CN106764325B - 一种小型化二自由度水下电动云台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型化二自由度水下电动云台,当本云台安装摄像机及光源用作水下拍摄时,其工作过程如下:当需要跟拍水平方向移动的物体时,水下云台的竖直轴进行转动;当需要跟拍竖直方向上运动物体时,水下云台的水平轴进行转动;当需要跟拍空间中三维运动的物体时,需要竖直轴和水平轴联合转动,在小安装空间中实现大深度大转矩旋转输出及整体性的外观要求。
Description
技术领域
本方案属于机电一体化技术领域,涉及一种水下二自由度电动云台结构方案,适用于水下云台等水下传动设备的设计及研制,特别涉及一种小型化二自由度水下电动云台。
背景技术
针对科技厅统筹创新工程项目“远程控制自主运动水下机器人”研制中水下机器人摄像头视角不够灵活、视野不够宽阔的问题,提出了以水下云台为支撑设备,在其上安装摄像头及光源的方法,使摄像头具有大范围扫描、监视,对移动目标物体进行移动拍摄或跟踪等功能,从而扩大摄像机的监视范围。现有的水下电动云台通常只是一个密封的容器,将所需的设备如摄像头或灯集成到其内部,云台本身不具有主动旋转功能,此类云台通常功能固化无法扩展,难以兼容其他设备。要么只有一个旋转自由度,只能绕竖直轴旋转,无法试验俯仰运动,难以实现全视野的观察。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是:解决了较小安装空间条件下,实现大深度大转矩旋转输出及整体性的外观要求。
本发明的技术方案是:一种小型化二自由度水下电动云台,其特征在于,包括第一传动组件、第二传动组件、密封端盖4、控制电路板6、底座21、水平支架15、竖直支架22、水密接插件7、本体8和安装板10;所述底座21为板状,底座21与本体8螺纹连接;本体8呈T字状,水平方向两端和底端开口,内部为空腔体;本体8水平方向一端与密封端盖4连接,另一端和水平支架15相连,底端和竖直支架22相连;本体8内设有控制电路板6,且控制电路板6与密封端盖4固连;水密接插件7位于本体8水平方向上,靠近控制电路板6的一端,水密接插件(7)连接水密线缆,传递控制信号和供电;所述安装支架为柱状体,外壁为阶梯状,内部开有阶梯状通孔;第一传动组件位于水平支架15内,第二传动组件位于竖直支架22内;安装板10与本体8水平方向两端固连。
本发明进一步的技术方案是:所述第一传动组件和第二传动组件结构相同,均包括减速电机9、接近块11、卡箍12、弹性管联轴器13、限位开关18和轴承;减速电机9输出端连接弹性管联轴器13,弹性管联轴器13驱动水平轴16进行轴向旋转;接近块11通过卡箍12套在弹性管联轴器13上;限位开关18位于弹性管联轴器13两侧,接近块11随弹性管联轴器13轴向转动时,限位开关18感应到接近块11靠近后,使减速电机9反方向轴向转动,从而带动弹性管联轴器13及水平轴16反向轴向转动。
本发明进一步的技术方案是:所述接近块11呈L型,采用电磁纯铁材料制成,当旋转至限位开关18位置时,给限位开关18触发信号,使减速电机进行反向转动。
本发明进一步的技术方案是:所述限位开关18的触发距离为0~3mm。
本发明进一步的技术方案是:所述左耳3和右耳17均为板状件,板状件上设有安装通孔,分别和安装板10两端固连,左耳3和右耳17的轴线和安装板10轴线相互垂直。
本发明进一步的技术方案是:关节轴承2与左耳3上的安装通孔间隙配合后,插入密封端盖4的轴上,通过轴承端盖1对关节轴承2外圈定位。
发明效果
本发明的技术效果在于:本发明设计了一种结构紧凑,易于拆装、检测、维修的水下电动云台,该云台传动系统的安装结构适用于各类水下传动装备,解决了水下传动系统维修性和工艺性之间的矛盾问题,其中维修性和工艺性是指,设备出现故障时维修是否方便,易于操作;工艺性是指设备的加工是否困难。通过“抽屉式”安装结构,即说明书附图,将复杂的安装操作移出在本体之外完成,大大降低了安装、维修难度和加工难度,并且最大限度的减少了密封环节和内部线缆的冗余量,保证了产品外形的整体性,从根本上提高了系统整体的可靠性和效率。与类似使用需求的云台结构相比,本专利云台结构更加紧凑,传动效率更高,外观整体性更好。该云台结构可应用于水下电动云台、水下推进器、水下电动机械手等水下传动装备的设计及研制。
附图说明
图1二自由度水下电动云台装配图
附图标记说明:1—轴承端盖;2—关节轴承;3—左耳;4—密封端盖;5—O形密封圈;6—控制电路板;7—水密接插件;8—本体;9—减速电机;10—安装板;11—接近块;12—卡箍;13—弹性管联轴器;14—深沟球轴承;15—水平支架;16—水平轴;17—右耳;18—限位开关;19—立轴;20—角接触球轴承;21—底座;22—竖直支架。
本装置的工作过程为,当本云台安装摄像机及光源用作水下拍摄时,其工作过程如下:当需要跟拍水平方向移动的物体时,水下云台的竖直轴进行转动;当需要跟拍竖直方向上运动物体时,水下云台的水平轴进行转动;当需要跟拍空间中三维运动的物体时,需要竖直轴和水平轴联合转动
下面结合具体实施实例,对本发明技术方案进一步说明。
1、本专利结构设计概况:本专利的结构主要分成以下部分,底座、本体、水平轴、水平支架、弹性管联轴器、深沟球轴承、滑动轴承、行星减速电机、角接触球轴承、卡箍、接近块、密封端盖、安装板、立轴、竖直支架、O形圈、限位开关、水密接插件、控制电路组成。
图1为二自由度水下电动云台装配图,云台具有水平轴和立轴两个旋转自由度,各轴的传动部分和限位开关以水平/竖直支架为安装基础。深沟球轴承、水平轴、O形圈安装在水平支架沟槽内,弹性管联轴器连接行星减速电机和水平轴,接近块通过卡箍环套在弹性管联轴器上,限位开关安装在水平支架对应的安装槽内,接收接近块的触发信号。完成了水平传动部分安装后,将整个水平支架安装到本体安装孔中,将右耳安装在水平轴伸出段上。将控制电路板安装在密封端盖内侧安装槽内,通过螺钉将密封端盖与本体固连。左耳通过安装在本体伸出轴上的滑动轴承支撑,最后将安装板与左、右耳连接。
角接触球轴承、立轴、O形密封圈安装在竖直支架沟槽内,弹性管联轴器连接行星减速电机和水平轴,接近块通过卡箍环套在弹性管联轴器上,限位开关安装在水平支架对应的安装槽内,接收接近块的触发信号。完成了竖直传动部分安装后,将整个竖直支架安装到本体安装孔中。将竖直轴与底座固连,通过与本体固连的减速电机带动本体旋转。
“抽屉式”结构以水平支架15/竖直支架22为基础,深沟球轴承14/角接触球轴承20支撑水平轴16/立轴19,弹性管联轴器13连接减速电机9和水平轴/立轴。接近块11通过卡箍12套装在弹性管联轴器上,随水平轴/立轴旋转,触发限位开关18产生触发信号。关节轴承2通过轴承端盖1固定在左耳3的轴承孔中。控制电路板6通过螺钉固定在密封端盖4内侧的安装槽内,O形密封圈5装入其沟槽中,密封端盖的伸出轴段插入到左耳内的关节轴承孔中,端部螺钉紧固,然后将密封端盖安装到本体8左侧安装孔中。控制电路板作用是与主控装置进行通信,上传控制传感信息,接收控制指令完成各电机的调速及定位控制。该电路板与密封端盖4有连接关系,控制电路板通过螺钉安装在密封端盖4上。左耳右耳为板状件,右耳17在水平轴伸出段,右耳17上的“D”形孔与水平轴16右端的“D”型轴伸小间隙配合连接,通过螺钉紧固方式对右耳进行轴向固定,安装板10通过螺钉与左、右耳固定。立轴伸出段插入底座21对应的安装孔中,伸出端与安装孔小间隙配合,通过螺钉与底座紧固。水密接插件7在安装密封端盖之前,安装到本体上对应安装孔中。水密接插件7为现有部件,其连接水密线缆,与水密线缆实现可靠的密封连接,传递控制信号和供电,水密线缆通过水密接插件与云台密封连接,并且传递信号与供电。
轴承起支撑作用,通过过渡配合与其他部件连接。限位开关的触发距离为0~3mm,因此接近块距离开关的距离在此范围内即可;接近块材料为电磁纯铁,具有较高的感磁性,能够给限位开关产生触发信号。关节轴承通过小间隙配合套装在左耳上的安装孔中,然后插入到密封端盖4的轴伸上,通轴承端盖1对关节轴承外圈进行定位,轴承端盖通过螺钉进行紧固。
本发明设计了一种结构紧凑,易于拆装、检测、维修的水下电动云台,该云台传动系统的安装结构适用于各类水下传动装备,解决了水下传动系统维修性和工艺性之间的矛盾问题。通过“抽屉式”安装结构,将复杂的安装操作移出在本体之外完成,大大降低了安装、维修难度和加工难度,并且最大限度的减少了密封环节和内部线缆的冗余量,保证了产品外形的整体性,从根本上提高了系统整体的可靠性和效率。与类似使用需求的云台结构相比,本专利云台结构更加紧凑,传动效率更高,外观整体性更好。该云台结构可应用于水下电动云台、水下推进器、水下电动机械手等水下传动装备的设计及研制。
其中,减速电机9选用38GX3865R-3000行星减速电机,限位开关18选用E2E-C06S02-WC-B1-2M接近式传感器。本云台可以输出5.8N·m转矩,立轴可实现-90°~90的转动,俯仰轴可实现-90°~90°转动,转动速度:15°/s(2.5rpm)。本发明在试验室环境下得到了测试验证,取得了良好的效果。
Claims (5)
1.一种小型化二自由度水下电动云台,其特征在于,包括第一传动组件、第二传动组件、密封端盖(4)、控制电路板(6)、底座(21)、水平支架(15)、竖直支架(22)、水密接插件(7)、本体(8)和安装板(10);所述底座(21)为板状,底座(21)与本体(8)螺纹连接;本体(8)呈T字状,水平方向两端和底端开口,内部为空腔体;本体(8)水平方向一端与密封端盖(4)连接,另一端和水平支架(15)相连,底端和竖直支架(22)相连;本体(8)内设有控制电路板(6),且控制电路板(6)与密封端盖(4)固连;水密接插件(7)位于本体(8)水平方向上,靠近控制电路板(6)的一端,水密接插件(7)连接水密线缆,传递控制信号和供电;第一传动组件位于水平支架(15)内,第二传动组件位于竖直支架(22)内;安装板(10)与本体(8)水平方向两端固连;所述第一传动组件和第二传动组件结构相同,均包括减速电机(9)、接近块(11)、卡箍(12)、弹性管联轴器(13)、限位开关(18)和轴承;减速电机(9)输出端连接弹性管联轴器(13),弹性管联轴器(13)驱动水平轴(16)进行轴向旋转;接近块(11)通过卡箍(12)套在弹性管联轴器(13)上;限位开关(18)位于弹性管联轴器(13)两侧,接近块(11)随弹性管联轴器(13)轴向转动时,限位开关(18)感应到接近块(11)靠近后,使减速电机(9)反方向轴向转动,从而带动弹性管联轴器(13)及水平轴(16)反向轴向转动。
2.如权利要求1所述的一种小型化二自由度水下电动云台,其特征在于,所述接近块(11)呈L型,采用电磁纯铁材料制成,当旋转至限位开关(18)位置时,给限位开关(18)触发信号,使减速电机进行反向转动。
3.如权利要求2所述的一种小型化二自由度水下电动云台,其特征在于,所述限位开关(18)的触发距离为0~3mm。
4.如权利要求1所述的一种小型化二自由度水下电动云台,其特征在于,所述安装板(10)两端分别固连左耳(3)和右耳(17),左耳(3)和右耳(17)均为板状件,板状件上设有安装通孔,左耳(3)和右耳(17)的轴线和安装板(10)轴线相互垂直。
5.如权利要求4所述的一种小型化二自由度水下电动云台,其特征在于,关节轴承(2)与左耳(3)上的安装通孔间隙配合后,插入密封端盖(4)的轴上,通过轴承端盖(1)对关节轴承(2)外圈定位。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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