CN106439418A - 一种高像素光学变焦成像云台 - Google Patents

一种高像素光学变焦成像云台 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高像素光学变焦成像云台，包括云台板，其下端通过平移电机转动连接有云台固定架；平移吊臂，其与云台固定架固接，其下部通过横滚电机与横滚吊臂转动连接；外壳，其外侧壁通过俯仰电机与横滚吊臂转动连接；外壳一端固接有UV镜片；外壳内固接有变焦机芯，变焦机芯的变焦镜头外套装有筒罩，筒罩固定于外壳内部；外壳的材质为尼龙。本发明所述的高像素光学变焦成像云台，保证画面的清晰度，同时提高本发明的防水性。尼龙材质外壳减轻了本发明的整体重量，提高了耐磨性并有助于散热。采用高集成度的模块化的结构，实现了各个功能部件的独立拆换，简化了本发明的装配和维护过程。

Description

一种高像素光学变焦成像云台
技术领域
本发明属于无人机领域，尤其是涉及一种无人机成像云台。
背景技术
现有的无人机，大多会搭载摄像仪器，以完成高空航拍的任务。在无人机发展迅猛的今天，与其配套的云台自然也备受关注。现有的云台由于其将摄像仪器暴露在外，在潮湿的环境下防水效果较差。同时，现有的云台在装配和维护时，存在拆装繁琐的问题。此外，现有的云台所安装的摄像仪器由于不能实现自动变焦，使得在高空勘察时，所拍摄的画面并不清晰。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高像素光学变焦成像云台，以解决现有技术中，云台防水性、稳定性不足，装配过程繁琐的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高像素光学变焦成像云台，包括云台板，其下端通过平移电机转动连接有云台固定架；平移吊臂，其与云台固定架固接，其下部通过横滚电机与横滚吊臂转动连接；外壳，其外侧壁通过俯仰电机与横滚吊臂转动连接；外壳一端固接有UV镜片；外壳内固接有变焦机芯，变焦机芯的变焦镜头外套装有筒罩，筒罩固定于外壳内部；外壳的材质为尼龙。
进一步，所述变焦机芯背离变焦镜头的一端固接有固定盘，固定盘背离变焦机芯的侧壁上固接有三个支撑柱，三个支撑柱沿竖直方向呈三角形分布；所述外壳包括下部外壳和上部外壳，两者固接为桶形结构；下部外壳背离所述UV镜片的端壁上并排设有两个与支撑柱卡接配合的下定位卡槽；上部外壳背离所述UV镜片的端壁上设有一个与支撑柱卡接配合的上定位卡槽；云台螺钉从外侧穿过下部外壳与变焦机芯螺纹联接，云台螺钉上套装有尼龙垫片。
进一步，所述下部外壳和上部外壳内侧分别设有两个沿所述变焦机芯轴线对称的外圆支撑柱，外圆支撑柱的端部与变焦机芯相抵。
进一步，所述筒罩的上端设有上定位槽，下端设有下定位槽；所述上部外壳内固接有伸入上定位槽的上定位柱，所述下部外壳内设有伸入下定位槽的下定位柱。
进一步，所述下部外壳内侧底部固接有陀螺仪，内侧壁上固接有信号接收模块；下部外壳35背离所述UV镜片12的内侧端壁上通过USB固定架固接有USB插口31，USB插口31伸出下部外壳35。
进一步，所述俯仰电机的转子与所述下部外壳固接，俯仰电机的定子与套装于其外侧的俯仰电机壳固接；所述横滚吊臂与俯仰电机壳固接；所述横滚电机的转子与套装于其外侧的横滚电机架固接，横滚电机架与横滚吊臂固接；所述横滚电机的定子与套装于其外侧的横滚电机壳固接，横滚电机壳与所述平移吊臂固接；所述平移电机的定子通过套装于其外侧的平移电机壳与所述云台板固接，平移电机的转子与所述云台板固定架的上端固接。
进一步，所述平移吊臂内侧设有分别与云台板固定架内部和横滚电机壳内部连通的平移布线槽，覆盖平移布线槽的平移挡板与平移吊臂固接；所述横滚吊臂内侧设有分别与横滚电机架内部和俯仰电机壳内部连通的横滚布线槽，覆盖横滚布线槽的横滚挡板与横滚吊臂固接。
进一步，所述云台板固定架下端设有与平移电机壳内部连通的安装槽，安装槽内固接有控制电路板，云台板固定架下端还固接有封堵安装槽的上挡板；上端开口的下Wifi护罩置于所述云台板下方，并通过螺钉与云台板上方的上罩固接；下Wifi护罩的下端嵌装有散热板，下Wifi护罩上端卡接有封其开口的上Wifi护罩；下Wifi护罩内通过卡件固定有MI芯片。
进一步，所述上罩的内部通过云台板上的第一过线孔和第二过线孔分别与所述下Wifi护罩内部和所述平移电机壳的内部连通。
进一步，所述云台板上安装有四组橡胶减震垫，每组橡胶减震垫共有三个，且呈三角形分布。
相对于现有技术，本发明所述的高像素光学变焦成像云台具有以下优势：
本发明所述的高像素光学变焦成像云台，结构简单，拆装方便。采用变焦机芯及安装有UV镜片的外壳能够在高空远距离拍摄时，保证画面的清晰度，同时提高本发明的防水性。尼龙材质外壳减轻了本发明的整体重量，提高了耐磨性并有助于散热。采用高集成度的模块化的结构，实现了各个功能部件的独立拆换，简化了本发明的装配和维护过程。各个功能部件之间采用隐藏式布线结构，不仅简洁美观，且有助于在本发明工作过程中对电连接线的保护。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的高像素光学变焦成像云台的轴测图；
图2为本发明实施例所述的高像素光学变焦成像云台的轴测爆炸图；
图3为本发明实施例所述的高像素光学变焦成像云台的外壳及内部部件的轴侧爆炸图；
图4为本发明实施例所述的高像素光学变焦成像云台的外壳及内部部件的俯视向爆炸立体图；
图5为本发明实施例所述的高像素光学变焦成像云台的外壳及内部部件的仰视向爆炸立体图。
附图标记说明：
1-云台板；101-第一过线孔；102-第二过线孔；2-橡胶减震垫；3-上罩；4-上Wifi护罩；5-MI芯片；51-卡件；6-下Wifi护罩；7-散热板；8-云台板固定架；81-下平移限位凸起；9-控制电路板；10-上挡板；11-前固定圈；12-UV镜片；13-俯仰电机壳；131-外俯仰限位凸起；14-横滚吊臂；15-横滚挡板；16-横滚电机架；161-前横滚限位凸起；17-横滚电机；18-横滚电机壳；181-后横滚限位凸起；19-平移吊臂；191-平移布线槽；20-平移挡板；21-平移电机；22-平移电机壳；221-上平移限位凸起；23-俯仰电机；24-上部外壳；241-上定位卡槽；25-筒罩；251-上定位槽；252-下定位槽；26-信号接收模块；27-变焦机芯；28-固定盘；29-支撑柱；30-云台螺钉；31-USB插口；32-外圆支撑柱；33-陀螺仪；34-上定位柱；35-下部外壳；351-下定位柱；352-下定位卡槽；353-内俯仰限位凸起。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-5，本发明提出一种高像素光学变焦成像云台，包括云台板1，其下端通过平移电机21转动连接有云台固定架8；平移吊臂19，其与云台固定架8固接，其下部通过横滚电机17与横滚吊臂14转动连接；外壳，其外侧壁通过俯仰电机23与横滚吊臂14转动连接；外壳一端固接有UV镜片12；外壳内固接有变焦机芯27，变焦机芯27的变焦镜头外套装有筒罩25，筒罩25固定于外壳内部；外壳的材质为尼龙。为保证加工精度降低成本，可采用3D打印进行外壳加工。
UV镜片12通过前固定圈11与外壳外侧固接。
平移电机21、俯仰电机23和横滚电机17均为无刷电机，且内部安装有滑环。
上述变焦机芯27背离变焦镜头的一端固接有固定盘28，固定盘28背离变焦机芯27的侧壁上固接有三个支撑柱29，三个支撑柱29沿竖直方向呈三角形分布；上述外壳包括下部外壳35和上部外壳24，两者固接为桶形结构；下部外壳35背离上述UV镜片12的端壁上并排设有两个与支撑柱29卡接配合的下定位卡槽352；上部外壳24背离上述UV镜片12的端壁上设有一个与支撑柱29卡接配合的上定位卡槽241；云台螺钉30从外侧穿过下部外壳35与变焦机芯27螺纹联接，云台螺钉3上套装有尼龙垫片。
通过支撑柱29和与之配合的上定位卡槽241、下定位卡槽352，完成变焦机芯27的径向定位，并通过云台螺钉3与下部外壳35固定。
上述下部外壳35和上部外壳24内侧分别设有两个沿上述变焦机芯27轴线对称的外圆支撑柱32，外圆支撑柱32的端部与变焦机芯27相抵。
外圆支撑柱32的端部设有与变焦机芯27外侧壁相对应的斜面，且位于上部外壳24(下部外壳35)内的两个外圆支撑柱32的斜面相对。该结构能够进一步对变焦机芯27起到支撑定位的作用。
上述筒罩25的上端设有上定位槽251，下端设有下定位槽252；上述上部外壳24内固接有伸入上定位槽251的上定位柱34，上述下部外壳35内设有伸入下定位槽252的下定位柱351。该结构可将筒罩25轴向固定，对变焦机芯27的变焦镜头起到导向限位的作用。
上述下部外壳35内侧底部固接有陀螺仪33，内侧壁上固接有信号接收模块26；下部外壳35背离上述UV镜片12的内侧端壁上通过USB固定架固接有USB插口31，USB插口31伸出下部外壳35。
上述俯仰电机23的转子与上述下部外壳35固接，俯仰电机23的定子与套装于其外侧的俯仰电机壳13固接；上述横滚吊臂14与俯仰电机壳13固接；上述横滚电机17的转子与套装于其外侧的横滚电机架16固接，横滚电机架16与横滚吊臂14固接；上述横滚电机17的定子与套装于其外侧的横滚电机壳18固接，横滚电机壳18与上述平移吊臂19固接；上述平移电机21的定子通过套装于其外侧的平移电机壳22与上述云台板1固接，平移电机21的转子与上述云台板固定架8的上端固接。
平移电机壳22的外侧壁上设有上平移限位凸起221，云台板固定架8的外侧壁上设有下平移限位凸起81，两者相互配合，对本发明的竖直转动角度进行限位。横滚电机架16的外侧壁上设有前横滚限位凸起161，横滚电机壳18的外侧壁上设有后横滚限位凸起181，两者相互配合，对本发明中外壳的滚动角度进行限位。下部外壳35的外侧壁上设有内俯仰限位凸起353，俯仰电机壳13的外侧壁上设有外俯仰限位凸起131，两者相互配合，对本发明中外壳的俯仰角度进行限位。
上述平移吊臂19内侧设有分别与云台板固定架8内部和横滚电机壳18内部连通的平移布线槽191，覆盖平移布线槽191的平移挡板20与平移吊臂19固接；上述横滚吊臂14内侧设有分别与横滚电机架16内部和俯仰电机壳13内部连通的横滚布线槽，覆盖横滚布线槽的横滚挡板15与横滚吊臂14固接。云台板固定架8内部可通过平移布线槽191和横滚布线槽直接与外壳内部连通，方便装配被发明时的布线作业。
上述云台板固定架8下端设有与平移电机壳22内部连通的安装槽，安装槽内固接有控制电路板9，云台板固定架8下端还固接有封堵安装槽的上挡板10；上端开口的下Wifi护罩6置于上述云台板1下方，并通过螺钉与云台板1上方的上罩3固接；下Wifi护罩6的下端嵌装有散热板7，下Wifi护罩6上端卡接有封其开口的上Wifi护罩4；下Wifi护罩6内通过卡件51固定有MI芯片5。
上述上罩2的内部通过云台板1上的第一过线孔101和第二过线孔102 分别与上述下Wifi护罩6内部和上述平移电机壳22的内部连通。
上述云台板1上安装有四组橡胶减震垫2，每组橡胶减震垫2共有三个，且呈三角形分布。
由于本发明采用高度集成的模块化的结构，当Wifi功能发生问题时，可通过拆下下Wifi护罩6对MI芯片5进行维护。当控制出现问题时，可通过拆下上挡板10对控制电路板9进行维护。当竖直转动出现问题时，可通过拆下云台板固定架8对平移电机21进行维护。当横辊动作出现问题时，可通过拆下横滚电机壳18对横滚电机17进行维护。当俯仰动作出现问题时，可通过拆下俯仰电机壳13对俯仰电机23进行维护。当拍摄画面出现问题时，可将上部外壳24拆下，对变焦机芯27进行维护。以上分别对本发明各个功能部件进行结构说明。
本发明上述的高像素光学变焦成像云台，结构简单，拆装方便。采用变焦机芯27及安装有UV镜片12的外壳能够在高空远距离拍摄时，保证画面的清晰度，同时提高本发明的防水性。尼龙材质外壳减轻了本发明的整体重量，提高了耐磨性并有助于散热。采用高集成度的模块化的结构，实现了各个功能部件的独立拆换，简化了本发明的装配和维护过程。各个功能部件之间采用隐藏式布线结构，不仅简洁美观，且有助于在本发明工作过程中对电连接线的保护。
以上上述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高像素光学变焦成像云台，其特征在于，包括：
云台板(1)，其下端通过平移电机(21)转动连接有云台固定架(8)；
平移吊臂(19)，其与云台固定架(8)固接，其下部通过横滚电机(17)与横滚吊臂(14)转动连接；
外壳，其外侧壁通过俯仰电机(23)与横滚吊臂(14)转动连接；外壳一端固接有UV镜片(12)；外壳内固接有变焦机芯(27)，变焦机芯(27)的变焦镜头外套装有筒罩(25)，筒罩(25)固定于外壳内部；外壳的材质为尼龙。
2.根据权利要求1所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述变焦机芯(27)背离变焦镜头的一端固接有固定盘(28)，固定盘(28)背离变焦机芯(27)的侧壁上固接有三个支撑柱(29)，三个支撑柱(29)沿竖直方向呈三角形分布；
所述外壳包括下部外壳(35)和上部外壳(24)，两者固接为桶形结构；下部外壳(35)背离所述UV镜片(12)的端壁上并排设有两个与支撑柱(29)卡接配合的下定位卡槽(352)；上部外壳(24)背离所述UV镜片(12)的端壁上设有一个与支撑柱(29)卡接配合的上定位卡槽(241)；
云台螺钉(30)从外侧穿过下部外壳(35)与变焦机芯(27)螺纹联接，云台螺钉(3)上套装有尼龙垫片。
3.根据权利要求2所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述下部外壳(35)和上部外壳(24)内侧分别设有两个沿所述变焦机芯(27)轴线对称的外圆支撑柱(32)，外圆支撑柱(32)的端部与变焦机芯(27)相抵。
4.根据权利要求2所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述筒罩(25)的上端设有上定位槽(251)，下端设有下定位槽(252)；所述上部外壳(24)内固接有伸入上定位槽(251)的上定位柱(34)，所述下部外壳(35)内设有伸入下定位槽(252)的下定位柱(351)。
5.根据权利要求2所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述下部外壳(35)内侧底部固接有陀螺仪(33)，内侧壁上固接有信号接收模块(26)；下部外壳(35)背离所述UV镜片(12)的内侧端壁上通过USB固定架固接有USB插口(31)，USB插口(31)伸出下部外壳(35)。
6.根据权利要求2所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述俯仰电机(23)的转子与所述下部外壳(35)固接，俯仰电机(23)的定子与套装于其外侧的俯仰电机壳(13)固接；所述横滚吊臂(14)与俯仰电机壳(13)固接；
所述横滚电机(17)的转子与套装于其外侧的横滚电机架(16)固接，横滚电机架(16)与横滚吊臂(14)固接；所述横滚电机(17)的定子与套装于其外侧的横滚电机壳(18)固接，横滚电机壳(18)与所述平移吊臂(19)固接；
所述平移电机(21)的定子通过套装于其外侧的平移电机壳(22)与所述云台板(1)固接，平移电机(21)的转子与所述云台板固定架(8)的上端固接。
7.根据权利要求6所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述平移吊臂(19)内侧设有分别与云台板固定架(8)内部和横滚电机壳(18)内部连通的平移布线槽(191)，覆盖平移布线槽(191)的平移挡板(20)与平移吊臂(19)固接；
所述横滚吊臂(14)内侧设有分别与横滚电机架(16)内部和俯仰电机壳(13)内部连通的横滚布线槽，覆盖横滚布线槽的横滚挡板(15)与横滚吊臂(14)固接。
8.根据权利要求6所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述云台板固定架(8)下端设有与平移电机壳(22)内部连通的安装槽，安装槽内固接有控制电路板(9)，云台板固定架(8)下端还固接有封堵安装槽的上挡板(10)；
上端开口的下Wifi护罩(6)置于所述云台板(1)下方，并通过螺钉与云台板(1)上方的上罩(3)固接；下Wifi护罩(6)的下端嵌装有散热板(7)，下Wifi护罩(6)上端卡接有封其开口的上Wifi护罩(4)；下Wifi护罩(6)内通过卡件(51)固定有MI芯片(5)。
9.根据权利要求8所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述上罩(2)的内部通过云台板(1)上的第一过线孔(101)和第二过线孔(102)分别与所述下Wifi护罩(6)内部和所述平移电机壳(22)的内部连通。
10.根据权利要求1所述的高像素光学变焦成像云台，其特征在于：所述云台板(1)上安装有四组橡胶减震垫(2)，每组橡胶减震垫(2)共有三个，且呈三角形分布。
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