CN106877750A - 一种低功耗高精度云台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低功耗高精度云台，包括云台本体，所述云台本体包括相机、支撑底座以及用于计算云台当前水平角度和垂直角度的遮光片和光电开关，所述相机与支撑底座之间配置有水平转轴和垂直转轴，所述水平转轴和垂直转轴由电机驱动，所述电机配置有霍尔传感器，还包括安装在水平转轴和垂直转轴上的水平遮光片圆盘和垂直遮光片圆盘；所述水平遮光片圆盘和垂直遮光片圆盘沿圆周设置一个基准遮光片和至少两个普通遮光片，水平基准遮光片和水平普通遮光片位于水平光电开关检测范围内，垂直基准遮光片和垂直普通遮光片位于垂直光电开关检测范围内；本发明可以降低累积误差消除的间隔时间并提高云台定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种云台，具体涉及一种低功耗高精度云台。
背景技术
就目前而言，由于云台的功耗和精度不满足野外使用的要求，导致在火灾监控领域火灾报警总是出现误报漏报甚至不报，给社会带来了巨大的经济损失。目前国内对电动云台研究方向主要有以下两类：
一、步进电机云台，其主要原理是利用步进电机驱动云台垂直方向和水平方向转动，通过计算步进电机转动的步数计算云台当前的水平角度和垂直角度，垂直方向和水平方向都采用一个遮光片，水平方向每旋转一周清除误差一次，垂直方向转动到下俯极限位置或者上仰极限位置清除误差一次，其缺点是功耗高，误差清除的间隔时间太长，定位精度低；
二、无刷直流电机云台，其主要原理是利用无刷直流电机驱动云台垂直方向和水平方向转动，通过计算电机自带的霍尔传感器反馈的霍尔脉冲数计算云台当前的水平角度和垂直角度，垂直方向和水平方向都采用一个遮光片。其缺点在于，电机反馈的霍尔脉冲数太少，水平方向每旋转一周清除误差一次，垂直方向转动到下俯极限位置或者上仰极限位置清除误差一次，误差清除的间隔时间太长，定位精度低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低功耗高精度云台，可以降低误差清除的间隔时间并提高云台定位精度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种低功耗高精度云台，包括云台本体，所述云台本体包括相机、支撑底座以及用于计算云台当前水平角度和垂直角度的遮光片和光电开关，所述相机与支撑底座之间配置有水平转轴和垂直转轴，所述水平转轴和垂直转轴由电机驱动，所述电机配置有霍尔传感器，所述光电开关包括水平光电开关和垂直光电开关，还包括分别安装在水平转轴和垂直转轴上的水平遮光片圆盘和垂直遮光片圆盘；
所述水平遮光片圆盘沿圆周设置一个水平基准遮光片和至少两个水平普通遮光片，所述水平基准遮光片和水平普通遮光片位于水平光电开关检测范围内；
所述垂直遮光片圆盘沿圆周设置一个垂直基准遮光片和至少两个垂直普通遮光片，所述垂直基准遮光片和垂直普通遮光片位于垂直光电开关检测范围内。
其效果在于：利用基准遮光片确定基础位置，通过设置多个普多遮光片可以提高探测精确度。
作为本方案的进一步改进，所述电机为无刷直流电机，采用无刷直流电机可以降低功耗。
作为本方案的进一步改进，所述水平基准遮光片和相邻水平普通遮光片的间距与相邻两水平普通遮光片的间距不相等；所述垂直基准遮光片和相邻垂直普通遮光片的间距与相邻两垂直普通遮光片的间距不相等。
作为本方案的进一步改进，所述水平基准遮光片和相邻水平普通遮光片的间距大于相邻两水平普通遮光片的间距；所述垂直基准遮光片和相邻垂直普通遮光片的间距大于相邻两垂直普通遮光片的间距。
作为本方案的进一步改进，所述水平普通遮光片均匀设置在水平遮光片圆盘圆周，所述垂直普通遮光片均匀设置在垂直遮光片圆盘圆周。
作为本方案的进一步改进，所述垂直光电开关包括垂直下俯定位光电开关和垂直上仰定位光电开关，所述垂直下俯定位光电开关和垂直上仰定位光电开关分别安装在垂直遮光片圆盘的两侧。
作为本方案的进一步改进，所述的垂直遮光片圆盘是角度大于180°的扇形
本发明的有益效果是：1）采用无刷直流电机，极大降低云台的功耗，同时提升了云台在低速状态下的状态平稳性；
2）采用多遮光片配合光电开关的定位方式，提升了云台的定位精度，减小了累积误差消除的间隔时间。
附图说明
图1为本发明水平多遮光片光电开关定位装置结构图；
图2为本发明垂直多遮光片光电开关定位装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1、图2所示，
一种低功耗高精度云台，包括云台本体，所述云台本体包括相机、支撑底座8以及用于计算云台当前水平角度和垂直角度的遮光片和光电开关，所述相机与支撑底座8之间配置有水平转轴3和垂直转轴6，所述水平转轴3和垂直转轴6由电机驱动，所述电机配置有霍尔传感器，所述光电开关包括水平光电开关2和垂直光电开关，还包括分别安装在水平转轴3和垂直转轴6上的水平遮光片圆盘1和垂直遮光片圆盘7。
所述水平遮光片圆盘1沿圆周设置一个水平基准遮光片101和至少两个水平普通遮光片102，所述水平基准遮光片101和水平普通遮光片102位于水平光电开关2检测范围内。
所述垂直遮光片圆盘7沿圆周设置一个垂直基准遮光片701和至少两个垂直普通遮光片702，所述垂直基准遮光片701和垂直普通遮光片702位于垂直光电开关检测范围内。
水平转动时工作原理：
水平遮光片圆盘1固定在水平转轴3上，水平光电开关2固定在支撑底座8上，在云台水平转动过程中，水平遮光片圆盘1固定不动，水平光电开关2随支撑底座8转动，当水平光电开关2检测到每一个遮光片边缘时，水平光电开关2返回一个高电平脉冲信号，每一个遮光片边缘都对应一个绝对位置，通过当前绝对位置消除云台水平定位累积误差。
由于水平具有多个遮光片，因此云台水平轴每转动固定角度就可以消除一次累积误差，从而减少云台水平角度累积误差消除的间隔时间，提升云台水平定位精度。
垂直方向工作原理：
垂直遮光片圆盘7固定在垂直转轴6上，垂直光电开关固定在支撑底座8上，在云台垂直转动过程中，垂直遮光片圆盘7转动，垂直光电开关固定不动，当检测到每一个遮光片边缘时，垂直光电开关返回一个高电平脉冲信号，每一个遮光片边缘都对应一个绝对位置，从而消除云台垂直定位累积误差。
由于垂直具有多个遮光片，因此云台垂直轴每转动固定角度就可以消除一次累积误差，从而减少云台垂直角度累积误差消除的间隔时间，提升云台垂直定位精度。
上述遮光圆盘上的每一个遮光片的边缘都是云台的基准位置，云台转动时通过光电开关检测遮光片边缘获取当前的绝对位置，清除当前位置的累积误差。
上述的霍尔传感器是指无刷直流电机自带的霍尔传感器，电机每转动固定角度就会返回一个霍尔脉冲。
作为本方案的进一步改进，所述电机为无刷直流电机，采用无刷直流电机可以降低功耗。
作为本方案的进一步改进，所述水平基准遮光片101和水平普通遮光片102的间距与相邻两水平普通遮光片102的间距不相等；所述垂直基准遮光片701和垂直普通遮光片702的间距与相邻两垂直普通遮光片702的间距不相等。
作为本方案的进一步改进，所述水平基准遮光片101和相邻水平普通遮光片102的间距大于相邻两水平普通遮光片102的间距；所述垂直基准遮光片701和相邻垂直普通遮光片702的间距大于相邻两垂直普通遮光片702的间距。
基准遮光片与相邻普通遮光片两个之间的间隙，和相邻两个普通遮光片之间的间隙是不相同的，通过间隙之间的差别就可以区分基准遮光片和普通遮光片，确定基准遮光片后就可以实现对各个基准遮光片进行编号，实现对各个基准遮光片的区分。
作为本方案的进一步改进，所述水平普通遮光片102均匀设置在水平遮光片圆盘1圆周，所述垂直普通遮光片702均匀设置在垂直遮光片圆盘7圆周。
作为本方案的进一步改进，所述垂直光电开关包括垂直下俯定位光电开关4和垂直上仰定位光电开关5，所述垂直下俯定位光电开关4和垂直上仰定位光电开关5分别安装在垂直遮光片圆盘7的两侧。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种低功耗高精度云台，包括云台本体，所述云台本体包括相机、支撑底座（8）以及用于计算云台当前水平角度和垂直角度的遮光片和光电开关，所述相机与支撑底座（8）之间配置有水平转轴（3）和垂直转轴（6），所述水平转轴（3）和垂直转轴（6）由电机驱动，所述电机配置有霍尔传感器，所述光电开关包括水平光电开关（2）和垂直光电开关，其特征在于：还包括分别安装在水平转轴（3）和垂直转轴（6）上的水平遮光片圆盘（1）和垂直遮光片圆盘（7）；
所述水平遮光片圆盘（1）沿圆周设置一个水平基准遮光片（101）和至少两个水平普通遮光片（102），所述水平基准遮光片（101）和水平普通遮光片（102）位于水平光电开关（2）检测范围内；
所述垂直遮光片圆盘（7）沿圆周设置一个垂直基准遮光片（701）和至少两个垂直普通遮光片（702），所述垂直基准遮光片（701）和垂直普通遮光片（702）位于垂直光电开关检测范围内。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度云台，其特征在于：所述电机为无刷直流电机。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度云台，其特征在于：所述水平基准遮光片（101）和相邻水平普通遮光片（102）的间距与相邻两水平普通遮光片（102）的间距不相等；所述垂直基准遮光片（701）和相邻垂直普通遮光片（702）的间距与相邻两垂直普通遮光片（702）的间距不相等。
4.根据权利要求3所述的一种低功耗高精度云台，其特征在于：所述水平基准遮光片（101）和相邻水平普通遮光片（102）的间距大于相邻两水平普通遮光片（102）的间距；所述垂直基准遮光片（701）和相邻垂直普通遮光片（702）的间距大于相邻两垂直普通遮光片（702）的间距。
5.根据权利要求3所述的一种低功耗高精度云台，其特征在于：所述水平普通遮光片（102）均匀设置在水平遮光片圆盘（1）圆周，所述垂直普通遮光片（702）均匀设置在垂直遮光片圆盘（7）圆周。
6.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度云台，其特征在于：所述垂直光电开关包括垂直下俯定位光电开关（4）和垂直上仰定位光电开关（5），所述垂直下俯定位光电开关（4）和垂直上仰定位光电开关（5）分别安装在垂直遮光片圆盘（7）的两侧。
7.根据权利要求6所述的一种低功耗高精度云台，其特征在于：所述的垂直遮光片圆盘（7）是角度大于180°的扇形。
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