一种无人机三轴云台探照灯的制作方法

本实用新型涉及无人机照明技术领域，尤其涉及一种无人机三轴云台探照灯。

背景技术：

目前现有的户外照明方式，可归类为如下几类：

1是传统的固定照明设备，如路灯；2是可移动的大型照明设备，如车载照明系统；3是比较新颖的无人机照明方式。

综合来看，每种方式各有特点，但是传统的固定照明及可移动的大型照明设备存在移动范围有限，照明范围有限及受场地影响大的问题，不能发挥最优的效果。例如电网输电线路的夜间巡检，传统是采用地面大型照明设备往电塔打光，因为来自地面的强亮光，容易直接刺激塔上施工人员的眼睛，造成一定的危害，此外照明的角度也局限。

而无人机照明作为一种新型的户外照明方式，以空对地的照明方式，在夜晚为现场环境提供更柔和的照明，犹如夜晚的太阳，不会造成刺眼，同时照明范围更大，更利于作业。

但是现有的无人机照明设备，功能还比较单一，仅能提供亮灭功能，此外，对灯具部分没有深入的技术开发，只是将简单的灯具与云台设备连接，存在照明亮度低，照明效果差，产品粗糙，智能化程度低等缺点。如已公开的专利“cn201720728067.6一种无人机机载照明装置以及无人机”，此专利内容仅简单描述云台装置，将灯具与云台简单连接，没有对照明灯进行技术改进，忽略照明灯的散热处理，极其容易在使用过程中产生高温对机身造成伤害；此外，亦没有对光源技术进行改进，不能达到良好的空对地照明效果。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本实用新型的目的是为了解决现有技术中无人机照明设备，功能还比较单一，仅能提供亮灭功能，此外，对灯具部分没有深入的技术开发的的问题，而提出的一种无人机三轴云台探照灯。

2.技术方案

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种无人机三轴云台探照灯，包括探照灯和三轴云台组成，其特征在于，所述探照灯包括灯壳、灯和连接结构，所述灯壳包括前盖、灯壳主体和散热底座，所述灯包括钢化玻璃、圆形菲涅尔透镜、聚光透镜组、led铜基板和led驱动板，所述连接结构包括防水硅胶垫、固定透镜件、防水硅胶垫、轴承承接部、轴承和轴承承接固定部件，所述前盖与灯壳主体固定连接；

所述防水硅胶垫与前盖的内壁固定连接，所述灯壳主体上设有左孔和右孔，多个所述防水硅胶垫分别固定插设于左孔和右孔内；

所述钢化玻璃与前盖内壁固定连接，所述圆形菲涅尔透镜与前盖的内壁固定连接，且位于钢化玻璃的后侧，所述固定透镜件螺纹插设于灯壳主体内，所述散热底座内部设有内凹的凹槽，所述灯壳主体上设有与散热底座对应的突出边缘；

所述灯壳主体的左右两侧设置分别设有左孔和右孔，所述右孔的外壁上有内嵌的凹槽，且设有螺丝孔位，所述防水硅胶垫、轴承承接部、轴承、轴承承接固定部件与右孔均通过螺丝连接；

所述聚光透镜组包括透镜保护盖、聚光透镜支架、第一透镜、第二透镜、第三透镜构成，所述聚光透镜支架的上部有外螺纹，所述透镜保护盖的内部设有与聚光透镜支架对应的内螺纹；

所述透镜聚光组包括透镜、透镜、透镜，所述透镜、透镜、透镜均螺纹插设于聚光透镜支架的内部；

所述led铜基板内设有灯珠，所述led铜基板与聚光透镜组通过螺丝固定连接；

所述led驱动板包括有电流保护模块、电压保护模块、过热保护模块、功率调整模块；

所述三轴云台包括支撑臂、连接臂、航向驱动电机、横滚驱动电机、俯仰驱动电机，转接件、控制板、外壳和电路设备；

所述支撑臂与转接件通过连接臂连接，所述连接臂包括连接臂主体、连接臂外盖、云台自转控制板、航向驱动电机、连接部件、云台横滚控制板、横滚驱动电机和电机外盖，所述航向驱动电机与转接件通过连接部件连接；

所述航向驱动电机包括转子和定子，所述航向驱动电机的定子与连接部件固定连接，所述连接臂主体的上部与航向驱动电机的转子连接，所述云台自转控制板与连接臂主体的内顶部固定连接，所述云台自转控制板与航向驱动电机电联接；

所述连接臂主体的底部固定连接有横滚驱动电机和横滚控制板，所述云台横滚控制板包括监测系统与驱动系统，所述横滚驱动电机与横滚控制板通过电联接；

支撑臂包括第一连接臂主体、俯仰驱动电机、俯仰控制板和总外壳，所述俯仰驱动电机包括定子和转子，所述连接臂主体与俯仰驱动电机的定子连接，所述俯仰驱动电机的转子与探照灯连接，所述俯仰控制板与俯仰驱动电机电联接。

优选地，包括姿态传感器，所述姿态传感器与灯壳主体内壁的左侧面固定连接，且与三轴云台进行电路连接。

优选地，所述前盖为开口的圆柱形结构，且内部有内螺纹。

优选地，所述固定透镜件为圆柱体呈齿轮状，且外壁上设有与内螺纹对应的外螺纹。

优选地，所述前盖的内部设有凹槽，所述灯壳主体上设有与凹槽对应的突起，所述外壳和前盖的顶部设有位置对应的多个螺丝孔位。

优选地，所述散热底座的外壁上设有散热鳍片，所述散热底座上也设有与前盖对应的多个螺丝孔位。

优选地，所述聚光透镜组、led铜基板和led驱动板位于同一平面上，且聚光透镜组、led铜基板和led驱动板上设有相对应的多个螺丝孔位。

优选地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜均为k玻璃材质。

优选地，所述第二连接臂主体的内部为中空结构。

优选地，所述总外壳包括第一外壳、第二外壳和第三外壳。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中，采用三轴增稳云台与探照灯相结合，使得探照灯可以更加稳定的进行移动照明，并能多角度对地面目标进行探照。

(2)本实用新型中，同时对探照灯进行优化改进，采用轻质的铝合金外壳，控制探照灯的整体体积，使得体积更加的小巧，减轻无人机的负载，保证无人机的续航能力。

(3)本实用新型中，将探照灯的外壳设置成散热鳍片，灯体作业时产生的热量能够通过鳍片进行良好的散热，极大的提升灯体的散热性能，同时密闭性能更好，避免了风扇散热导致的密闭性能差，易渗水进尘等问题。

(4)本实用新型中，对灯具的光学设计进行深入开发，并且首次采用了圆形菲涅尔透镜，因菲涅尔透镜的特性，使得其相比于其他传统透镜质量更轻、光线损耗更低且光线聚焦效果更好，为夜间照明提供更加充足的光亮，同时照明聚焦效果更佳，菲涅尔透镜具备有连续表面部分“坍陷”到一个平面上，从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。

(5)本实用新型中，在灯珠部分进行了深度的改良，在灯珠部分集成了透镜组，形成了聚光透镜组，使用3片k9玻璃材质的透镜，来对光路进行多级修正，使得灯光被充分利用，出光角度为25°，光效达到95％以上。

(6)本实用新型中，在灯具内部部分，将led驱动板、led铜基板以及聚光透镜组，放置于同一面上，共同利用散热底座。此排布方式，一方面利于铜基板与驱动板共同散热；二方面极大节省了空间，为充分利用光路空间与光效起到重要作用；三方面，对于适配无人机负载的要求，要求体积小重量轻，而此排布方式恰好使得设计的负载结构更轻小。

(7)本实用新型中，由3片k9玻璃材质的透镜组成的聚光透镜组，使得光利用率达到95％以上，出光角为25°，配合一片固定无位移的菲利尔透镜，使得灯体出光角为12°，且光斑非常均匀，效果非常理想。

(8)本实用新型中，采用透镜组，有效减少光损，无反光碗设计，从而不会有反光碗导致的副光斑带来的亮度损失。

(9)本实用新型中，灯体部分为全密闭封装，防护性能更佳，有效防止水或颗粒的入侵，同时在出光口设置钢化玻璃，有效防止使用过程造成的碰撞损坏。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯的主体结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中云台处的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中灯壳处的结构示意图；

图4为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中灯体处的结构示意图；

图5为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中探照灯透镜组处的结构示意图；

图6为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中探照灯透镜组处的剖面结构示意图；

图7为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中三轴云台处的结构示意图；

图8为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯中三轴云台处的爆炸结构示意图；

图9为本实用新型提出的一种无人机三轴云台探照灯的组合结构示意图。

图中：1探照灯；1-1前盖；1-2第一防水硅胶垫；1-3钢化玻璃；1-4圆形菲涅尔透镜；1-5固定透镜件；1-7灯壳主体；1-7-1左孔；1-7-2右孔；1-8第二防水硅胶垫；1-9轴承承接部；1-10轴承；1-11轴承承接固定部件；1-12聚光透镜组；1-12-1透镜保护盖；1-12-2聚光透镜支架；1-12-3第一透镜；1-12-4第二透镜；1-12-5第三透镜；1-13led铜基板；1-13-1灯珠；1-14led驱动板；1-15散热底座；2三轴云台；2-1俯仰控制板；2-2第一外壳；2-3俯仰驱动电机；2-4第二外壳；2-5第一连接臂主体；2-6第三外壳；2-7横滚驱动电机；2-8连接臂外盖；2-9云台自转控制板；2-10第二连接臂主体；2-11云台横滚控制板；2-12电机外盖；2-14航向驱动电机；2-15连接部件；2-16转接件；2-17连接臂；2-18支撑臂。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

参照图1-9，一种无人机三轴云台探照灯，由探照灯1及三轴云台2组成，其中灯壳的结构包括前盖1-1、灯壳主体1-7、散热底座1-15；

本实用新型中，灯的结构部分包括钢化玻璃1-3、圆形菲涅尔透镜1-4、聚光透镜组1-12、led铜基板1-13、led驱动板1-14，连接结构包括第一防水硅胶垫1-2、固定透镜件1-5、第二防水硅胶垫1-8、轴承承接部1-9、轴承1-10、轴承承接固定部件1-11；

本实用新型中，其中还包括姿态传感器1-6，姿态传感器1-6被安装与灯壳主体1-7的内壁的左侧面，与三轴云台2进行电路连接，用于监测到云台姿态情况，并将监测的数据通过电路反馈给控制板；

本实用新型中，前盖1-1是开口的圆柱形结构，内部有内螺纹结构，是用于与固定透镜件1-5进行固定。前盖1-1的4个顶点设有螺丝孔位，是用于与灯壳主体1-7进行连接，第一防水硅胶垫1-2和第二防水硅胶垫1-8，都是用于防止渗水的物体，第一防水硅胶垫1-2固定于前盖1-1的里面，用于紧密前盖1-1的缝隙，防止渗水；

本实用新型中，第二防水硅胶垫1-8固定于灯壳主体1-7的两侧开孔，左孔1-7-1及右孔1-7-2的位置，用于防止渗水，钢化玻璃1-3固定于前盖1-1的里面，防止探照灯在使用过程中受到外力而受损，同时能够保护内部的灯结构；

本实用新型中，圆形菲涅尔透镜1-4呈圆形，与钢化玻璃的尺寸相似，也固定于前盖1-1的里面，在钢化玻璃1-3的后面；

本实用新型中，圆形菲涅尔透镜1-4因其结构的特殊性，不同于传统透镜光损大、聚光能力差、且体积大且重量大的缺点，菲涅尔透镜具备有更佳的聚光效果，光利用率更高，并且体积更小，重量更轻，能够整体降低探照灯的体积重量；

本实用新型中，固定透镜件1-5是圆柱体呈齿轮状的结构，外表有外螺纹，能够与外盖的内部的内螺纹进行旋紧连接。通过固定透镜件1-5将第一防水硅胶垫1-2、钢化玻璃1-3、菲涅尔透镜1-4固定在前盖1-1的内部，保持部件的稳定，不发生位移；

本实用新型中，前盖1-1是开口的圆柱形结构，在内部有内螺纹，固定透镜件1-5的外部有外螺纹，通过固定透镜1-5将第一防水硅胶垫1-2、钢化玻璃1-3、菲涅尔透镜1-4安装于前盖的内部；

本实用新型中，前盖1-1的内部有凹槽，灯壳主体1-7与前盖1-1连接部分有突出的边缘，两者可嵌入连接，同时灯壳主体1-7的4个顶点设有螺丝孔位，灯壳主体1-7的内部4个顶点设有对应的螺丝孔位，通过螺丝，将前盖1-1与灯壳主体1-7进行连接固定，散热底座1-15的外表面设有散热鳍片，能够有效的传导和发散灯体产生的热量；

本实用新型中，散热底座1-15内部设有内凹的凹槽，灯壳主体1-7与散热底座1-15连接部分有突出的边缘，两者可嵌入连接，同时散热底座1-15的4个顶点也设置有螺丝孔位，通过螺丝将散热底座1-15与灯壳主体1-7连接固定，灯壳主体1-7的外表设计为散热鳍片的结构，能够有效的将灯体的热量给发散掉；

本实用新型中，灯壳主体1-7的左右两侧设置有开孔，左孔1-7-1用于与三轴云台2的俯仰吊臂的俯仰驱动电机连接。右孔1-7-2用于与三轴云台2的俯仰吊臂的固定臂连接；

本实用新型中，姿态传感器1-6被安装与灯壳主体1-7的内壁的左侧面，左孔1-7-1设有螺丝孔位，用来固定姿态传感器1-6。姿态传感器被安装与灯壳主体1-7的内壁，能够有效的监测灯体的姿态信息，并将姿态信息传送给控制主板；

本实用新型中，右孔1-7-2外部有内嵌的凹槽，同时设有螺丝孔位，第二防水硅胶垫1-8、轴承承接部1-9、轴承1-10、轴承承接固定部件1-11通过螺丝安装到右孔1-7-2，轴承承接部1-9设有凸出的圆柱体，能与三轴云台2进行固定连接；

本实用新型中，聚光透镜组1-12，led铜基板1-13还有led驱动板1-14，放置于同一平面上，三者设有相适应的螺丝孔位，通过螺丝，将三者与散热底座进行连接固定，共同利用散热底座。此排布方式，一方面利于铜基板与驱动板共同散热；二方面极大节省了空间，为充分利用光路空间与光效起到重要作用；三方面，对于适配无人机负载的要求，要求体积小重量轻，而此排布方式恰好使得设计的负载结构更轻小。

本实用新型中，聚光透镜组1-12由透镜保护盖1-12-1、聚光透镜支架1-12-2、第一透镜1-12-3、第二透镜1-12-4、第三透镜1-12-5构成；

本实用新型中，透镜聚光组1-12的聚光透镜支架1-12-2的上部有外螺纹，透镜保护盖1-12-1的内部有内螺纹，通过螺纹，透镜保护盖1-12-1与聚光透镜支架1-12-2相连接固定，透镜保护盖1-12-1的作用是固定内部的透镜，不发生位移；

本实用新型中，透镜聚光组1-12的内部有3块透镜，包括第一透镜1-12-3、第二透镜1-12-4、第三透镜1-12-5，三块透镜为k9玻璃材质的透镜，在聚光透镜支架1-12-2的内部设有螺纹，三块透镜通过螺纹连接的方式被固定于聚光透镜支架1-12-2的内部；

本实用新型中，三块透镜用于对光路进行多级修正，通过多级修正，使得灯光被充分利用，出光角度为25°，光效达到95％以上，相比于传统的聚光方式上，本设计的聚光效率与利用率得到极大提高；

本实用新型中，led铜基板1-13的中间位置设有灯珠1-13-1，led铜基板1-13与聚光透镜组1-12通过螺丝连接固定。led铜基板1-13具备良好的导热效果，能将灯珠1-13-1的热量及时的传导到散热后盖，保持灯珠的使用寿命，led驱动板1-14，含有驱动电路和控制电路，用于接收指令对灯珠进行灯珠；

本实用新型中，同时led驱动板1-14配置有电流保护模块、电压保护模块、过热保护模块、功率调整模块，在监测到探照灯1的电流、电压或者温度存在异常时，能够自动调整对应的电流、电压及温度。同时功率调整模块能够调整灯珠的功率程度此外led驱动板还具有功能模块，能控制led灯珠爆闪、开关，并调整led灯珠的的光亮程度；

本实用新型中，三轴云台2是包括航向轴、横滚轴、俯仰轴的立体增稳结构，内部含有电子传感器及电子元件，能够固定功能设备，并能根据设备的姿态，及时做出调整，进而维持所固定设备的稳定。

本实用新型中，三轴云台2作为探照灯1的固定件，三轴云台2由支撑臂2-18、连接臂2-17、航向驱动电机2-14、横滚驱动电机2-7、俯仰驱动电机2-3，转接件2-16、控制板、外壳以及电路设备等组成；

本实用新型中，连接臂2-17用于连接支撑臂2-18与转接件2-16，连接臂2-17包括第二连接臂主体2-10、连接臂外盖2-8、云台自转控制板2-9、航向驱动电机2-14、连接部件2-15、云台横滚控制板2-11、横滚驱动电机2-7、电机外盖2-12。

本实用新型中，连接部件2-15承接航向驱动电机2-14与转接件2-16，转接件2-16是连接无人机的部件，通过该结构可以将云台与无人机连接。

本实用新型中，航向驱动电机2-14包括转子与定子(未展示)，航向驱动电机2-14的定子部分与连接部件2-15连接。

本实用新型中，第二连接臂主体2-10的上部与航向驱动电机2-14连接的转子部分连接，云台自转控制板2-9安装于第二连接臂主体2-10的上部的内部，其中云台自转控制板2-9与航向驱动电机2-14电联接。云台自转控制板2-9含有监测系统与驱动系统，能够监测云台所搭配的装置的的实时状态，并驱动航向驱动电机2-14做出对应的运动，如监测到所搭配的探照灯1偏离方向往左移动，云台自转控制板2-19控制航向驱动电机2-14往右移动，保持云台整体的稳定性。。

本实用新型中，第二连接臂主体2-10的下部连接有横滚驱动电机2-7与云台横滚控制板2-11，云台横滚控制板2-11含有监测系统与驱动系统，能够监测云台所搭配的装置的的实时状态并驱动横滚驱动电机电机2-7做出相应的运动。

本实用新型中，横滚驱动电机2-7与云台横滚控制板2-11通过电联接。第二连接臂主体2-10的内部为中空结构，可容纳连接线。

本实用新型中，支撑臂2-18包括第一连接臂主体2-5、俯仰驱动电机2-3、俯仰控制板2-1、外壳(第一外壳2-2、第三外壳2-6、第二外壳2-4)等组成。

本实用新型中，支撑臂2-18是连接固定探照灯1的支撑部件，俯仰驱动电机2-3包括有定子和转子部分(未展示)，第一连接臂主体2-5与俯仰驱动电机2-3的定子部分连接，俯仰驱动电机2-3的转子部分与探照灯1连接。俯仰控制板2-1与俯仰驱动电机2-3电联接，其中，探照灯1的内部有姿态传感器6，姿态传感器6能够监测探照灯1的姿态数据，姿态传感器6与俯仰控制板2-1电联接，俯仰控制板2-1能接收到姿态传感器6的数据信息，如果探照灯1偏离方位，俯仰控制板2-1能控制俯仰驱动电机2-3调整探照灯1的位置，使探照灯1保持正常的位置；

本实用新型中，如图8所示，是本实用新型无人机云台探照灯100在无人机200上的挂载方式，无人机200上配置有主控系统及相关的监测系统。

本实用新型中，无人机云台探照灯100通过连接件2-16挂载到无人机200上，在无人机200通电后，无人机云台探照灯1能够启动，同时探照灯1和三轴云台2开始自检，三轴云台2的航向驱动电机2-14、横滚驱动电机2-7、俯仰驱动电机2-3开始运动，带动探照灯1运动。

本实用新型中，在启动探照灯1后，探照灯1内的led驱动板能够监测无人机的情况，如果无人机尚未起飞，则控制led灯珠的功率在50％以下，在监测到无人机已启动并正常运行后，调整led灯珠的功率达到100％。(此目的是防止无人机桨叶未启动，导致探照灯过热影响探照灯的使用寿命)。

本实用新型中，探照灯1中的姿态传感器1-6设有初始值，初始值为探照灯1在正常立体空间内的稳定空间值，在无人机云台探照灯正常作业的过程中，能够采集探照灯1的姿态数据信息，并将数据反馈给俯仰控制板2-1、云台横滚控制板2-11、航向控制板2-9，例如俯仰控制板2-1监测到姿态传感器的俯仰数值偏离原先设定的俯仰空间数值，则驱动俯仰驱动电机2-3进行相应的调整，从而保持探照灯1的稳定。

本实用新型中，在探照灯1的工作中，在接受到控制指令时，三轴云台2中的驱动控制板能够根据指令对驱动电机进行相应的调节，从而控制探照灯1运动到不同方位，进而对不同方位进行照明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。