一种微型云台的制作方法

本发明属于机电技术领域，特别涉及一种微型云台。

背景技术

云台是一种用来改变前端传感器信号获取方向的设备(常见的前端传感器为图像传感器或天线传感器),云台可分为固定式云台和电动调节式云台。固定式云台依靠人调整相应机械结构，使前端传感器指向一定的方向，达到最好的工作姿态时，人工锁紧相应机构，常见于室内动作捕捉系统的摄像头调节。电动调节式云台依靠装置内部电动结构带动前端传感器进行姿态的改变，常用于摄影设备的增稳。目前，电动调节式云台多采用绕组式电机驱动，利用三个电机，调节前端传感器的姿态，另外，为了减少对电机驱动力的需求，云台结构设计需要考虑旋转中心的重力配平，因此，结构相对较复杂，且体积较大。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种微型云台，以解决现有云台结构相对较复杂，且体积较大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微型云台，包括定子支撑模块、转子模块、传感模块及控制模块，其中定子支撑模块设置于控制模块上，所述转子模块设置于所述定子支撑模块内，所述传感模块设置于所述转子模块的前端、且与所述控制模块连接。

所述定子支撑模块包括可拆卸连接的上定子支撑模块和下定子支撑模块，所述上定子支撑模块与所述转子模块密封连接，所述下定子支撑模块与所述控制模块连接。

所述上定子支撑模块包括防尘垫圈、上定子壳及滚珠，其中防尘垫圈和滚珠设置于上定子壳与所述转子模块之间，且所述防尘垫圈位于所述上定子壳的前端，所述滚珠为多个、且沿周向分布。

所述下定子支撑模块包括超声波定子、弹性垫片和下定子壳，其中下定子壳的内壁上沿周向设有至少两个超声波定子，所述超声波定子用于驱动所述转子模块的姿态变化，所述超声波定子和所述下定子壳之间设有弹性垫片。

所述下定子壳的内壁上设有零位检测传感器，所述零位检测传感器用于检测所述转子模块相对所述下定子壳轴线的转动角度。

所述转子模块包括转子传感器保护罩、减震件、转子体和限位轴套，其中转子体为中空结构，所述转子体的内壁前端设有用于安装所述传感模块的减震件，所述转子传感器保护罩设置于所述转子体的上端，用于封闭所述转子体的中空结构，所述转子体的后端设有限位轴套，所述限位轴套与所述定子支撑模块配合限制所述转子体的转动范围，与所述传感模块连接的导线由所述限位轴套引出直接与所述控制模块连接，或所述传感模块连接的导线经所述限位轴套后、通过滑环与所述控制模块连接。

所述转子体上设有径向标志线，用于零位检测。

所述传感模块包括传感器电路板及与所述传感器电路板连接的信号采集单元和惯性测量单元，其中传感器电路板与所述转子模块的减震垫相连接，所述惯性测量单元设置于所述传感器电路板上，用于所述转子模块的姿态检测，所述信号采集单元设置于所述传感器电路板上或设置于所述转子模块上，用于获取云台前方的信号信息。

所述定子支撑模块和所述转子模块均为球型或椭圆形结构。

所述控制模块包括下壳体及设置于所述下壳体内的电池和电路板，所述电路板通过导线与所述传感模块连接，所述下壳体通过壳体盖板封闭。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明能够实现信号采集单元的信号稳定，相比于传统三轴云台结构，其具有结构简单，便于装配的特点，同时也具有抗摔、抗碰撞的特点。

2.本发明具有高集成的特点，促使系统尺寸小，具有携带方便的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明去掉下壳体、壳体盖板、电池、电路板和下定子壳的仰视视示意图；

图3为本发明外置信号采集单元的结构示意图；

图4为本发明模块化的结构示意图。

图中：1为上定子支撑模块；11为防尘垫圈；12为上定子壳；13为滚珠；2为下定子支撑模块；21为零位检测传感器；22为超声波定子；23为弹性垫片；24为下定子壳；3为转子模块；31为转子传感器保护罩；32为减震件；33为转子体；331为大孔；332为小轴孔；333为径向标志线；34为限位轴套；4为传感模块；41为信号采集单元；411为内置前向信号采集单元；412为外置前向信号采集单元；42为传感器电路板；43为惯性测量单元；441为顶针；5为下壳体；6为壳体盖板；7为电池；8为电路板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种微型云台，包括定子支撑模块、转子模块3、传感模块4及控制模块，其中定子支撑模块设置于控制模块上，转子模块3设置于定子支撑模块内，传感模块4设置于转子模块3的前端、且与控制模块连接。

本发明的实施例中，定子支撑模块和转子模块3均为球型或椭圆形结构，转子模块3能够绕球心旋转。定子支撑模块和转子模块3也可根据外形需求设计为其他形状。

定子支撑模块包括可拆卸连接的上定子支撑模块1和下定子支撑模块2，上定子支撑模块1与转子模块3密封连接，下定子支撑模块2与控制模块连接。

控制模块包括下壳体5及设置于下壳体5内的电池7和电路板8，电路板8通过导线与传感模块4连接。下壳体5的上端与下定子支撑模块2，下端通过壳体盖板6封闭。

上定子支撑模块1包括防尘垫圈11、上定子壳12及滚珠13，其中防尘垫圈11和滚珠13设置于上定子壳12与转子模块3之间，且防尘垫圈11位于上定子壳12的前端，目的是为了防止灰尘、颗粒物及水进入装置内部；滚珠13为多个、且沿周向分布，滚珠13提供球形滚轴轴承的作用，保证转子模块3能够顺畅的旋转。

下定子支撑模块2包括超声波定子22、弹性垫片23和下定子壳24，其中下定子壳24的上端与上定子壳12通过螺纹、卡扣或销钉固定连接，下端与下壳体5通过螺纹、卡扣或销钉固定连接。下定子壳24的内壁上沿周向嵌设有至少两个超声波定子22，超声波定子22用于驱动转子模块3的姿态变化，超声波定子22和下定子壳24之间设有弹性垫片23。

本发明的实施例中，下定子壳24的内壁上沿周向嵌设有三个超声波定子22，用于实现三自由度的旋转。弹性垫片23置于超声波定子22的下方，用于提供超声波定子22与转子模块3之间的预紧压力。

如图2所示，下定子壳24的内壁上设有零位检测传感器21，零位检测传感器21用于检测转子模块3相对下定子壳24轴线的转动角度。

转子模块3包括转子传感器保护罩31、减震件32、转子体33和限位轴套34，其中转子体33为中空结构，转子体33的内壁前端设有用于安装传感模块4的减震件32，转子传感器保护罩31设置于转子体33的上端，用于封闭转子体33的中空结构，转子传感器保护罩31通过螺纹、卡扣或胶粘固定于转子体33的头部；转子体33的后端设有限位轴套34，限位轴套34与定子支撑模块配合限制转子体33的转动范围，与传感模块4连接的导线由限位轴套34引出、且通过滑环与控制模块连接，从而使转子模块3相对装置无限的绕装置轴线旋转。

本发明的实施例中，转子体33上沿中心轴线设有贯穿整个转子体33的阶梯孔，减震件32固定于阶梯孔的大孔331内；限位轴套34固定于转子体33的小轴孔332内,限位轴套34部分外漏于转子体33,用于下定子支撑模块和转子模块3之间相对旋转的限位。

转子体33上设有径向标志线333，用于零位检测，如图2所示。零位检测传感器21检测径向标志线333，转子模块3相对下定子壳24轴线的转动角度，用于记录绝对零位，以及防止多圈转动引起电气线的扭拉和扯断。

传感模块4包括传感器电路板42及与传感器电路板42连接的信号采集单元41和惯性测量单元43，其中传感器电路板42与转子模块3内侧的减震件32连接，惯性测量单元43设置于传感器电路板42上，用于转子模块3的姿态检测，信号采集单元41设置于传感器电路板42上或设置于转子模块3上，用于获取云台前方的信号信息。

信号采集单元41为内置前向信号采集单元411，如图4所示；或信号采集单元41为外置前向信号采集单元412，如图3所示；内置前向信号采集单元411固定于传感器电路板42的前向面上，用于获取云台前向信号信息；外置前向信号采集单元412固定于减震件32或转子体33上；惯性测量单元43固定于传感器电路板42的前向面或后向面或侧向面上，用于姿态检测。

上定子支撑模块1、下定子支撑模块2、转子模块3及传感模块4组成的模块可作为一个单独的功能模块，功能模块底部具有用于电气连接的顶针441或电气接口，功能模块通过螺纹或卡扣与底座相连接，模块化的目的是能够依据需求更换不同的底座，甚至底座可以直接集成在其他装置或物件上，例如底座部分可集成在帽子上，功能模块直接与帽子上的接口连接即可，此时该云台即可用于人运动过程中的稳像。

本发明能够实现信号采集单元的信号稳定，相比于传统三轴云台结构，其具有结构简单，便于装配的特点，同时也具有抗摔、抗碰撞的特点。

本发明具有系统尺寸小，具有携带方便的特点，其小尺寸的装置可与人眼尺寸相当或者更小，未来随着生物技术的发展，能够将图像数字信息转换为视网神经或其他神经的生物大脑成像信息，则可用该装置替代眼睛。

本发明的工作原理是：

转子模块为球形，下定子支撑模块内嵌入分布两个或两个以上超声波定子，包覆在转子模块的球表面，通过驱动两个或两个以上超声波定子实现转子模块绕圆心的任意姿态转动。在装置发生姿态变化时，传感模块上固定的惯性测量单元将检测装置的姿态，驱动两个或两个以上超声波定子稳定转子的姿态，从而传感模块的信号采集单元能够稳定的采集信号，减轻装置振动对信号的影响。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。