CN105438492A - 一体式云台相机和无人机 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种一体式云台相机和无人机，该一体式云台相机可以包括：云台结构，所述云台结构中安装有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述云台结构的姿态变化；相机结构，所述相机结构的壳体采用非金属材料。通过本公开的技术方案，可以对一体式云台相机进行重量减小和结构简化。

Description

一体式云台相机和无人机

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，尤其涉及一种一体式云台相机和无人机。

背景技术

云台是安装、固定相机的支撑设备，并且可以带动相机实现预设方向的调整，以满足不同的拍摄角度需求。通过将云台和相机装配至无人机，可以实现多角度的航拍、救援等需求。

然而，在相关技术中，为了简化各个部件的结构复杂度，将各种功能分别配置于云台、相机和无人机的机身中，导致各个部件之间存在极强的耦合关系，限制了云台和相机的应用场景。

发明内容

本公开提供一种一体式云台相机和无人机，以解决相关技术中的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种一体式云台相机，包括：

云台结构，所述云台结构中安装有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述云台结构的姿态变化；

相机结构，所述相机结构的壳体采用非金属材料构成。

可选的，所述云台结构包括：

俯仰轴控制组件，所述俯仰轴控制组件用于固定安装所述相机结构，以使所述相机结构沿俯仰轴实现姿态变化；

横滚轴控制组件，所述横滚轴控制组件用于固定安装所述俯仰轴控制组件，以使所述相机结构与所述俯仰轴控制组件沿横滚轴实现姿态变化；

水平转轴控制组件，所述水平转轴控制组件用于固定安装所述横滚轴控制组件，以使所述相机结构、所述俯仰轴控制组件和所述横滚轴控制组件沿水平转轴实现姿态变化。

可选的，所述非金属材料包括：塑胶材料。

可选的，所述壳体内安装有预设功能组件；其中，所述预设功能组件包括无线传输模块。

可选的，所述预设功能组件还包括：图像采集模块；以及

所述壳体内还安装有处理模块，所述处理模块分别连接至所述图像采集模块和所述无线传输模块，以将所述图像采集模块得到的已采集图像由所述无线传输模块传输至预设目标。

可选的，所述预设功能组件还包括：所述驱动电机的控制模块；以及

所述壳体内还安装有处理模块，所述处理模块分别连接至所述控制模块和所述无线传输模块，以根据所述无线传输模块接收到的用户操控指令，向所述控制模块发出相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述驱动电机对所述云台结构的姿态变化。

可选的，还包括：

一一对应于各个驱动电机的驱动电路，每一驱动电路分别位于所述云台结构或所述相机结构中，且每一驱动电路分别连接至所述控制模块，以根据所述控制指令控制所述驱动电机对所述云台结构的姿态变化。

可选的，所述预设功能组件还包括：姿态采集模块；

所述姿态采集模块连接至所述处理模块，并将采集到的姿态数据传输至所述处理模块，以使所述处理模块在所述姿态数据不满足预定义的姿态稳定条件的情况下向所述控制模块发送对应的姿态补偿指令。

可选的，所述预设参数采集模块包括：陀螺仪模组。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种无人机，包括：如上述实施例中任一所述的一体式云台相机。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本公开通过采用非金属材料构成相机结构的壳体，可以降低相机结构的重量，从而提升整机的便携性和机动性。同时，通过采用非金属材料的壳体，可以避免壳体产生信号屏蔽作用，从而能够将更多的功能模块集成于相机结构中，可以提升相机结构的内部功能集成化，有助于扩展相机结构和云台结构的应用场景。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机及减震连接结构的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机的分解示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机中云台结构的分解示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机中相机结构的分解示意图。

图5是根据一示例性实施例之一示出的一种一体式云台相机中相机结构的功能框图。

图6是根据一示例性实施例之二示出的一种一体式云台相机中相机结构的功能框图。

图7是根据一示例性实施例之三示出的一种一体式云台相机中相机结构的功能框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

为了提升整机美观度、增强云台与相机之间的配合，相关技术中提出了在无人机上使用一体式云台相机的处理方案，该一体式云台相机中的云台结构和相机结构均由厂商一并设计和装配。

所以，相关技术中的无人机可以分为无人机机身部分和一体式云台相机部分；其中，一体式云台相机中包含上述的云台结构和相机结构。云台结构中包含可以用于驱动该云台结构的姿态变化的驱动电机，从而通过云台结构的姿态变化，带动相机结构的拍摄方向、角度等随之变化，以满足用户需求。

然而，相关技术中的无人机结构中，由于相机结构采用了铝合金等金属材料构成，因而一方面会导致整机重量大、对无人机机身的飞行载重等方面的需求高，另一方面还会对相机结构内部造成信号屏蔽，所以只能够将一部分功能模块设置于相机结构中、另一部分功能模块不得不布置到无人机机身中，导致一体式云台相机只能够与无人机机身进行配合使用，从而限制了一体式云台相机的应用场景。

因此，本公开通过对一体式云台相机的结构改进，以解决相关技术中存在的上述技术问题。

图1是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机及减震连接结构的示意图；图2是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机的分解示意图。如图1-2所示，该一体式云台相机可以通过减震连接结构3与无人机机身(图中未示出)进行组装，以使用户通过该无人机机身带动一体式云台相机的飞行，从而实现航拍等功能。其中，该一体式云台相机可以包括：

云台结构1，该云台结构1中安装有驱动电机(图中未示出)，该驱动电机用于驱动该云台结构1的姿态变化；

相机结构2，该相机结构2的壳体采用非金属材料构成。

在上述实施例中，通过采用非金属材料构成相机结构2的壳体，可以实现下述多个方面的技术效果：

1)与铝合金等金属材料相比，当采用塑胶等非金属材料构成相机结构2的壳体时，既有助于降低相机结构2的加工难度和生产成本，还能够大幅降低相机结构2的重量，从而减小对于无人机机身的飞行动力需求。

类似地，显然也可以使云台结构1通过采用高强度的非金属材料，从而降低云台结构1的加工难度和生产成本，并大幅降低一体式云台相机的整体重量。

2)同时，通过采用非金属材料的壳体，可以避免壳体产生信号屏蔽，因而可以将任意类型的功能模块安装至该壳体内部，而无需将部分功能模块被迫布置在无人机机身中，从而可以提升相机结构2的内部功能集成化，减小对无人机机身的空间占用。

3)通过将各种类型的功能模块均集成至相机结构2中，使得一体式云台相机除了飞行需求之外，脱离对无人机机身的其他方面的耦合关系，从而只需要向一体式云台相机提供电源，即可使一体式云台相机与无人机机身3进行分离应用，有助于扩展相机结构2和云台结构1的应用场景，比如切换为手持式的一体式云台相机、行车记录仪等。

当然，一体式云台相机与无人机机身进行组装时，并非必须通过减震连接结构3来实现，在其他未示出的实施例中，一体式云台相机也可以通过其他结构组装至无人机机身，或者直接组装至无人机机身，本公开并不对此进行限制。

为了进一步了解本公开的一体式云台相机的组成结构，下面分别针对一体式云台相机中的云台结构1和相机结构2进行分解示意和说明。

1、云台结构1

图3是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机的分解示意图，如图3所示，该一体式云台相机中的云台结构1可以包括：

俯仰轴控制组件11，所述俯仰轴控制组件11用于固定安装所述相机结构2，以使所述相机结构2沿俯仰轴实现姿态变化；

横滚轴控制组件12，所述横滚轴控制组件12用于固定安装所述俯仰轴控制组件11，以使所述相机结构2与所述俯仰轴控制组件11沿横滚轴实现姿态变化；

水平转轴控制组件13，所述水平转轴控制组件13用于固定安装所述横滚轴控制组件12，以使所述相机结构2、所述俯仰轴控制组件11和所述横滚轴控制组件12沿水平转轴实现姿态变化。

那么，通过上述的俯仰轴控制组件11、横滚轴控制组件12和水平转轴控制组件13等各个组件之间的配合组装，可以得到图2所示的云台结构1，以实现对相机结构2分别在俯仰轴、横滚轴和水平转轴方向上的转动控制。

2、相机结构2

图4是根据一示例性实施例示出的一种一体式云台相机中相机结构的分解示意图，如图4所示，该相机结构2可以包括：

1)相机结构2的壳体组件21，该壳体组件21可以包括图4所述的前、后两个部分，或者采用其他结构形式，本公开并不对此进行限制。壳体组件21内部提供相应的容置空间，以容纳和集成各种功能模块或功能组件，下文将对此进行举例说明。其中，如上述实施例所述，该壳体组件21的各个部分均采用非金属材料构成，以避免组装后产生信号屏蔽。

在一实施例中，壳体组件21内部可以配置有框架210，该框架210可以为设置于壳体组件21内部的各个功能模块或功能组件提供相应的结构支撑等作用。

2)相机结构2的壳体组件21内部设置的相机功能模块22，该相机功能模块22可以包括Sensor传感器组件和相机控制板等，可以由下文将介绍的控制功能模块27通过该相机控制板对Sensor传感器组件进行控制，以实现该相机结构2的拍摄功能。

3)相机结构2的壳体组件21内部设置的无线传输功能模块23，比如该无线传输功能模块23可以为WIFI功能模块，并在控制功能模块27的控制下，用于实现该相机结构2的无线传输功能。当然，除了WIFI协议之外，还可以通过对无线传输功能模块23的配置，使其支持更多的无线协议，比如蓝牙协议等，并相应实现基于蓝牙等协议的无线传输功能。

4)相机结构2的壳体组件21内部设置的电机驱动控制模块25，以驱动控制各个轴向的驱动电机。其中，在一实施例中，用于实现俯仰轴转动的俯仰轴电机组件24可以设置于相机结构2内。而关于电机驱动控制模块25对各个轴向上的转动控制，下文将对此详细说明，此处不再赘述。

5)相机结构2的壳体组件21内部设置的姿态采集模块26，比如该姿态采集模块26可以为陀螺仪板，以用于获取相机结构2的姿态数据，并使控制功能模块27在该姿态数据不满足预定义的姿态稳定条件的情况下向电机驱动控制模块25发送对应的姿态补偿指令。

6)上文所述的控制功能模块27，用于对拍摄、无线信号收发、云台结构1的转动控制、姿态调节等进行数据处理和过程控制。

当然，除了上述的各个功能模块之外，相机结构中还可以集成诸多其他类型的功能模块，以实现更多功能和更高的集成化，此处不再一一列举。

基于上述相机结构2的结构和功能集成，可以实现多种过程控制，下面对其中几种场景进行举例说明。

(1)拍摄控制和无线传图

图5是根据一示例性实施例之一示出的一种一体式云台相机中相机结构2的功能框图，如图5所示，当相机结构2中配置有WIFI模块(如图4所示的无线传输功能模块23)、CPU(如图4所示的控制功能模块27)和摄像头(如图4所示的相机功能模块22)时，CPU分别连接至摄像头和WIFI模块，并将该摄像头拍摄到的图像由WIFI模块传输至预设目标，比如用户的手机等电子设备。

此外，WIFI模块还可以用于其他数据或信号的传输。比如，在一实施例中，WIFI模块可以与用户的手机等电子设备建立无线连接，并接收用户通过该电子设备发送的用户操控指令，则WIFI模块可以将该用户操控指令交由CPU进行处理后，由CPU根据用户操控指令控制摄像头执行图像采集操作，并进而将采集到的图像由WIFI模块发送至用户的电子设备。

(2)对云台结构1的姿态控制

图6是根据一示例性实施例之一示出的一种一体式云台相机中相机结构2的功能框图，如图6所示，相机结构2中配置有WIFI模块、CPU、MCU(配置于图4所示的电机驱动控制模块25中)和俯仰轴驱动电路(比如图4所示的俯仰电机组件24)，而云台结构1中配置有横滚轴驱动电路和水平转轴驱动电路，则CPU可以通过向MCU发送控制指令，并由MCU进一步分别控制俯仰轴驱动电路、横滚轴驱动电路和水平转轴驱动电路，从而由各个驱动电路进一步驱动相应的俯仰轴驱动电机、横滚轴驱动电机和水平转轴驱动电机进行转动，最终实现相机结构2的姿态变化。

(3)图像机械防震

图7是根据一示例性实施例之一示出的一种一体式云台相机中相机结构2的功能框图，如图7所示，该相机结构2在图6所示实施例的基础上，还添加了陀螺仪(如图4所示的姿态采集模块26)，该陀螺仪连接至CPU，并将得到的采集数据传输至CPU。

在一实施例中，陀螺仪可以采集一体式云台相机的实时姿态数据；相应地，CPU可以根据陀螺仪得到的实时姿态数据，向MCU发送对应的姿态补偿指令，以使MCU控制云台结构1实现相应的姿态补偿调整。

举例而言，CPU可以根据陀螺仪采集到的实时姿态数据，分析其是否满足预定义的姿态稳定条件，比如数据变化范围属于预设数值范围时判定为满足该姿态稳定条件(相应地，表明云台结构1的姿态稳定)；否则，判定为不满足(相应地，表明云台结构1的姿态不稳定，比如存在较强的晃动)，需要通过发送姿态补偿指令来实现对云台结构1的姿态补偿调整，消除云台结构1的晃动等不稳定因素，实现对一体式云台相机的机械防震，以用于提升相机结构2的图像采集质量，避免拍摄的图像由于晃动而导致发生画面模糊等问题。

同时，由于本公开的技术方案中，将陀螺仪等功能模块或功能组件均集成于相机结构2中，因而即便脱离无人机机身而独立使用一体式云台相机，仍然能够通过上述方式实现机械防震，以确保采集到图像的高质量。

而在另一实施例中，CPU还可以根据陀螺仪得到的采集数据，实现对摄像头或WIFI模块等的控制：

在一种情况下，CPU可以根据陀螺仪采集到的实时姿态信息，控制摄像头执行图像采集操作；比如，当一体式云台相机处于预设姿态时，自动(基于CPU的控制)实现摄像头的图像采集操作。

在另一种情况下，CPU可以将陀螺仪采集到的实时姿态信息，通过WIFI模块发送至预设目标，诸如用户的电子设备，以便用户进行查看，并据此执行后续的操控。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种一体式云台相机，其特征在于，包括：

云台结构，所述云台结构中安装有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述云台结构的姿态变化；

相机结构，所述相机结构的壳体采用非金属材料构成。

2.根据权利要求1所述的一体式云台相机，其特征在于，所述云台结构包括：

俯仰轴控制组件，所述俯仰轴控制组件用于固定安装所述相机结构，以使所述相机结构沿俯仰轴实现姿态变化；

横滚轴控制组件，所述横滚轴控制组件用于固定安装所述俯仰轴控制组件，以使所述相机结构与所述俯仰轴控制组件沿横滚轴实现姿态变化；

水平转轴控制组件，所述水平转轴控制组件用于固定安装所述横滚轴控制组件，以使所述相机结构、所述俯仰轴控制组件和所述横滚轴控制组件沿水平转轴实现姿态变化。

3.根据权利要求1所述的一体式云台相机，其特征在于，所述非金属材料包括：塑胶材料。

4.根据权利要求1所述的一体式云台相机，其特征在于，所述壳体内安装有预设功能组件；其中，所述预设功能组件包括无线传输模块。

5.根据权利要求4所述的一体式云台相机，其特征在于，所述预设功能组件还包括：图像采集模块；以及

所述壳体内还安装有处理模块，所述处理模块分别连接至所述图像采集模块和所述无线传输模块，以将所述图像采集模块得到的已采集图像由所述无线传输模块传输至预设目标。

6.根据权利要求4所述的一体式云台相机，其特征在于，所述预设功能组件还包括：所述驱动电机的控制模块；以及

所述壳体内还安装有处理模块，所述处理模块分别连接至所述控制模块和所述无线传输模块，以根据所述无线传输模块接收到的用户操控指令，向所述控制模块发出相应的控制指令，所述控制指令用于控制所述驱动电机对所述云台结构的姿态变化。

7.根据权利要求6所述的一体式云台相机，其特征在于，还包括：

一一对应于各个驱动电机的驱动电路，每一驱动电路分别位于所述云台结构或所述相机结构中，且每一驱动电路分别连接至所述控制模块，以根据所述控制指令控制所述驱动电机对所述云台结构的姿态变化。

8.根据权利要求6所述的一体式云台相机，其特征在于，所述预设功能组件还包括：姿态采集模块；

所述姿态采集模块连接至所述处理模块，并将采集到的姿态数据传输至所述处理模块，以使所述处理模块在所述姿态数据不满足预定义的姿态稳定条件的情况下向所述控制模块发送对应的姿态补偿指令。

9.根据权利要求8所述的一体式云台相机，其特征在于，所述预设参数采集模块包括：陀螺仪模组。

10.一种无人机，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的一体式云台相机。