一种夜视摄像云台的制作方法

本实用新型涉及无人机用的云台技术领域，更具体地说是涉及一种夜视摄像云台。

背景技术：

现有市面上的云台最早是用舵机来设计的，这种舵机云台有很多缺点。一是，画面抖动厉害，控制精度误差太大，误差角度在2゜到3゜不等。二是，这种舵机云台往往在运动后无法精准的回到初始位置。三是，虽然使用的是无刷电机，静态电力在2A到5A，集成三轴陀螺仪但是耗电量大。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种夜视摄像云台，能使云台上的每个轴精准的回到初始校准的位置，从而该夜视摄像云台在运动后能精准的回到初始状态。

本实用新型的技术方案为：一种夜视摄像云台，包括平移轴结构、横滚轴结构和俯仰轴结构，所述俯仰轴结构用于安装摄像头，该摄像头通过俯仰轴结构内的电机带动其绕俯仰轴转动，俯仰轴结构安装于横滚轴结构上，并通过横滚轴结构内的电机带动其绕横滚轴转动，横滚轴结构安装于平移轴结构上，并通过平移轴结构内的电机带动其绕平移轴转动，其特征在于：所述平移轴结构的电机座上固定一平移驱动板，所述横滚轴结构的电机座上固定一横滚驱动板，所述俯仰轴结构的电机座上固定一俯仰驱动板，所述摄像头上安装有惯性测量单元传感器，该惯性测量单元传感器依次连接俯仰驱动板、横滚驱动板和平移驱动板。

所述平移轴结构的平移轴上固定一环形磁铁并跟随平移轴转动，所述平移驱动板上固定一磁编码芯片，所述环形磁铁与所述磁编码芯片相对且同轴设置，所述环形磁铁与所述磁编码芯片之间设有间距；平移轴转动时，所述磁编码芯片感应所述环形磁铁的转动角度，传输给所述平移驱动板，并通过所述平移驱动板来调整所述平移轴的转动。

所述平移轴结构内的电机为空心轴无刷电机，所述平移轴上靠近所述平移驱动板的一端设有环形槽，该环形槽的内径和外径均大于平移轴其它部分的内径和外径，所述环形磁铁嵌入该环形槽内。

所述横滚轴结构的横滚轴上固定一环形磁铁并跟随横滚轴转动，所述横滚驱动板上固定一磁编码芯片，所述环形磁铁与所述磁编码芯片相对且同轴设置，所述环形磁铁与所述磁编码芯片之间设有间距；横滚轴转动时，所述磁编码芯片感应所述环形磁铁的转动角度，传输给所述横滚驱动板，并通过所述横滚驱动板来调整所述横滚轴的转动。

所述横滚轴结构内的电机为空心轴无刷电机，所述横滚轴上靠近所述横滚驱动板的一端设有环形槽，该环形槽的内径和外径均大于横滚轴其它部分的内径和外径，所述环形磁铁嵌入该环形槽内。

所述俯仰轴结构的俯仰轴上固定一环形磁铁并跟随俯仰轴转动，所述俯仰驱动板上固定一磁编码芯片，所述环形磁铁与所述磁编码芯片相对且同轴设置，所述环形磁铁与所述磁编码芯片之间设有间距；俯仰轴转动时，所述磁编码芯片感应所述环形磁铁的转动角度，传输给所述俯仰驱动板，并通过所述俯仰驱动板来调整所述俯仰轴的转动。

所述俯仰轴结构内的电机为空心轴无刷电机，所述俯仰轴上靠近所述俯仰驱动板的一端设有环形槽，该环形槽的内径和外径均大于俯仰轴其它部分的内径和外径，所述环形磁铁嵌入该环形槽内。

所述环形磁铁与所述磁编码芯片之间的距离为0.5-5.0mm 。

还包括主控板，该主控板上设有PID控制器，所述主控板与平移驱动板集成在一起。

所述摄像头为夜视摄像头。

本实用新型的夜视摄像云台在平移轴结构、横滚轴结构、俯仰轴结构的电机座上各固定一驱动板，在摄像头上安装有惯性测量单元传感器，该惯性测量单元传感器依次连接俯仰驱动板、横滚驱动板和平移驱动板。云台在运动过程中通过惯性测量单元传感器感应每个轴偏移水平面的转量，同时反馈到每个轴对应的驱动板上，云台在运动后，驱动板以接收到的偏移的转量给对应轴偏移水平面的反方向的转量，从而使每个轴能精准的回到初始校准的位置，这样该夜视摄像云台在运动后能精准的回到初始状态。

附图说明

图1为本实用新型夜视摄像云台的爆炸图；

图2为本实用新型夜视摄像云台沿横滚轴的剖视图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本实用新型夜视摄像云台原理框图。

具体实施方式

如图1，本实用新型提出的夜视摄像云台，包括平移轴结构1、横滚轴结构2和俯仰轴结构3，俯仰轴结构3用于安装摄像头4，该摄像头4通过俯仰轴结构3内的电机带动其绕俯仰轴转动，该摄像头4具有一预定的转动角度范围。俯仰轴结构3安装于横滚轴结构2上，并通过横滚轴结构2内的电机带动其绕横滚轴转动，该俯仰轴结构3具有一预定的转动角度范围。横滚轴结构2安装于平移轴结构1上，并通过平移轴结构1内的电机带动其绕平移轴转动，该横滚轴结构2具有一预定的转动角度范围。

本实施例中，平移轴结构1的旋转中心平移轴（即平移轴结构内的转轴，即电机轴），图中以字母“Z”标示，横滚轴结构2的旋转中心横滚轴（即横滚轴结构内的转轴，即电机轴），图中以字母“Y”标示，俯仰轴结构3的旋转中心俯仰轴（即俯仰轴结构内的转轴，即电机轴），图中以字母“X”标示。

本实施例中，俯仰轴结构3通过连接臂9安装于横滚轴结构2上，横滚轴结构2通过连接臂9安装于平移轴结构1上。

结合图1至图3，平移轴结构1的平移轴12上固定一环形磁铁5并跟随平移轴转动。平移轴结构1的电机座13上固定一平移驱动板11，该平移驱动板11与平移轴垂直。平移驱动板11上固定一磁编码芯片6，环形磁铁5与磁编码芯片6相对且同轴设置，环形磁铁与磁编码芯片之间设有间距。平移轴转动时，磁编码芯片6感应环形磁铁5的转动角度，传输给平移驱动板11，并通过平移驱动板11来调整平移轴的转动。结合图2和图3，横滚轴结构2的横滚轴22上固定一环形磁铁5并跟随横滚轴转动。横滚轴结构2的电机座23上固定一横滚驱动板21，该横滚驱动板21与横滚轴垂直。横滚驱动板21上固定一磁编码芯片6，环形磁铁5与磁编码芯片6相对且同轴设置，环形磁铁与磁编码芯片之间设有间距。横滚轴转动时，磁编码芯片6感应环形磁铁5的转动角度，传输给横滚驱动板21，并通过横滚驱动板21来调整横滚轴的转动。如图1，俯仰轴结构3的俯仰轴上固定一环形磁铁，该环形磁铁跟随俯仰轴转动。俯仰轴结构3的电机座上通过螺栓固定一俯仰驱动板31，该俯仰驱动板31与俯仰轴垂直。俯仰驱动板31上固定一磁编码芯片，环形磁铁与磁编码芯片相对且同轴设置，环形磁铁与磁编码芯片之间设有间距。俯仰轴转动时，磁编码芯片感应环形磁铁的转动角度，传输给俯仰驱动板31，并通过俯仰驱动板31来控制俯仰轴的转动角度。

这样通过至少在一个轴结构上设置环形磁铁、驱动板和磁编码芯片提高了云台的控制精度，使云台在转动过程中能达到更精确的位置。本实用新型在其中一个轴结构上设置环形磁铁、驱动板和磁编码芯片提高了云台的控制精度，在其中两个轴结构上分别设置环形磁铁、驱动板和磁编码芯片进一步的提高了云台的控制精度，在三个轴结构上设置环形磁铁、驱动板和磁编码芯片更进一步的提高了云台的控制精度。

本实施例中的电机（包括平移轴结构内的电机、横滚轴结构内的电机和俯仰轴结构内的电机）均为空心轴无刷电机，空心轴（包括平移轴、横滚轴和俯仰轴）上靠近驱动板（包括平移驱动板、横滚驱动板和俯仰驱动板）的一端设有环形槽，该环形槽的内径和外径均大于空心轴其它部分的内径和外径，环形磁铁嵌入该环形槽内。

本实施例中，环形磁铁与磁编码芯片之间的距离为0.5-5.0mm，在该间距范围内磁编码芯片能够精确的感应到环形磁铁转速。

如图1，摄像头为夜视摄像头，摄像头4内安装有传感器（图中未画出）。本实施例中，传感器为惯性测量单元传感器，且该惯性测量单元传感器依次连接俯仰驱动板、横滚驱动板和平移驱动板。在出厂前对惯性测量单元传感器做六面校准，校准平移轴、横滚轴和俯仰轴与水平面平行。如图4，云台在运动过程中通过惯性测量单元传感器感应每个轴偏移水平面的转量，同时反馈到每个轴对应的驱动板上，在云台运动后，驱动板以接收到的偏移的转量给对应轴偏移水平面的反方向的转量，从而使每个轴能精准的回到初始校准的位置，这样该夜视摄像云台在运动后能精准的回到初始状态。

如图4，本实用新型的夜视摄像云台还包括主控板，主控板上集成有PID控制器，该主控板与平移驱动板集成在一起。

如图1，俯仰轴结构3还包括一盖板8，盖板8通过螺栓固定在俯仰轴结构的电机座上，并与该电机座之间配合形成一容置槽，俯仰驱动板安装于容置槽内。同样，平移轴结构1、横滚轴结构2也包括盖板8，平移轴结构上的盖板与电机座配合形成容置槽，平移驱动板安装于容置槽内，横滚轴结构上的盖板与电机座配合形成容置槽，横滚驱动板安装于容置槽内。

该夜视摄像云台还包括快拆板14和固定柱15，该固定柱15的一端向外伸出一外螺纹柱与平移轴结构的电机座螺纹连接，另一端向内凹陷形成内螺纹孔并通过螺钉与快拆板14连接。快拆板用于将该夜视摄像云台安装到无人机上。

本实用新型提出的夜视摄像云台，在至少一个轴结构上设置环形磁铁、驱动板和磁编码芯片提高了云台的控制精度，使云台在转动过程中能达到更精确的位置。该云台控制进度可以达到0.05゜比以往的陀螺仪精度提高了60％，从而解决了很多特殊行业的技术要求。该夜视摄像云台工作电流大大的降低了，现有的三轴陀螺仪在静态工作时工作电流是200mA，动态瞬间扭力工作电流可以达到500mA，堵转电流达到5A。该夜视摄像云台在驱动板上设置磁编码芯片后静态工作电流只有50mA，瞬间扭力工作电流是300mA，堵转电流是1.5A,用电量只有原来的25％，也就是说原来供电电池可以用3个小时的话，现在可以用5个半小时，有效的延长了续航时间。

以上的具体实施例仅用以举例说明本实用新型的构思，本领域的普通技术人员在本实用新型的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本实用新型的保护范围之内。