定在水平旋转板的左右两侧，所述相机支撑架设置在左右支撑架之间，所述第二编码器固定在右支撑架外侧，所述相机位于相机支撑架的上侧，所述第二步进电机位于相机支撑架的下侧，且位于左右支撑架之间，所述第一步进电机的上侧或编码器固定板与载体固定。

所述右支撑架的中心安装6mm孔径法兰盘，套住第二编码器，通过法兰盘的顶丝锁死。

所述左支撑架的中心安装5mm孔径法兰盘，套住第二步进电机的主轴，通过法兰盘的顶丝锁死，并将该架固定在水平旋转板左侧。

编码器固定板与第一步进电机的机身通过长螺栓连接固定。

相机支撑架的下侧空间恰好与第二步进电机的大小匹配，使相机的重心在第一步进电机的轴上方，所述相机支撑架主要由三个支架一体构成，具体是横支架及两个竖支架，所述两个竖支架分别垂直于横支架的下表面，所述第二步进电机位于两个竖支架之间，所述相机固定在横支架上表面。

电机在运转过程中，会产生抖动，本装置中第一步进电机机身的抖动不会对系统造成影响，将第一编码器与第一步进电机的机身通过长螺栓固定为整体，使第一编码器不受第一步进电机机身抖动的影响，同时，第二步进电机的机身抖动会对系统造成影响，将第二编码器固定在右支撑板上，使第二编码器检测第二步进电机机身的抖动。

在第一步进电机的上侧通过平面轴承承受上部分的重量，避免第一步进电机受过大的轴向力而对力矩输出造成影响，同时可避免接触面间的摩擦。

相机支撑架内部空间尽量小，小至恰好能安装第二步进电机，且使相机重心靠近第一步进电机轴上方，若相机与第二步进电机垂直距离过大，负载力矩将会增大，同时，相机成像中心与旋转中心距离增加，会降低视轴指向精度；若过宽将会导致水平旋转板增长，进一步要强水平旋转板的机械强度。

编码器通过刚性连接件与其它轴或板连接直接锁死固定，不使用传动齿轮，避免高频调速时，由于柔性连接或齿轮回差导致角度检测不精确。

材料选用光敏树脂，其优势为密度小，韧性好，加工精度高；水平旋转板为云台的主要称重件，设计为10mm厚的板，其他云台结构件均为5mm，在保证机械强度的前提下，减轻了云台质量，进一步降低对各方向电机的输出力矩要求。

根据相机型号及步进电机型号合理设计云台框架，降低对步进电机输出力矩的要求，同时各方向编码器的安装方式能有效降低噪声的影响，能精确检测到执行机构角度位置信息，电机与编码器轴之间采用刚性连接件，能降低在高频调速时由于柔性造成检测不准确。云台合理的结构设计及各零件的安装方式能有效提高视觉伺服云台的精度及跟踪速度。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。