一种轴云台的制作方法

本实用新型涉及云台结构领域，尤其涉及一种轴云台。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞回收。能够反复使用多次，广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。

航拍是目前无人机最为广泛的应用，云台是无人机航拍的必要设备。云台的功能是安装负载装置的支撑工作台，通常用于安装摄像机、照相机等成像装置。将成像装置固定在云台上时，通过云台带动成像装置运动可改变其位置和角度，以实现主动跟踪和定位被拍摄目标。

现有的云台结构大多采取编码器和多姿态测量传感器，构造复杂、成本昂贵，且传统的走线方式使云台可调整的角度受限，航向轴很难实现360度无限制旋转。

有鉴于此，有必要对现有技术中的轴云台予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够360度旋转的轴云台，通过水平旋转舵机控制竖向旋转轴360°旋转，通过翻转舵机控制水平旋转轴旋转，通过滑轨滑块实现升降运动，具有转动灵活、结构简单的优点。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种轴云台，包括：安装在无人机机体上的安装架、位于安装架下方的升降导向臂、沿升降导向臂做升降运动的升降滑块、与升降滑块固定连接的U型连接架、用于安装摄像机的固定架，所述固定架插入U型连接架的U型口内并与该U型连接架通过水平旋转轴连接，所述U型连接架的侧壁上固定有翻转舵机，所述翻转舵机的输出轴与水平旋转轴连接；

所述升降导向臂内设有驱动升降滑块上升或下降的升降驱动组件；

所述安装架上设有竖向旋转轴，所述升降导向臂的顶端具有向竖向旋转轴方向延伸的水平臂，所述竖向旋转轴穿过水平臂并与该水平臂固定连接，所述水平臂上固定有水平旋转舵机，所述水平旋转舵机的输出轴与竖向旋转轴的末端连接。

本实用新型通过水平旋转舵机控制竖向旋转轴360°旋转，使轴云台能够360°周向旋转；通过翻转舵机控制水平旋转轴旋转，使摄像机与固定架能够俯仰旋转；通过升降滑块与升降导向臂的配合实现摄像机和固定架的升降运动，本实用新型的轴云台能够随意旋转，摄像机的调整角度不受限制。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述安装架与竖向旋转轴通过轴承连接，所述水平旋转舵机的输出轴位于竖向旋转轴的正下方，所述竖向旋转轴与水平旋转舵机的输出轴通过联轴器连接。由于无人机在飞行过程中会产生晃动，为了防止轴云台长久使用后竖向旋转轴与安装架松动甚至脱落的情况发生，本实施例的安装架与竖向旋转轴通过轴承连接，具有连接可靠、 使用方便的特点。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述翻转舵机的输出轴与水平旋转轴通过齿轮组连接。本实用新型的翻转舵机与水平旋转轴通过齿轮组连接，具有传动平稳、传动精度高、工作可靠的特点。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述升降导向臂沿长度方向设有侧部开口的凹槽，所述升降驱动组件嵌设在凹槽内，所述升降驱动组件包括带轮皮带传动机构、驱动带轮皮带传动机构工作的电机，所述凹槽内设有与升降滑块配合的滑轨，所述滑轨位于带轮皮带传动机构的外侧，所述升降滑块的侧壁与带轮皮带传动机构的皮带固定连接。本实用新型将升降驱动组件嵌设在凹槽内，皮带绕主动带轮、从动带轮形成环形，升降滑块与皮带固定连接，电机带动主动带轮旋转，皮带带动升降滑块运动。本实用新型的升降驱动组件结构简单、传动平稳、造价低廉、无需润滑、维护容易等优点。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述升降导向臂的侧壁设有至少一个接近开关，所述接近开关的感应部贯穿凹槽的槽壁，所述接近开关感应部上的感应面与滑块的外壁可接触。本实用新型在升降导向臂上设置接近开关的目的，是控制升降滑块运动到接近开关的位置后，接近开关给控制器发送信号，控制器控制电机停止运动，使升降滑块停止在预设位置。接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关。当物体接近开关的感应面到动作距离时，即可使开关动作，从而给控制器提供控制指令。本实用新型通过设置接近开关，快速、准确的将升降滑块停止在预设位置，使用效果好。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述升降导向臂沿长度方向设有侧部开口的凹槽，所述升降驱动组件嵌设在凹槽内，所述升降驱动组件包括螺母螺杆传动机构、驱动螺母螺杆传动机构中螺杆旋转的电机，所述螺母螺杆传动机构的螺杆沿凹槽的长度方向分布，所述螺杆与凹槽通过轴承固定，所述电机的输出轴伸入凹槽内并与螺杆连接；所述螺母螺杆传动机构的螺母与驱动滑块固定连接。由于带传动精确度低、无法实时得出升降滑块运动位移，因此带传动无法应用在对摄像机运动位移要求高的场合，本实施例的升降驱动组件选用螺母螺杆传动的形式，通过电机带动螺杆旋转，升降滑块与螺母固定连接，螺母沿螺杆上下运动，带动升降滑块沿滑轨上下运动。在实际使用中，只需根据螺杆旋转的圈数和螺纹设计尺寸即可得到升降滑块运动位移，便于控制。

附图说明

图1为轴云台的结构示意图。

图中，1、无人机机体；2、安装架；3、升降导向臂；4、升降滑块；5、U型连接架；6、固定架；7、水平旋转轴；8、竖向旋转轴；9、水平臂；10、轴承；11、水平旋转舵机；12、摄像机。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

为了解决现有的云台无法360度无限制旋转的问题，本实施例提供了一种轴云台，请参图1所示，图1为轴云台的结构示意图。本实施例的轴云台包括：安装在无人机机体1上的安装架2、位于安装架2下方的升降导向臂3、沿升降导向臂3做升降运动的升降滑块4、与升降滑块4固定连接的U型连接架5、用于安装摄像机12的固定架6，固定架6插入U型连接架5的U型口内并与该U型连接架5通过水平旋转轴7连接，U型连接架5的侧壁上固定有翻转舵机，翻转舵机的输出轴与水平旋转轴7连接；升降导向臂3内设有驱动升降滑块4上升或下降的升降驱动组件；安装架2上设有竖向旋转轴8，升降导向臂3的顶端具有向竖向旋转轴8方向延伸的水平臂9，竖向旋转轴8穿过水平臂9并与该水平臂9固定连接，水平臂9上固定有水平旋转舵机11，水平旋转舵机11的输出轴与竖向旋转轴8的末端连接。

本实施例通过水平旋转舵机11控制竖向旋转轴8360°旋转，使轴云台能够360°周向旋转；通过翻转舵机控制水平旋转轴7旋转，使摄像机12与固定架6能够俯仰旋转；通过升降滑块4与升降导向臂3的配合实现摄像机12和固定架6的升降运动，本实施例的轴云台能够随意旋转，摄像机12的调整角度不受限制。

在本实施方式中，升降导向臂3一般竖直放置，升降导向臂3内设置的驱动电机为可升降的轴云台提供动力，需要说明的是，本实施例的升降驱动组件可以为任何结构，只要能实现摄像机12升降的任何驱动机构，都可以在本实施例中使用。

本实施例中的水平旋转舵机11和翻转舵机，优选机为电动舵机，电动舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。本实施例的水平旋转舵机11和翻转舵机，主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给水平旋转舵机11或翻转舵机，经由舵机电路板上的 IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至输出轴，同时由位置检测元件送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，由检测电阻值便可知转动的角度。

在实际使用中，可以根据扭矩大小选用不同型号的舵机，原则上来说，本实施例在舵机型号上不做任何限制，只要能驱动水平旋转轴7和竖向旋转轴8工作的任何舵机，都可在本实施例的轴云台上使用。

由于无人机在飞行过程中会产生晃动，为了防止轴云台长久使用后竖向旋转轴8与安装架2松动甚至脱落的情况发生，在本实施例中，安装架2与竖向旋转轴8通过轴承10连接，水平旋转舵机11的输出轴位于竖向旋转轴8的正下方，竖向旋转轴8与水平旋转舵机11的输出轴通过联轴器连接。本实施例的安装架2与竖向旋转轴8通过轴承10连接，具有连接可靠、 使用方便的特点。

在本实施例中，翻转舵机的输出轴与水平旋转轴7通过齿轮组连接。本实施例的翻转舵机与水平旋转轴7通过齿轮组连接，具有传动平稳、传动精度高、工作可靠的特点。

在本实施例中，安装架2、U型连接架5、固定架6的结构不做限制，只要能实现安装架2、U型连接架5、固定架6中各自功能的所有详细结构，都可以在本实施例中使用。

实施例2：

与实施例1的不同之处，在于本实施例公开了一种升降驱动组件的结构。本实施例的升降驱动组件应用在升降精度要求不高的场合，本实施例通过在凹槽上安装接近开关，当升降滑块4运动到接近开关的位置时，接近开关给控制器发出一个控制信号，控制器控制电机停止工作，使得升降滑块4停止在接近开关的位置。

在本实施例中，升降导向臂3沿长度方向设有侧部开口的凹槽，升降驱动组件嵌设在凹槽内，升降驱动组件包括带轮皮带传动机构、驱动带轮皮带传动机构工作的电机，凹槽内设有与升降滑块4配合的滑轨，滑轨位于带轮皮带传动机构的外侧，升降滑块4的侧壁与带轮皮带传动机构的皮带固定连接。本实施例将升降驱动组件嵌设在凹槽内，皮带绕主动带轮、从动带轮形成环形，升降滑块4与皮带固定连接，电机带动主动带轮旋转，皮带带动升降滑块4运动。本实施例的升降驱动组件结构简单、传动平稳、造价低廉、无需润滑、维护容易等优点。

升降导向臂3的侧壁设有至少一个接近开关，接近开关的感应部贯穿凹槽的槽壁，接近开关感应部上的感应面与滑块的外壁可接触。本实施例在升降导向臂3上设置接近开关的目的，是控制升降滑块4运动到接近开关的位置后，接近开关给控制器发送信号，控制器控制电机停止运动，使升降滑块4停止在预设位置。接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关。当物体接近开关的感应面到动作距离时，即可使开关动作，从而给控制器提供控制指令。本实施例通过设置接近开关，快速、准确的将升降滑块4停止在预设位置，使用效果好。

需指出，本实施例中接近开关的个数，可以是一个、两个、三个甚至更多，接近开关沿升降导向臂3的高度方向依序排列，当升降滑块4运动到最下方接近开关的位置后，最下方的接近开关给控制器发送一个控制信号，控制器控制电机停止工作，随后操作者手动给控制器一个电机启动的信号，控制器控制电机继续工作，升降滑块4运动到倒数第二个接近开关的位置后，倒数第二个接近开关给控制器发送一个控制信号，控制器再次控制电机停止工作，以此类推，直至升降滑块4运动到最上方的接近开关处，随后升降滑块4向下运动。当然，升降滑块4运动到最下方接近开关的位置后，控制器也可以控制电机反向旋转，升降滑块4向下运动。

实施例3：

与实施例2的不同之处在于，本实施例公开了另外一种升降驱动组件的结构。

在本实施例中，升降导向臂3沿长度方向设有侧部开口的凹槽，升降驱动组件嵌设在凹槽内，升降驱动组件包括螺母螺杆传动机构、驱动螺母螺杆传动机构中螺杆旋转的电机，螺母螺杆传动机构的螺杆沿凹槽的长度方向分布，螺杆与凹槽通过轴承10固定，电机的输出轴伸入凹槽内并与螺杆连接；螺母螺杆传动机构的螺母与驱动滑块固定连接。由于带传动精确度低、无法实时得出升降滑块4运动位移，因此带传动无法应用在对摄像机12运动位移要求高的场合，本实施例的升降驱动组件选用螺母螺杆传动的形式，通过电机带动螺杆旋转，升降滑块4与螺母固定连接，螺母沿螺杆上下运动，带动升降滑块4沿滑轨上下运动。在实际使用中，只需根据螺杆旋转的圈数和螺纹设计尺寸即可得到升降滑块4运动位移，便于控制。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。