无人飞行器及其云台系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空拍摄技术领域，特别是涉及一种无人飞行器及其云台系统。
【背景技术】
[0002]无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务并能重复使用的飞行器。能够利用无线遥控设备和自身的控制装置进行控制的不载人飞行器，例如无人直升机、无人固定翼机、无人伞翼机等等。该无人机可以用于挂载拍摄装置，用于航拍、测绘、侦查等等。
[0003]无人机在飞行中的震动是不可避免的，而航拍器材(如拍摄相机)对震动很敏感，使拍摄出来的画面变得模糊，抖动，甚至使人感觉眩晕。这种抖动可以分解为三个方向上震动，飞行器的俯仰方向，横滚方向，航向方向。
[0004]目前市场上，已有很专业的云台系统，稳定效果好，负载大，但是价格高昂。现有技术比较通用的云台系统由于使用8位MCU，运算速度慢，导致出现稳定效果较差、调试复杂、对相机的安装精度要求很苛刻和大批量生产良率不高的问题。
[0005]基于此，有必要提供一种新的无人飞行器及其云台系统。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型正是基于以上一个或多个问题，提供一种无人飞行器及其云台系统，用以解决现有技术中的无人飞行器中存在的稳定效果较差、调试复杂、对相机的安装精度要求很苛刻和大批量生产良率不高的问题。
[0007]本实用新型提供一种云台系统，用于承载一成像设备，其中，包括:云台控制装置，所述云台控制装置包括云台控制电路板和设于所述云台控制电路板的云台控制电路，所述云台控制电路包括处理器、电机驱动单元、第一姿态传感器、第二姿态传感器，所述第一姿态传感器位于所述云台控制电路板上，用于检测所述云台的姿态，得到第一姿态数据，所述第二姿态传感器设于所述成像设备上，用于检测所述成像设备的姿态，得到第二姿态数据，所述处理器依据所述第一姿态数据和所述第二姿态数据控制所述电机驱动单元使所述云台保持预设的状态，第一姿态传感器与第二姿态传感器为多轴传感器。
[0008]较佳地，所述处理器依据所述第一姿态数据和所述第二姿态数据控制所述电机驱动单元使所述云台保持预设的状态，具体包括:所述处理器依据所述第一姿态数据和所述第二姿态数据采用滤波算法滤除所述云台的震动产生的噪声数据，和差分算法得到云台的准确姿态数据，然后控制所述电机驱动单元使所述云台保持预设的状态。
[0009]较佳地，所述然后控制所述电机驱动单元使所述云台保持预设的状态，具体为:采用比例积分微分控制算法将所述准确姿态数据与使所述云台保持预设的状态时对应的状态数据进行运算，产生控制所述电机驱动单元的PWM信号，使所述云台保持预设的状态。
[0010]较佳地，所述处理器包括:用于处理所述云台系统的数据的中央处理单元、用于去电源耦合来的干扰和杂波的电源滤波单元、用于连接所述电机驱动单元的电机驱动接口、用于连接所述第一姿态传感器的第一姿态传感器接口、用于连接所述第二姿态传感器的第二姿态传感器接口以及用于调节所述云台系统的调试接口。
[0011]较佳地，所述电机驱动单元包括至少两个用于驱动控制所述电机驱动单元的半桥集成驱动芯片，用于去除电源耦合的电源去耦合单元，滤除电源干扰和杂波的电机电源滤波电容以及用于对所述电机驱动单元进行过流保护的电流传感器。
[0012]较佳地，所述云台系统还包括:用于固定所述云台控制装置的云台固定装置，所述云台固定装置包括:设于所述基板一端具有固定孔的固定孔部，与所述固定孔部相对的另一端设置卡扣结构，其中，还包括设于所述基板上且位于所述固定孔部两侧的筋条，所述筋条支撑所述云台控制电路板以使所述云台控制电路板的一端被所述卡扣结构扣住。
[0013]较佳地，所述云台固定装置还包括设于所述云台控制电路板上的第一固定凹槽，在固定所述云台控制电路板时，所述第一固定凹槽抵靠到所述支撑部，所述第一固定凹槽的槽底还设有半圆形固定槽。
[0014]较佳地，所述云台控制电路板在所述第一固定凹槽的相对侧设有第二固定凹槽，所述第二固定凹槽槽底设有一突起部，所述突起部上设有与所述固定孔部的固定孔相对应的第一固定孔。
[0015]较佳地，所述云台固定装置还包括弹性电触点，所述弹性电触点穿过所述基板并抵靠到所述云台控制电路板对应的触点部。
[0016]一种无人飞行器，包括飞行器本体和设于所述飞行器本体上的云台系统，其中，所述云台系统为如前任一项所述的云台系统。
[0017]本实用新型提供的无人飞行器及其云台系统，具有稳定效果好、调试简单、对相机安装精度要求低以及批量生产良率高的优点。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型较佳实施例的云台系统结构示意图；
[0019]图2是图1中的云台控制装置的结构示意图。
[0020]图3是图1中的云台固定装置在云台控制电路板安装到基板时的结构示意图。
[0021]图4是图3所示的云台控制电路板安装到基板装配时另一视角下的结构示意图。
[0022]图5是图3所示的基板上的固定结构较佳实施例的示意图。
[0023]图6是图5所不的基板上的固定结构在另一视角下的不意图。
[0024]图7是图3所示的云台控制电路板的较佳实施例的结构示意图。
[0025]图8是图7的云台控制电路板的背面结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。
[0027]请参见图1与图2，图1是本实用新型较佳实施例的云台系统结构示意图；图2是图1中的云台控制装置的结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型提供一种云台系统，用于承载一成像设备，成像设备可以为常见的拍摄设备，也可以是搭载成像器件的其它电子设备，例如手机，平板电脑等。该云台系统包括:云台控制装置，所述云台控制装置包括云台控制电路板100和设于所述云台控制电路板的云台控制电路，所述云台控制电路包括处理器110、电机驱动单元120、第一姿态传感器130、第二姿态传感器140，所述第一姿态传感器130位于所述云台控制电路板上，用于检测所述云台的姿态，得到第一姿态数据，所述第二姿态传感器140设于所述成像设备上，用于检测所述成像设备的姿态，得到第二姿态数据，所述处理器依据所述第一姿态数据和所述第二姿态数据控制所述电机驱动单元使所述云台保持预设的状态。其中，第一姿态数据，云台或者说无人飞行器的姿态，包括:第一航向数据、第一俯仰数据、第一横滚数据;第二姿态数据主要是成像设备的姿态数据包括:第二航向数据、第二俯仰数据、第二横滚数据。第一姿态传感器130、第二姿态传感器140采用六轴、九轴等多轴姿态传感器。
[0028]本实用新型提供的无人飞行器的云台系统，具有稳定效果好、调试简单、对相机安装精度要求低以及批量生产良率高的优点。
[0029]较佳地，所述处理器110依据所述第一姿态数据和所述第二姿态数据控制所述电机驱动单元使所述云台保持预设的状态，具体包括:所述处理器110依据所述第一姿态数据和所述第二姿态数据采用滤波算法滤除所述云台的震动产生的噪声数据，和差分算法得到云台的准确姿态数据，然后控制所述电机驱动单元120使所述云台保持预设的状态。这里的滤波算法可以采用常见滤波算法，如高斯滤波算法。处理器110采用Stm32fl03RCT6，这是一个32位单片机，主频为72MHZ，P丽单元均使用16位定时器，使P丽的分辨率达到1/65536，对电机驱动单元120的控制更加细腻和准确，共使用了 6路PffM来做两个轴向的无刷电机控制。
[0030]较佳地，所述然后控制所述电机驱动单元120使所述云台保持预设的状态，具体为:采用比例积分微分控制算法将所述准确姿态数据与使所述云台保持预设的状态时对应的状态数据进行运算，产生控制所述电机驱动单元的HVM信号，使所述云台保持预设的状
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[0031]较佳地，所述处理器包括:用于处理所述云台系统的数据的中央处理单元111、用于去电源耦合来的干扰和杂波的电源滤波单元115、用于连接所述电机驱动单元的电机驱动接口 112、用于连接所述第一姿态传感器的第一姿态传感器接口 113、用于连接所述第二姿态传感器的第二姿态传感器接口 114以及用于调节所述云台系统的调试接口 116。
[0032]在一个较佳实施例中，所述电机驱动单元120包括至少两个用于驱动控制所述电机驱动单元的半桥集成驱动芯片，用于去除电源耦合的电源去耦合单元，滤除电源干扰和杂波的电机电源滤波电容以及用于对所述电机驱动单元进行过流保护的电流传感器。具体地，电机驱动单元120内的驱动电路使用内含3个半桥的集成芯片DRV8313，而外部带有电源去偶电容和电源滤波电容，自带电流传感器用于过流保护，可以驱动三相无刷电机。采用3个半桥集成芯片的好处是分立元件少，更容易生产和维修，还自带保护电路。无刷电机采用三相步进电机的控制模式，可以迅速的正转反转，并且获得精确的步进角度。
[0033]还有，为使整个云台控制装置工作电源更稳定，该云台控制装置还包括电源管理单元，包括:开关电源电路，指示灯电路，与云台控制电路的触点连接的电源接口。此电源管理单元，使用的是一个DC2DC的非线性降压芯片，其作用是提高电源的使用效率，降低LDO线性降压芯片带来的压降损耗，将12V电压直接转换为3.3V。另外的一片LDO线性降压芯片是用于在没有外部12V电源时，可以使用USB的5V作为调试时的供电。
[0034]进一步地，所述云台系统还包括:用于固定所述云台控制装置的云台固定装置，关于本实用新型的云台固定装置请一并图3、图4、图5、图6图7及图8，图3是图1中的云台固定装置在云台控制电路板安装到基板时的结构示意图；图4是图3所示的云台控制电路板安装到基板装配时另一视角下的结构示意图；图5是图3所示的基板上的固定结构较佳实施例的不意图；图6是图5所不的基板上的固定结构在另一视角下的不意图；图7是图3所不的zs'台控制电路板的较佳实施例的结构示意图；图8是图7的云台控制电路板的背面结构示意图。
[0035]所述云台固定装置包括:设于所述基板一端具有固定孔的固定孔部，与