CN102556359A - 无人机机载航拍稳像云台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机机载的拍摄装置，具体地说是一种无人机机载航拍稳像云台，横梁安装在无人机的固定杆上，在横梁上设有中间开孔的第一平板；水平旋转驱动舵机安装在第一框架上、通过水平传动机构与第一平板连接，第一平板的反作用力驱动第一框架水平旋转，水平角度检测电位器可相对转动地由第一平板的中间开孔穿过、固接在第一框架上；第二框架通过其两侧的水平轴可转动地安装在第一框架上，一侧的水平轴通过垂直传动机构与安装在第一框架上的垂直旋转驱动舵机相连，另一侧的水平轴连接有垂直角度检测电位器；第二框架通过垂直旋转驱动舵机的驱动垂直旋转，且随第一框架水平旋转。本发明减震效果好，传动力矩大，转动速度平稳。

Description

无人机机载航拍稳像云台
技术领域
本发明涉及无人机机载的拍摄装置，具体地说是一种无人机机载航拍稳像云台。
背景技术
航空摄影摄像在地形测绘，地震救援，火灾监测等许多领域都具有很高的应用价值。通常情况下，采用载人直升机搭载人员和设备进行拍摄，但风险大，费用高。近年来，开始出现利用小型无人机携带设备进行拍摄，工作人员可以根据其回传的视频信息远程遥控云台进行拍摄。由于无人机的带载能力有限，需要质量轻的云台；无人机在空中受多种因素的影响会发生晃动，对拍摄质量产生不利的影响。现有的云台或采用遥控控制云台，或采用两个陀螺仪检测水平及垂直角度实现自动控制，稳像效果不好，操作不便，成本高。
发明内容
为了解决无人机在飞行过程中发生晃动对拍摄图像或视频质量造成不利影响，本发明的目的在于提供一种无人机机载航拍稳像云台，摄像机安装在该云台上，消除了航拍图像及视频发生抖动的现象。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括横梁、水平旋转驱动舵机、第一平板、第一框架、垂直旋转驱动舵机、第二框架、水平角度检测电位器及垂直角度检测电位器，其中横梁安装在无人机的固定杆上，在横梁上设有中间开孔的第一平板；所述水平旋转驱动舵机安装在第一框架上，水平旋转驱动舵机通过水平传动机构与第一平板连接、通过第一平板的反作用力驱动第一框架水平旋转，水平角度检测电位器可相对转动地由第一平板的中间开孔穿过、固接在第一框架上；所述第二框架通过其两侧的水平轴可相对转动地安装在第一框架上，其中一侧的水平轴通过垂直传动机构与安装在第一框架上的垂直旋转驱动舵机相连，另一侧的水平轴连接有垂直角度检测电位器；第二框架通过垂直旋转驱动舵机的驱动垂直旋转，且第二框架随第一框架水平旋转。
其中：所述横梁有两根，为“U”型，两根“U”型的横梁的四端分别通过减震器固接在无人机前向的两根固定杆上；所述第一平板为矩形，固接在两根“U”型横梁之间，第一平板的下表面向下延伸、形成中间开孔的延伸部；水平传动机构包括第一皮带及水平传动轮，其中水平传动轮固接在第一平板下方的延伸部，水平旋转驱动舵机通过第一皮带与水平传动轮相连；水平传动轮中间开孔，水平角度检测电位器通过轴承安装在第一平板与水平传动轮的中间开孔内，轴承的下方固接在第一框架上，水平角度检测电位器相对于第一平板与水平传动轮可转动；所述第一框架有两个，为半圆形，两个半圆形的第一框架之间通过第二平板及多个支架相连；第二平板为矩形，水平旋转驱动舵机及水平角度检测电位器分别固接在第二平板上；所述垂直传动机构包括第二皮带及垂直传动轮，其中垂直传动轮与第二框架一侧的水平轴相连，并通过第二皮带与垂直旋转驱动舵机连接；所述第二框架为圆形，圆形的第二框架的左右两侧分别设有水平轴，水平轴通过轴承可转动地与第一框架连接；在圆形的第二框架内的底部，通过梯形的设备托架设有平台，该平台上安装有用于拍摄的图像采集装置。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明采用“U”型的横梁通过三维等刚度减震器安装在无人机上，可以有效隔离和缓冲无人机在飞行过程中产生的震动对摄像机的影响，消除了航拍图像及视频抖动的现象。
2.本发明的第一框架可以水平转动，第二框架既可随第一框架水平转动，又可绕水平轴垂直转动，通过水平角度检测电位器和垂直角度检测电位器可以检测出水平转动角度及垂直转动角度，能够实现自主控制。
3.本发明的第一框架为半圆形，第二框架为圆形，能够提升云台的支撑能力，承受更重的拍摄设备。
3.本发明的水平转动及垂直转动采用皮带及传动轮实现，使转动速度更加平稳，且力矩大，可防止舵机突然启动或停止造成的摄像机抖动现象。
4.本发明减震效果好，可防止无人机在飞行过程中产生的晃动对拍摄图像或视频质量造成的不利影响，同时重量轻，硬度高，传动力矩大，转动速度平稳，可支撑大重量设备。
附图说明
图1为本发明的结构主视图；
图2为图1中悬挂支架的结构俯视图；
图3为图1中水平转动装置的立体结构示意图；
图4为图1中垂直转动装置的立体结构示意图；
其中：1为横梁，2为减震器，3为固定杆，4为水平旋转驱动舵机，5为第一皮带，6为第一平板，7为轴承，8为水平传动轮，9为第一框架，10为垂直旋转驱动舵机，11为第二皮带，12为垂直传动轮，13为第一水平轴，14为第二框架，15为平台，16为设备托架，17为图像采集装置，18为第二水平轴，19为第二平板，20为水平角度检测电位器，21为支架，22为垂直角度检测电位器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括横梁1、减震器2、水平旋转驱动舵机4、水平传动机构、第一平板6、轴承7、第一框架9、垂直旋转驱动舵机10、垂直传动机构、第二框架14、水平角度检测电位器20及垂直角度检测电位器22，其中水平传动机构包括第一皮带5及水平传动轮8，垂直传动机构包括第二皮带11及垂直传动轴12。横梁1有两根、为“U”型，两根“U”型的横梁1的四端用四个三维等刚度的减震器2固接在无人机前向的两根固定杆3上；在两根横梁1之间固接有一块矩形的、中间开孔的第一平板6，两根横梁1、第一平板6及四个减震器2组成悬挂支架，使云台安装在无人机上。第一平板6的下表面向下延伸、形成中间开孔的延伸部，延伸部的中间开孔与矩形部分的中间开孔同轴；在第一平板6上延伸部的下表面固接有水平传动轮8，该水平传动轮8的中间也开有孔、与延伸部的中间开孔及矩形部分的中间开孔同轴。第一框架9有两个，为半圆形，两个半圆形的第一框架9通过螺丝固定在第二平板19上，两个半圆形的第一框架9之间通过多个支架21连接。第二平板19为矩形，水平旋转驱动舵机4固接在第二平板19上、并通过第一皮带5与水平传动轮8相连。水平角度检测电位器20通过轴承7安装在第一平板6及水平传动轮8的中间开孔内，轴承7的下端由水平传动轮8穿出、固接在第二平板19上，水平角度检测电位器20的一端也固接在第二平板19上，与第二平板19共同转动，水平角度检测电位器20的另一端由轴承7穿出，水平角度检测电位器20相对于第一平板6及水平传动轮8可转动。
第二框架14为圆形，在圆形的第二框架14的左右两侧分别设有第一水平轴13及第二水平轴18，第一水平轴13及第二水平轴18的一端分别与第二框架14相连，另一端分别通过轴承可转动地与半圆形的第一框架9的两端连接。第一水平轴13的另一端键连接有垂直传动轮12，第二水平轴18的另一端连接有垂直角度检测电位器22，垂直旋转驱动舵机10固接在第一平板9上，通过第二皮带11与垂直传动轮12相连，第二框架14通过垂直旋转驱动舵机10的驱动绕第一水平轴13及第二水平轴18垂直旋转，且第二框架14还可随第一框架9在水平旋转驱动舵机4的驱动下水平旋转。在圆形的第二框架14内的底部，通过两个梯形的设备托架16连接有矩形的平台15，该平台15上固接有用于拍摄的图像采集装置17，图像采集装置17可为摄像机。
本发明的工作原理为：
本发明的云台通过减震器2固定在无人机前向的固定杆3上，水平旋转驱动舵机4工作，通过第一皮带5将动力传递给水平传动轮8，由于水平传动轮8与第一平板6固接，第一平板6固接在横梁1上，因此水平传动轮8无法转动，相当于通过第一皮带5给水平旋转驱动舵机4一个反作用力，在该反作用力的作用下，使水平旋转驱动舵机4带动第二平板19及第一框架9水平转动；水平角度检测电位器20固接在第二平板19上，随第二平板19一起转动，即可检测出第二平板19、第一框架9的水平转动角度。
垂直旋转驱动舵机10工作，通过第二皮带11驱动垂直传动轮12转动，进而带动第二框架14绕第一水平轴13及第二水平轴18转动，垂直角度检测电位器22随第二水平轴18一起转动，检测第二框架14的转动角度。
本发明采用碳纤材质，重量轻，可缓解无人机对载荷重量的限制。

Claims (9)

1.一种无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：包括横梁(1)、水平旋转驱动舵机(4)、第一平板(6)、第一框架(9)、垂直旋转驱动舵机(10)、第二框架(14)、水平角度检测电位器(20)及垂直角度检测电位器(22)，其中横梁(1)安装在无人机的固定杆(3)上，在横梁(1)上设有中间开孔的第一平板(6)；所述水平旋转驱动舵机(4)安装在第一框架(9)上，水平旋转驱动舵机(4)通过水平传动机构与第一平板(6)连接、通过第一平板(6)的反作用力驱动第一框架(9)水平旋转，水平角度检测电位器(20)可相对转动地由第一平板(6)的中间开孔穿过、固接在第一框架(9)上；所述第二框架(14)通过其两侧的水平轴可相对转动地安装在第一框架(9)上，其中一侧的水平轴通过垂直传动机构与安装在第一框架(9)上的垂直旋转驱动舵机(10)相连，另一侧的水平轴连接有垂直角度检测电位器(22)；第二框架(14)通过垂直旋转驱动舵机(10)的驱动垂直旋转，且第二框架(14)随第一框架(9)水平旋转。
2.按权利要求1所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述横梁(1)有两根，为“U”型，两根“U”型的横梁(1)的四端分别通过减震器(2)固接在无人机前向的两根固定杆(3)上；所述第一平板(6)为矩形，固接在两根“U”型横梁之间，第一平板(6)的下表面向下延伸、形成中间开孔的延伸部。
3.按权利要求2所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述水平传动机构包括第一皮带(5)及水平传动轮(8)，其中水平传动轮(8)固接在第一平板(6)下方的延伸部，水平旋转驱动舵机(4)通过第一皮带(5)与水平传动轮(8)相连。
4.按权利要求3所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述水平传动轮(8)中间开孔，水平角度检测电位器(20)通过轴承(7)安装在第一平板(6)与水平传动轮(8)的中间开孔内，轴承(7)的下方固接在第一框架(9)上，水平角度检测电位器(20)相对于第一平板(6)与水平传动轮(8)可转动。
5.按权利要求1所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述第一框架(9)有两个，为半圆形，两个半圆形的第一框架(9)之间通过第二平板(19)及多个支架(21)相连。
6.按权利要求5所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述第二平板(19)为矩形，水平旋转驱动舵机(4)及水平角度检测电位器(20)分别固接在第二平板(19)上。
7.按权利要求1所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述垂直传动机构包括第二皮带(11)及垂直传动轮(12)，其中垂直传动轮(12)与第二框架(14)一侧的水平轴相连，并通过第二皮带(11)与垂直旋转驱动舵机(10)连接。
8.按权利要求1所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：所述第二框架(14)为圆形，圆形的第二框架(14)的左右两侧分别设有水平轴，水平轴通过轴承可转动地与第一框架(9)连接。
9.按权利要求8所述的无人机机载航拍稳像云台，其特征在于：在圆形的第二框架(14)内的底部，通过梯形的设备托架(16)设有平台(15)，该平台(15)上安装有用于拍摄的图像采集装置(17)。
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