CN104964134B - 一种采用超声波振子驱动的云台 - Google Patents
一种采用超声波振子驱动的云台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104964134B CN104964134B CN201510428000.6A CN201510428000A CN104964134B CN 104964134 B CN104964134 B CN 104964134B CN 201510428000 A CN201510428000 A CN 201510428000A CN 104964134 B CN104964134 B CN 104964134B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frame
- roll frame
- ultrasonic
- swinging axle
- fixed mount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
一种采用超声波振子驱动的云台，涉及视觉系统设备领域。解决了现有电磁电机驱动型运动云台存在结构复杂、存在电磁干扰、自锁复杂的问题。通过给摆动轴超声波驱动器上的压电陶瓷片施加交流电压，振子产生谐振，在驱动足处形成椭圆轨迹振动，通过驱动足和外环外表面之间的摩擦耦合实现外环的旋转运动输出；通过给横滚架超声波驱动器振子上的压电陶瓷片施加交流电压，振子产生谐振，在圆周驱动足处形成椭圆轨迹震动，通过驱动足和圆盘转子侧面之间的摩擦耦合实现心轴的旋转运动输出，从而带动平台实现转动。该云台通过外环压电超声振子驱动足与外环外表面之间的静摩擦力和内环压电超声振子驱动足与圆盘转子侧面的静摩擦力实现断电自锁。
Description
技术领域
本发明涉及视觉系统设备领域，具体涉及采用超声波振子驱动的云台领域。
背景技术
云台是拍摄设备或者视觉系统中安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位，然而现有电磁电机驱动型运动云台结构都较为复杂，制作设计成本高，并且存在比较严重的电磁干扰，影响了云台工作的效率。
发明内容
本发明为了解决现有电磁电机驱动型运动云台存在结构复杂、存在电磁干扰、自锁复杂的问题，提出了一种采用超声波振子驱动的云台。
一种采用超声波振子驱动的云台包括机架、摆动体、相机固定架、摆动轴超声波驱动器、两摆动轴驱动器固定架、横滚架、横滚架驱动器固定架、L型侧板、摆动轴、超声波驱动轴和横滚架超声波驱动器，横滚架为水平放置的U型结构；所述机架为圆盘形结构，机架的底部设有三个连接孔，L型侧板的水平端面通过机架底部的三个连接孔与机架固定连接，横滚架驱动器固定架固定在L型侧板的竖直侧壁上，横滚架超声波驱动器输出轴的一端通过轴承与横滚架驱动器固定架转动连接，横滚架超声波驱动器输出轴的另一端与横滚架的U型底边框固定连接，横滚架的一个U型侧边框开有水平方向的通孔，摆动轴位于所述通孔中，横滚架的另一个U型侧边框固定有两摆动轴驱动器固定架，摆动轴超声波驱动器固定在所述两摆动轴驱动器固定架上，超声波驱动轴的一端通过轴承与两摆动轴驱动器固定架连接，且所述超声波驱动轴与摆动轴同轴，所述摆动体的两端分别与摆动轴和超声波驱动轴的另一端连接，相机固定架架设在摆动体上，用于固定相机，相机固定架顶部开有燕尾槽。
有益效果：本发明的一种采用超声波振子驱动的云台充分利用了压电振子具低速、大转矩的优点实现了机械臂的直接驱动，省略了减速器等中间组件，使得机构十分简单，有利于提高工作可靠性、降低成本、降低机械臂自重、简化加工和装配工艺；超声振子由于采用摩擦驱动，无电磁干扰，也不受电子干扰，有效客服了传统电磁电机驱动型运动平台所存在的电磁干扰问题。此外，该运动平台的外环通过外环压电超声振子驱动足与外环外表面之间的的静摩擦力实现断电自锁，动平台通过内环压电超声振子驱动足与圆盘转子侧面的静摩擦力实现断电自锁，自锁过程中没有能量消耗。
本发明的一种采用超声波振子驱动的云台通过压电超声振子实现两个旋转自由度平台的直接驱动，具有结构简单、成本低、重量小、断电自锁且无能量消耗、加工装配十分简便、无电磁干扰、安全性高和易于实现系列化的突出优点。
附图说明
图1-图3为具体实施方式一所述的采用超声波振子驱动的云台的立体结构示意图；
图4为两摆动轴驱动器固定架的结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为图4的左视图；
图7为横滚架驱动器固定架的结构示意图；
图8为横滚架驱动器固定架的剖视图；
图9为横滚架超声波驱动器的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1-图3说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的一种采用超声波振子驱动的云台包括机架1、摆动体3、相机固定架5、摆动轴超声波驱动器6、两摆动轴驱动器固定架7、横滚架8、横滚架驱动器固定架9、L型侧板10、摆动轴11、超声波驱动轴12和横滚架超声波驱动器13，横滚架8为水平放置的U型结构；所述机架1为圆盘形结构，机架1的底部设有三个连接孔，L型侧板10的水平端面通过机架1底部的三个连接孔与机架1固定连接，横滚架驱动器固定架9固定在L型侧板10的竖直侧壁上，横滚架超声波驱动器13输出轴的一端通过轴承与横滚架驱动器固定架9转动连接，横滚架超声波驱动器13输出轴的另一端与横滚架8的U型底边框固定连接，横滚架8的一个U型侧边框开有水平方向的通孔，摆动轴11位于所述通孔中，横滚架8的另一个U型侧边框固定有两摆动轴驱动器固定架7，摆动轴超声波驱动器6固定在所述两摆动轴驱动器固定架7上，超声波驱动轴12的一端通过轴承与两摆动轴驱动器固定架7连接，且所述超声波驱动轴12与摆动轴11同轴，所述摆动体3的两端分别与摆动轴11和超声波驱动轴12的另一端连接，相机固定架5架设在摆动体3上，用于固定相机2，相机固定架5顶部开有燕尾槽4。
超声波振子是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的共振式驱动器，它通过压电元件激励定子弹性体的固有振动，在弹性体表面特定区域形成具有驱动作用的椭圆轨迹运动，进而通过摩擦耦合将质点的微观运动转换成动子的宏观运动。压电超声振子具有结构简单、易于实现直线驱动和圆周运动、低速大转矩/推力、功率/力矩密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰且不受电磁干扰等优点。
本实施方式中，L型侧板10与机架1底部通过不同连接孔进行固定连接，能够对相机2的中心位置进行调整，摆动体3的两端分别与摆动轴11和超声波驱动轴12的另一端连接，大大减轻了超声波驱动轴12的径向力，从而使控制更加精准。
本实施方式中，摆动轴超声波驱动器6采用两相交流电压进行激励，通过控制两相电压之间的相位差来控制与其相接触的超声波驱动轴12的正反转，若将驱动信号断开，则运动平台可实现断电自锁。
具体实施方式二、结合图4-图6说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种采用超声波振子驱动的云台的区别在于，所述两摆动轴驱动器固定架7包括金属基体7-1、摆动轴驱动器夹紧装置7-2、弹簧片7-4和固定装置7-5，所述金属基体7-1的侧壁与横滚架8固定连接，摆动轴超声波驱动器6通过摆动轴驱动器夹紧装置7-2固定在所述金属基体7-1中，所述摆动轴超声波驱动器6与金属基体7-1之间设有弹簧片7-4，摆动体3和超声波驱动轴12通过固定装置7-5固定为一体。
具体实施方式三、结合图7和图8说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种采用超声波振子驱动的云台的区别在于，所述横滚架驱动器固定架9包括横滚架驱动器夹紧装置9-1和外壳本体9-3，所述外壳本体9-3通过横滚架驱动器夹紧装置9-1与L型侧板10的竖直侧壁连接，外壳本体9-3的中心开有通孔，横滚架超声波驱动器13的输出轴穿过该通孔与横滚架8连接。
具体实施方式四、结合图9说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种采用超声波振子驱动的云台的区别在于，所述横滚架超声波驱动器13包括螺母13-1、弹簧13-2、转子13-3、13-4、输出轴13-5、定子13-6、法兰13-7、压电陶瓷片13-8和后端盖13-9，输出轴13-5的外圆表面并列设置有转子13-3、13-4，在转子13-3、13-4的外部设置有定子13-6，定子13-6与转子13-3、13-4之间存在气隙，螺母13-1与输出轴13-5螺纹连接，且螺母13-1与转子13-3、13-4之间设置弹簧13-2，压电陶瓷片13-8通过法兰13-7与定子13-6固定连接，压电陶瓷片13-8的底部设有后端盖13-9。
本实施方式中，横滚架超声波驱动器13采用两相交流电压对压电陶瓷片13-8进行激励，使得定子13-6的驱动足运动，驱动转子13-3、13-4运动，驱动转子13-3、13-4与输出轴13-5相连，带动输出轴运动，若将驱动信号断开，则运动平台可实现断电自锁。
本发明所述的云台通过给摆动轴超声波驱动器上的压电陶瓷片施加交流电压，使得振子产生谐振，进而在驱动足处形成椭圆轨迹振动，进一步通过驱动足和外环外表面之间的摩擦耦合实现外环的旋转运动输出，当给施加的电压信号断开时，通过驱动足和外环之间的静摩擦力可实现外环的锁定；通过给横滚架超声波驱动器振子上的压电陶瓷片施加交流电压，使得振子产生谐振，进而在圆周驱动足处形成椭圆轨迹震动，进一步通过驱动足和圆盘转子侧面之间的摩擦耦合实现心轴的旋转运动输出，从而带动平台实现转动，当给施加的电压信号断开时，通过驱动足和圆盘转子侧面之间的静摩擦力可实现平台的锁定。
Claims (3)
1.一种采用超声波振子驱动的云台，其特征在于，它包括机架(1)、摆动体(3)、相机固定架(5)、摆动轴超声波驱动器(6)、两摆动轴驱动器固定架(7)、横滚架(8)、横滚架驱动器固定架(9)、L型侧板(10)、摆动轴(11)、超声波驱动轴(12)和横滚架超声波驱动器(13)，横滚架(8)为水平放置的U型结构；所述机架(1)为圆盘形结构，机架(1)的底部设有三个连接孔，L型侧板(10)的水平端面通过机架(1)底部的三个连接孔与机架(1)固定连接，横滚架驱动器固定架(9)固定在L型侧板(10)的竖直侧壁上，横滚架超声波驱动器(13)输出轴的一端通过轴承与横滚架驱动器固定架(9)转动连接，横滚架超声波驱动器(13)输出轴的另一端与横滚架(8)的U型底边框固定连接，横滚架(8)的一个U型侧边框开有水平方向的通孔，摆动轴(11)位于所述通孔中，横滚架(8)的另一个U型侧边框固定有两摆动轴驱动器固定架(7)，摆动轴超声波驱动器(6)固定在所述两摆动轴驱动器固定架(7)上，超声波驱动轴(12)的一端通过轴承与两摆动轴驱动器固定架(7)连接，且所述超声波驱动轴(12)与摆动轴(11)同轴，所述摆动体(3)的两端分别与摆动轴(11)和超声波驱动轴(12)的另一端连接，相机固定架(5)架设在摆动体(3)上，用于固定相机(2)，相机固定架(5)顶部开有燕尾槽(4)；
所述横滚架超声波驱动器(13)包括螺母(13-1)、弹簧(13-2)、转子(13-3、13-4)、输出轴(13-5)、定子(13-6)、法兰(13-7)、压电陶瓷片(13-8)和后端盖(13-9)，输出轴(13-5)的外圆表面并列设置有转子(13-3、13-4)，在转子(13-3、13-4)的外部设置有定子(13-6)，定子(13-6)与转子(13-3、13-4)之间存在气隙，螺母(13-1)与输出轴(13-5)螺纹连接，且螺母(13-1)与转子(13-3、13-4)之间设置弹簧(13-2)，压电陶瓷片(13-8)通过法兰(13-7)与定子(13-6)固定连接，压电陶瓷片(13-8)的底部设有后端盖(13-9)。
2.根据权利要求1所述的一种采用超声波振子驱动的云台，其特征在于，所述两摆动轴驱动器固定架(7)包括金属基体(7-1)、摆动轴驱动器夹紧装置(7-2)、弹簧片(7-4)和固定装置(7-5)，所述金属基体(7-1)的侧壁与横滚架(8)固定连接，摆动轴超声波驱动器(6)通过摆动轴驱动器夹紧装置(7-2)固定在所述金属基体(7-1)中，所述摆动轴超声波驱动器(6)与金属基体(7-1)之间设有弹簧片(7-4)，摆动体(3)和超声波驱动轴(12)通过固定装置(7-5)固定为一体。
3.根据权利要求1所述的一种采用超声波振子驱动的云台，其特征在于，所述横滚架驱动器固定架(9)包括横滚架驱动器夹紧装置(9-1)和外壳本体(9-3)，所述外壳本体(9-3)通过横滚架驱动器夹紧装置(9-1)与L型侧板(10)的竖直侧壁连接，外壳本体(9-3)的中心开有通孔，横滚架超声波驱动器(13)的输出轴穿过该通孔与横滚架(8)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510428000.6A CN104964134B (zh) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 一种采用超声波振子驱动的云台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510428000.6A CN104964134B (zh) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 一种采用超声波振子驱动的云台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104964134A CN104964134A (zh) | 2015-10-07 |
| CN104964134B true CN104964134B (zh) | 2017-06-20 |
Family
ID=54218186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510428000.6A Active CN104964134B (zh) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 一种采用超声波振子驱动的云台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104964134B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018107330A1 (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Method and system for stabilizing a payload |
| CN106785328B (zh) * | 2017-02-08 | 2023-09-05 | 西安天圆光电科技有限公司 | 一种碳纤维复合材料三轴转台 |
| CN207588135U (zh) * | 2017-10-23 | 2018-07-06 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 接插件及遥控装置 |
| EP4135941A4 (en) * | 2020-04-16 | 2024-05-22 | Magic Leap, Inc. | HIGH-PRECISION DISPLACEMENT DEVICE |
| CN112009703B (zh) * | 2020-08-01 | 2024-06-04 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种断电任意自锁的机载三轴稳定伺服平台 |
| CN114576507B (zh) * | 2022-03-07 | 2022-12-06 | 南京航空航天大学 | 一种超声电机驱动的二维精密转台 |
| CN114760396B (zh) * | 2022-03-24 | 2023-09-29 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 图像拍摄装置 |
| CN114516042A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-05-20 | 西安建筑科技大学 | 一种基于压电直线电机驱动的六自由度并联平台 |
| CN116381892B (zh) * | 2023-04-21 | 2023-12-12 | 广东工业大学 | 一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119586A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-07 | Seiko Instr Inc | 超音波モータ装置 |
| JP2725134B2 (ja) * | 1992-07-24 | 1998-03-09 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 |
| CN100511958C (zh) * | 2004-11-12 | 2009-07-08 | 南京航空航天大学 | 监视器云台用超声电机 |
| CN103607135B (zh) * | 2013-10-29 | 2016-06-29 | 南京航空航天大学 | 一种二自由度旋转云台 |
| CN104696690B (zh) * | 2015-03-18 | 2017-05-24 | 零度智控（北京）智能科技有限公司 | 机载云台 |
-
2015
- 2015-07-20 CN CN201510428000.6A patent/CN104964134B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104964134A (zh) | 2015-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104964134B (zh) | 一种采用超声波振子驱动的云台 | |
| CN108429400B (zh) | 电磁压电混合驱动多自由度电机 | |
| CN107370312A (zh) | 用于定子绕线的升降机构及其定子三针绕线设备 | |
| CN101404442B (zh) | 集成压电超声和电磁混合驱动的电机 | |
| CN102497080A (zh) | 一种动磁式直线旋转二自由度电机 | |
| CN102355103A (zh) | 一种基于电磁和压电混合驱动的三自由度球型电机 | |
| JP2018518410A (ja) | 移動部材の往復運動を有するモータ式装置および付随する制御方法 | |
| JPH0582998A (ja) | 部品取付装置 | |
| CN107186304A (zh) | 多工具电极同步旋转放电加工多微细孔的振动辅助装置及其应用 | |
| CN111846266A (zh) | 一种新型多自由度超声波电动机的无人机相机云台模块结构 | |
| CN110048636A (zh) | 基于纵振夹心式换能器的压电超声驱动器及其使用方法 | |
| CN113153974B (zh) | 一种电机直驱式多用途离心式作动器及其工作方法 | |
| CN101398120A (zh) | 内嵌式云台 | |
| CN103078554B (zh) | 压电电机定转子间压紧力的调节方法及其调节装置 | |
| CN105065568B (zh) | 一种抑制转动轴系振动的方法 | |
| CN103607135A (zh) | 一种二自由度旋转云台 | |
| CN203406799U (zh) | 双向驱动旋转超声电机 | |
| CN103812381B (zh) | 基于压电超声振子驱动的两自由度运动平台 | |
| CN102570894A (zh) | 无刷直流电动机的控制方法 | |
| CN201303293Y (zh) | 一种压电超声和电磁混合驱动的电机 | |
| CN101505115B (zh) | 一种液体介质纵振非接触式超声波电机 | |
| CN204321752U (zh) | 一种单激励超声椭圆振动无心磨削装置 | |
| CN211275349U (zh) | 一种激振器 | |
| CN113009174A (zh) | 一种无刷直流电机调速装置 | |
| CN104967357A (zh) | 基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |