一种无人机飞控板校准装置的制作方法

本实用新型涉及无人机器械领域，更具体涉及一种无人机飞控板校准装置，适用于无人机飞控PID调节和对飞控板各传感器的校准，以便于对飞控板进行调节和PID算法的修改。

背景技术：

目前市面上所用的飞控板校准方式很随意和简陋，不能保证飞控板各个方向的准确放置，这样导致调出来的算法和PID都是有很大的误差的，影响无人机的飞行，不能达到很好的调姿调参的作用。一种无人机飞控板校准装置能很好的实现飞控板每个方向放置的准确性。带有三轴转动功能，每个面都能自动转到不用人工去取飞控板再重新放置；内置飞控板夹持部分，能适应不同尺寸的飞控板。装置两个面安装有角度尺盘装置，能调节平台至水平保证飞控板校准的真实可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种无人机飞控板校准装置，结构简单，操作方便，可安全牢固的固定飞控板对传感器数据进行采集，保证测试的科学性和算法调节的准确性。

一种无人机飞控板校准装置，包括校准框架，校准框架内设置有飞控板夹紧部，

还包括设置在校准框架上用于驱动飞控板夹紧部以第一旋轴轴线为中心周向旋转的第一步进电机，还包括设置在校准框架上用于测量飞控板夹紧部以第一旋轴轴线为中心周向旋转的角度的第一角度传感器，

还包括设置在校准支架上用于驱动校准框架以第二旋轴轴线为中心周向旋转的第二步进电机，还包括设置在校准支架上用于测量校准框架以第二旋轴轴线为中心周向旋转的角度的第二角度传感器，

还包括用于驱动校准支架以第三旋转轴线为中心周向旋转的旋转驱动装置，还包括用于测量校准支架以第三旋轴轴线为中心周向旋转的角度的第三角度传感器，

第一旋轴轴线与第二旋轴轴线垂直，第二旋轴轴线为水平轴线，第三旋轴轴线为垂直轴线。

如上所述的第一步进电机的壳体固定在校准框架上，第一步进电机的旋转轴穿过校准框架与飞控板夹紧部固定，第一角度传感器的壳体固定在校准框架上，第一角度传感器的传感轴通过第一联轴器与第一传感器连接轴一端连接，第一传感器连接轴另一端穿过校准框架与飞控板夹紧部固定，第一步进电机的旋转轴和第一角度传感器的传感轴位于第一旋转轴线上。

如上所述的第二步进电机的壳体固定在校准支架上，第二步进电机的旋转轴穿过校准支架与校准框架固定，第二角度传感器的壳体固定在校准支架上，第二角度传感器的传感轴通过第二联轴器与第二传感器连接轴一端连接，第二传感器连接轴另一端穿过校准支架与校准框架固定，第二步进电机的旋转轴和第二角度传感器的传感轴位于第二旋转轴线上。

如上所述的旋转驱动装置包括与校准支架固定连接的旋转驱动轴，旋转驱动轴上套设有第一同步轮和第二同步轮，第一同步轮通过同步带与第三同步轮连接，第二同步轮通过同步带与第四同步轮连接，第三同步轮套设在第三角度传感器的传感轴上，第四同步轮套设在第三步进电机的旋转轴上。

如上所述的旋转驱动轴上还套设有法兰座，法兰座底部设置在箱体上，法兰座的顶部与推力球轴承的下座圈固定，推力球轴承的上座圈与校准支架固定。

如上所述的第一传感器连接轴与校准框架之间设置有第一滚珠轴承，第二传感器连接轴与校准支架之间设置有第二滚珠轴承，旋转驱动轴与法兰座之间设置有第三滚珠轴承，旋转驱动轴与第三滚珠轴承的内圈固定，第三滚珠轴承的外圈与法兰座固定。

如上所述的校准支架上设置有用于设置校准支架水平状态的水平校准装置。

如上所述的水平校准装置包括两个固定在校准支架上的角度尺盘，两个角度尺盘上均设置有铅锤，两个角度尺盘所在的平面垂直。

如上所述的飞控板夹紧部包括第一夹板、第三夹板和夹板连接轴，夹板连接轴的两端分别与第一夹板和第三夹板连接，夹板连接轴上依次套设有推板、弹簧和第二夹板，第三夹板与第一步进电机的旋转轴连接，第一夹板与第一传感器连接轴连接。

如上所述的第一夹板和第三夹板之间还设置有限位板，第二夹板上设置有限位槽，限位板卡设在限位槽内，第二夹板通过直线轴承套设在夹板连接轴上。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、操作简单，装置可靠性提高；

2、装置精度高，保证采集到角度数据更准确；

3、飞控板夹紧部可移动能适配不同尺寸和型号的飞控板。

附图说明

图1为本实用新型的侧面立体图；

图2为本实用新型的X轴剖视图；

图3为本实用新型的Y轴剖视图；

图4为本实用新型的Z轴立体图；

图5为本实用新型的Z轴剖视图

图6为本实用新型的立体图。

图中：101-第一角度传感器；102-第二角度传感器；103-第三角度传感器；2-单通铜柱；301-第一联轴器；302-第二轴联器；4011-第一传感器连接轴；4012-第二传感器连接轴；402-夹板连接轴；5-沉头孔；6a-校准框架；6b-校准支架；601-第一铝板；602-第二铝板；603-第三铝板；604-第四铝板；605-第五铝板；606-第六铝板；607-第七铝板；7-直线轴承；8-弹簧；901-第一螺纹孔；902-第二螺纹孔；903-第三螺纹孔；904-第四螺纹孔；10-飞控板夹紧部；1001-第一夹板；1002-第二夹板；1003-第三夹板；1004-限位板；1005-推板；1006-限位槽；1101-第一步进电机；1102-第二步进电机；1103-第三步进电机；1201-第一滚珠轴承；1202-第二滚珠轴承；1203-第三滚珠轴承；1301-第一U型座；1302-第二U型座；14-铅锤；15-角度尺盘；16-螺纹柱；17-螺母；1801-第一同步轮；1802-第二同步轮；1803-第三同步轮；1804-第四同步轮；19-旋转驱动轴；20-推力球轴承；21-垫片；22-同步带；23-法兰座；24-腰型孔；25-箱体；26-脚垫。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。

如图1～6所示，一种无人机飞控板校准装置，包括校准框架6a，校准框架6a内设置有飞控板夹紧部10，

还包括设置在校准框架6a上用于驱动飞控板夹紧部10以第一旋轴轴线为中心周向旋转的第一步进电机1101，还包括设置在校准框架6a上用于测量飞控板夹紧部10以第一旋轴轴线为中心周向旋转的角度的第一角度传感器101，

还包括设置在校准支架6b上用于驱动校准框架6a以第二旋轴轴线为中心周向旋转的第二步进电机1102，还包括设置在校准支架6b上用于测量校准框架6a以第二旋轴轴线为中心周向旋转的角度的第二角度传感器102，

还包括用于驱动校准支架6b以第三旋转轴线为中心周向旋转的旋转驱动装置，还包括用于测量校准支架6b以第三旋轴轴线为中心周向旋转的角度的第三角度传感器103，

第一旋轴轴线与第二旋轴轴线垂直，第二旋轴轴线为水平轴线，第三旋轴轴线为垂直轴线。

第一步进电机1101的壳体固定在校准框架6a上，第一步进电机1101的旋转轴穿过校准框架6a与飞控板夹紧部10固定，第一角度传感器101的壳体固定在校准框架6a上，第一角度传感器101的传感轴通过第一联轴器301与第一传感器连接轴4011一端连接，第一传感器连接轴4011另一端穿过校准框架6a与飞控板夹紧部10固定，第一步进电机1101的旋转轴和第一角度传感器101的传感轴位于第一旋转轴线上。

第二步进电机1102的壳体固定在校准支架6b上，第二步进电机1102的旋转轴穿过校准支架6b与校准框架6a固定，第二角度传感器102的壳体固定在校准支架6b上，第二角度传感器102的传感轴通过第二联轴器302与第二传感器连接轴4012一端连接，第二传感器连接轴4012另一端穿过校准支架6b与校准框架6a固定，第二步进电机1102的旋转轴和第二角度传感器102的传感轴位于第二旋转轴线上。

旋转驱动装置包括与校准支架6b固定连接的旋转驱动轴19，旋转驱动轴19上套设有第一同步轮1801和第二同步轮1802，第一同步轮1801通过同步带与第三同步轮1803连接，第二同步轮1802通过同步带与第四同步轮1804连接，第三同步轮1803套设在第三角度传感器103的传感轴上，第四同步轮1804套设在第三步进电机1103的旋转轴上。

旋转驱动轴19上还套设有法兰座23，法兰座23底部设置在箱体25上，法兰座23的顶部与推力球轴承20的下座圈固定，推力球轴承20的上座圈与校准支架6b固定。

第一传感器连接轴4011与校准框架6a之间设置有第一滚珠轴承1201，第二传感器连接轴4012与校准支架6b之间设置有第二滚珠轴承1202，旋转驱动轴19与法兰座23之间设置有第三滚珠轴承1203，旋转驱动轴19与第三滚珠轴承1203的内圈固定，第三滚珠轴承1203的外圈与法兰座23固定。

校准支架6b上设置有用于设置校准支架6b水平状态的水平校准装置。

水平校准装置包括两个固定在校准支架6b上的角度尺盘15，两个角度尺盘15上均设置有铅锤，两个角度尺盘15所在的平面垂直。

飞控板夹紧部10包括第一夹板1001、第三夹板1003和夹板连接轴402，夹板连接轴402的两端分别与第一夹板1001和第三夹板1003连接，夹板连接轴402上依次套设有推板1005、弹簧8和第二夹板1002，第三夹板1003与第一步进电机1101的旋转轴连接，第一夹板1001与第一传感器连接轴4011连接。

第一夹板1001和第三夹板1003之间还设置有限位板1004，第二夹板1002上设置有限位槽1006，限位板1004卡设在限位槽1006内，第二夹板1002通过直线轴承7套设在夹板连接轴402上。

校准框架6a包括第一铝板601、第二铝板602、第三铝板603和第四铝板604。第一铝板601、第二铝板602、第三铝板603和第四铝板604依次首尾连接围成方框型。

校准支架6b包括第五铝板605、第六铝板606和第七铝板607，第五铝板605水平设置，第六铝板606和第七铝板607竖直设置在第五铝板605的两端。

如图1～3所示，飞控板夹紧部10包含第一夹板1001和第三夹板1003，第一夹板1001和第三夹板1003通过限位板1004和夹板连接轴402连接。夹板连接轴402两端分别穿过第一夹板1001和第三夹板1003，第一夹板1001和第三夹板1003上分别开设有第一螺纹孔901和三螺纹孔903，固定螺丝拧入第一螺纹孔901和三螺纹孔903与夹板连接轴402的两端侧壁相抵，并将夹板连接轴402的两端固定在第一夹板1001和第三夹板1003上。第二夹板1002上固定有直线轴承7，直线轴承7套设在夹板连接轴402上，第二夹板1002通过直线轴承7能在夹板连接轴402上滑动来调节宽度以适配不同大小的飞控板。飞控板放置在位于第一夹板1001和第二夹板1002之间的限位板1004上，并且通过第一夹板1001和第二夹板1002来进行夹持，飞控板放在限位板1004上这样能保证飞控板的初始状态是位于水平的平面保证测试的准确。弹簧8套设在夹板连接轴402上，第二夹板1002通过限位槽1006卡设在限位板1004，使得第二夹板1002能在夹板连接轴402上自由滑动并在限位板1004的限位作用下往复运动，推板1005上设置有第四螺纹孔904，将推板1005移动到合适的位置然后通过固定螺丝拧入第四螺纹孔904与夹板连接轴402侧部相抵进行固定，可以通过调节推板1005的位置压紧弹簧8，然后弹簧8推紧第一夹板1001和第二夹板1002之间的飞控板起到固定飞控板的作用。设置推板1005的作用就是我们可以使用任意长度的弹簧8对飞控板的尺寸要求降低更方便组装。

如图1～2所示，第一步进电机1101的外壳固定在第四铝板604上，而第一步进电机1101的旋转轴穿过第四铝板604与飞控板夹紧部10的第三夹板1003固定，当第一步进电机1101的旋转轴转动时，带动整个飞控板夹紧部10进行旋转，进而带动飞控板夹紧部10的第一夹板1001旋转，进一步带动与第一夹板1001连接的第一传感器连接轴4011旋转，进一步带动与第一传感器连接轴4011连接的第一角度传感器101的传感轴旋转，第一角度传感器101的外壳通过四根单通铜柱2固定在第二铝板602上，第一角度传感器101对整个飞控板夹紧部10的旋转角度进行测量。第三夹板1003上开设有第二螺纹孔902，第一夹板1001上开设有第一螺纹孔901，固定螺丝拧入第二螺纹孔902与步进电机1101的旋转轴相抵固定，固定螺丝拧入第一螺纹孔901与第一传感器连接轴4011相抵固定。上述为X轴方向的旋转角度测量。

如图3所示，第二步进电机1102的外壳固定在校准支架6b的第七铝板607上端，而第二步进电机1102的旋转轴穿过第七铝板607与校准框架6a的第三铝板603固定，第二角度传感器102的旋转轴通过第二轴联器302与第二传感器连接轴4012连接，第二传感器连接轴4012与第一铝板601固定，第二角度传感器102的外壳通过四根单通铜柱2固定在第六铝板606上，第二步进电机1102的旋转轴旋转带动第二角度传感器102的旋转轴旋转，第二角度传感器102对整个校准框架6a的旋转角度进行测量。上述为Y轴方向的旋转角度测量。

如图5所示，第三步进电机1103的旋转轴带动第四同步轮1804旋转，第四同步轮1804通过同步带22带动第二同步轮1802旋转，进而带动旋转驱动轴19旋转，旋转驱动轴19与第五铝板605固定，进而带动整个校准支架6b旋转，旋转驱动轴19通过第一同步轮1801、同步带22和第三同步轮1803带动第三角度传感器103的传感轴转动，进而测量整个校准支架6b旋转角度。法兰座23底部固定在箱体25上，法兰座23的顶部通过推力球轴承20与校准支架6b的第五铝板605连接，对整个校准支架6b起到一定的支撑作用，同时法兰座23与旋转驱动轴19之间设置有第三滚珠轴承1203，使得旋转更加顺畅。上述为Z轴方向的旋转角度测量。

第一步进电机1101、第二步进电机1102和第三步进电机1103均可采用高精度行星减速步进电机，保证测试的精确性。

另外，如图5所示，第一U型座1301和第三步进电机1103外壳固定在一起，第三步进电机1103的旋转轴和第四同步轮1804轴固定，然后第一U型座1301通过箱体20上的腰型孔24固定在箱体25顶板的下表面上。

第二U型座1302和第三角度传感器103的外壳固定在一起，第三角度传感器103的传感轴和第三同步轮1803轴固定，然后第二U型座1302通过箱体20上的腰型孔24固定在箱体25顶板的下表面上。

如图4所示，角度尺盘15通过螺纹柱16和铝板（第五铝板605/第七铝板607）连接固定在一起，铅锤14的一端穿过螺纹柱16上面的小孔用螺母17压紧在螺纹柱16内。当校准支架6b处于水平时铅锤14就会指着角度尺盘15的90度刻度线上；角度尺盘15为两个，且两个角度尺盘15所在平面垂直，两个角度尺盘15都指着90度时证明校准支架6b是处于水平状态的。如果校准支架6b不水平可以通过调节箱体25底部的脚垫26的高度来使平台水平。

一种无人机飞控板校准装置的电气部分包含第一角度传感器101、第二角度传感器102和第三角度传感器103，第一角度传感器101、第二角度传感器102和第三角度传感器103输出4-20mA的模拟信号，第一角度传感器101、第二角度传感器102和第三角度传感器103输出的4-20mA的模拟信号经过电流电压转换模块转换为0-3.3V的电压信号并传送到控制板的AD接口，然后控制板通过AD接口获得第一角度传感器101、第二角度传感器102和第三角度传感器103测量的角度信息。

调节第一步进电机1101、第二步进电机1102和第三步进电机1103的转动就能校准飞控板的角度和位置，第一步进电机1101、第二步进电机1102和第三步进电机1103分别与步进电机驱动模块连接，电机驱动模块与控制板的IO口连接。

控制板通过串口与PC机的串口连接实现数据的传输，将第一角度传感器101、第二角度传感器102和第三角度传感器103测量的角度信息传输到PC机。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。