CN109595439A - 一种新型二自由度云台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型二自由度云台，该云台包含水平调节脚座、支撑圆板、固定架、顶部俯仰轴、方位角传动齿轮组、俯仰角传动齿轮组、方位角伺服电机、俯仰角伺服电机、方位角编码器、俯仰角编码器。为了满足云台转力和转速要求，通过计算云台转动惯量等参数，确定了伺服电机的型号，使得云台从0deg/s加速到140deg/s仅需0.2s。为了增加拓展性，在云台顶部俯仰轴上预留了拓展槽位和装配孔，可根据需要固定激光发生器或摄像头。本发明克服了现有二自由度工业云台体积大、结构复杂、使用不方便等不足，为科研人员及云台爱好者提供一种二次开发和研究的二自由度随动控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及随动控制装置，尤其涉及一种新型二自由度云台。
背景技术
云台类随动控制系统在军用和民用工业各个领域广泛应用，如火炮瞄准、天线雷达、相机支撑等，一般情况下，一套完整的云台类随动控制系统包括云台、交互软件和控制算法。其中，云台作为系统的执行机构，其结构的合理性及精度，通常决定了系统响应速度及控制精度的上限。结构合理、死区小的云台，能使科研人员将主要精力集中放在开发并优化控制算法等问题上。
发明内容
本发明的目的在于克服现有二自由度工业云台体积大、结构复杂、使用不方便等不足，提供一种新型二自由度云台。
本发明通过下述技术方案实现：
一种新型二自由度云台，包括水平调节脚座1-1、支撑圆板2、方位角传动齿轮组9，以及安装在支撑圆板2上的俯仰角机构；
所述方位角传动齿轮组9安装在水平调节脚座1-1与支撑圆板2之间；支撑圆板2上设置有方位角编码器10；
方位角传动齿轮组9由设置在支撑圆板2上的方位角伺服电机11带动，方位角伺服电机11带动方位角传动齿轮组9转动，进而改变固定在支撑圆板2下的方位角编码器10的激光发生器的方位角；方位角编码器10测量方位角传动齿轮组9转过的角度，即激光发生器的方位角的变化量；
所述俯仰角机构包括两个对称安装在支撑圆板2上的第一固定架8和第二固定支架4；所述第一固定架8上安装有俯仰角传动齿轮组7，第二固定支架4上顶部的一侧安装有俯仰角编码器5；俯仰角传动齿轮组7的运行由俯仰角伺服电机3驱动；所述俯仰角传动齿轮组7通过俯仰轴6连接俯仰角编码器5；俯仰角传动齿轮组7带动俯仰轴6转动，进而改变固定在俯仰轴6上的激光发生器的俯仰角。
所述方位角传动齿轮组9包含四个齿轮，减速比为4：1，其一端连接着方位角伺服电机11，另一端连接着方位角编码器10。
所述支撑圆板2嵌套在水平调节脚座1-1的圆杆1-2上。
所述俯仰轴6上留有拓展槽位及装配孔，可用于固定摄像头。
所述俯仰角编码器5通过装配孔固定在第二固定支架4上。
所述俯仰角伺服电机3和方位角伺服电机11为直流电机。
所述支撑圆板2的包括基板下盖2-1、基板2-2和基板上盖2-3。
所述第一固定架8和第二固定支架4均呈等腰三角形支撑架。
所述第一固定架8和第二固定支架4的顶角均为圆弧角。
所述水平调节脚座1-1上设置有固定孔。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明的二自由度云台，为了满足云台转力和转速要求，通过计算云台转动惯量等参数，确定了伺服电机的型号，使得云台从0deg/s加速到140deg/s仅需0.2s。为了增加拓展性，在云台顶部俯仰轴上预留了拓展槽位和装配孔，可根据需要固定激光发生器或摄像头。本发明克服了现有二自由度工业云台体积大、结构复杂、使用不方便等不足，为科研人员及云台爱好者提供一种二次开发和研究的二自由度随动控制装置。
本发明的二自由度云台，通过水平调节脚座的装配孔安装在实验平台上，其积小、重量轻、装配简单，具有较大扩展性。
本发明的二自由度云台配合外接控制器及电源，可进行开环控制实验；将编码器的输出反馈至控制器，可以进行闭环控制实验；在俯仰轴上装配激光发生器并配备摄像头，可以进行视觉伺服开发。
附图说明
图1为本发明水平调节脚座结构示意图。
图2为本发明支撑圆板结构示意图。
图3为本发明二自由度云台主视图。
图4为本发明二自由度云台左视图。
图5为本发明二自由度云台俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1-5所示。本发明公开了一种新型二自由度云台，包括水平调节脚座1-1、支撑圆板2、方位角传动齿轮组9，以及安装在支撑圆板2上的俯仰角机构；
所述方位角传动齿轮组9安装在水平调节脚座1-1与支撑圆板2之间；支撑圆板2上设置有方位角编码器10；
方位角传动齿轮组9由设置在支撑圆板2上的方位角伺服电机11带动，方位角伺服电机11带动方位角传动齿轮组9转动，进而改变固定在支撑圆板2下的方位角编码器10的激光发生器的方位角；方位角编码器10测量方位角传动齿轮组9转过的角度，即激光发生器的方位角的变化量；
所述俯仰角机构包括两个对称安装在支撑圆板2上的第一固定架8和第二固定支架4；所述第一固定架8上安装有俯仰角传动齿轮组7，第二固定支架4上顶部的一侧安装有俯仰角编码器5；俯仰角传动齿轮组7的运行由俯仰角伺服电机3驱动；所述俯仰角传动齿轮组7通过俯仰轴6连接俯仰角编码器5；俯仰角传动齿轮组7带动俯仰轴6转动，进而改变固定在俯仰轴6上的激光发生器的俯仰角。
所述方位角传动齿轮组9包含四个齿轮，减速比为4：1，其一端连接着方位角伺服电机11，另一端连接着方位角编码器10。
所述支撑圆板2嵌套在水平调节脚座1-1的圆杆1-2上。
所述俯仰轴6上留有拓展槽位及装配孔，可用于固定摄像头或激光发生器。
所述俯仰角编码器5通过装配孔固定在第二固定支架4上。
所述俯仰角伺服电机3和方位角伺服电机11为直流电机，直流电机的型号为MaxonRE25-339152，并配有型号为GP26-406767 35:1的行星减速器；俯仰角伺服电机3与行星减速器是通过计算云台的转动惯量、最大转速响应时间等参数而定型的。
所述支撑圆板2的包括基板下盖2-1、基板2-2和基板上盖2-3。
所述第一固定架8和第二固定支架4均呈等腰三角形支撑架。
所述第一固定架8和第二固定支架4的顶角均为圆弧角。
所述水平调节脚座1-1上设置有固定孔，便于与试验台固定。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型二自由度云台，其特征在于：包括水平调节脚座(1-1)、支撑圆板(2)、方位角传动齿轮组(9)，以及安装在支撑圆板(2)上的俯仰角机构；
所述方位角传动齿轮组(9)安装在水平调节脚座(1-1)与支撑圆板(2)之间；支撑圆板(2)上设置有方位角编码器(10)；
方位角传动齿轮组(9)由设置在支撑圆板(2)上的方位角伺服电机(11)带动，方位角伺服电机(11)带动方位角传动齿轮组(9)转动，进而改变固定在支撑圆板(2)下的方位角编码器(10)的激光发生器的方位角；方位角编码器(10)测量方位角传动齿轮组(9)转过的角度，即激光发生器的方位角的变化量；
所述俯仰角机构包括两个对称安装在支撑圆板(2)上的第一固定架(8)和第二固定支架(4)；所述第一固定架(8)上安装有俯仰角传动齿轮组(7)，第二固定支架(4)上顶部的一侧安装有俯仰角编码器(5)；俯仰角传动齿轮组(7)的运行由俯仰角伺服电机(3)驱动；所述俯仰角传动齿轮组(7)通过俯仰轴(6)连接俯仰角编码器(5)；俯仰角传动齿轮组(7)带动俯仰轴(6)转动，进而改变固定在俯仰轴(6)上的激光发生器的俯仰角。
2.根据权利要求1所述新型二自由度云台，其特征在于：所述方位角传动齿轮组(9)包含四个齿轮，减速比为4：1，其一端连接着方位角伺服电机(11)，另一端连接着方位角编码器(10)。
3.根据权利要求2所述新型二自由度云台，其特征在于：所述支撑圆板(2)嵌套在水平调节脚座(1-1)的圆杆(1-2)上。
4.根据权利要求3所述新型二自由度云台，其特征在于：所述俯仰轴(6)上留有拓展槽位及装配孔，可用于固定摄像头。
5.根据权利要求4所述新型二自由度云台，其特征在于：所述俯仰角编码器(5)通过装配孔固定在第二固定支架(4)上。
6.根据权利要求5所述新型二自由度云台，其特征在于：所述俯仰角伺服电机(3)和方位角伺服电机(11)为直流电机。
7.根据权利要求6所述新型二自由度云台，其特征在于：所述支撑圆板(2)的包括基板下盖(2-1)、基板(2-2)和基板上盖(2-3)。
8.根据权利要求7所述新型二自由度云台，其特征在于：所述第一固定架(8)和第二固定支架(4)均呈等腰三角形支撑架。
9.根据权利要求8所述新型二自由度云台，其特征在于：所述第一固定架(8)和第二固定支架(4)的顶角均为圆弧角。
10.根据权利要求9所述新型二自由度云台，其特征在于：所述水平调节脚座(1-1)上设置有固定孔。
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