CN111208848A - 桥梁主动防护激光校准系统用云台装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，包括基座和承物平台，基座设置于桥梁上，承物平台上设有全站仪和激光测距仪；基座和承物平台之间设有可旋转的云台主体；云台主体与基座之间，以及云台主体与承物平台之间均呈回转副连接；且两个回转副的回转轴一个与水平方向垂直，另一个与水平方向平行；云台主体内设有步进电机和涡轮蜗杆组件；步进电机和涡轮蜗杆组件驱动云台主体相对基座旋转，驱动承物平台相对云台主体旋转；步进电机由步进电机控制系统控制。本发明能够实现根据不同的测量点自由转动空间角度，可以读出不同测量点的方位与俯仰角度，在结合测距仪的数据后，能够标定出航道中避开桥墩的安全区域。
Description
技术领域
本发明涉及船用测距技术领域，特别涉及桥梁主动防护激光校准系统用云台装置。
背景技术
云台装置是一种常用的校准装置，但是现有场景图像校准装置，常因测量位置的偏移，使船舶安全航行区域发生变化。通过使用可灵活调整角度的云台，用全站仪和测距仪实时采集航道标记点位的基础数据，从而实时修正航道安全区域，正确预测船舶航行轨迹是否安全。
因此，如何使云台装置能够依据不同的测量点自由转动空间角度，使之能够读出不同测量点的方位与俯仰角度，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，实现的目的是能够实现根据不同的测量点自由转动空间角度，可以读出不同测量点的方位与俯仰角度，在结合测距仪的数据后，能够标定出航道中避开桥墩的安全区域。
为实现上述目的，本发明公开了桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，包括基座和承物平台，所述基座设置于桥梁上，所述承物平台上设有全站仪和激光测距仪。
其中，所述基座和所述承物平台之间设有可旋转的云台主体；
所述云台主体与所述基座之间，以及所述云台主体与所述承物平台之间均呈回转副连接；且两个所述回转副的回转轴一个与水平方向垂直，另一个与水平方向平行；
所述云台主体内设有步进电机和涡轮蜗杆组件；
所述步进电机和所述涡轮蜗杆组件驱动所述云台主体相对所述基座旋转，驱动所述承物平台相对所述云台主体旋转；
所述步进电机由步进电机控制系统控制，所述步进电机控制系统包括主控电路板、步进电机驱动器、光电开关和绝对编码器；
所述主控电路板分别与所述步进电机驱动器、所述光电开关和所述绝对编码器连接，根据所述光电开关和所述绝对编码器发出的信号，计算所述步进电机的控制脉冲值及所述绝对式编码器的反馈数据，然后向所述步进电机驱动器发出指令，由所述步进电机驱动器控制所述步进电机工作，实现云台的定位、预置位、扫描和/或巡航；
所述光电开关用于采集水平和俯仰的相对零点位置信息，并将光信号转换为电信号后输送给所述主控电路板。
优选的，所述云台装置采用高强度铝合金制造而成，载重大于8KG。
优选的，回转轴与水平方向垂直的所述回转副的旋转速度为30°/S,加速度为40°/S2。
优选的，回转轴与水平方向平行的所述回转副的旋转速度为12°/S,加速度为20°/S2。
优选的，所述云台主体与所述基座之间，以及所述云台主体与所述承物平台之间分别设有水平和俯仰双方向的机械硬限位。
优选的，所述主控电路板采用工业级STM32作为主控制芯片，通过对外接口的配置与计算机或控制键盘的通信，并通过所述对外接口获得旋转控制与角度回传数据。
更优选的，所述主控芯片利用所述步进电机驱动器驱动所述步进电机，控制旋转的启停和转速。
优选的，所述主控电路板的电源部分采用工业级开关电源，低压部分由宽输入范围工业级DC-DC电源模块进行转换，为系统中的部件进行供电。
优选的，所述步进电机控制系统的嵌入式软件采用NOIS软核与STM32硬件语言相结合的控制方式，实现自检、指令解码与控制、预置位、扫描和/或定位功能。
本发明的有益效果：
本发明能够实现根据不同的测量点自由转动空间角度，采用全站仪和测距仪可以实时读出不同测量点的方位与俯仰角度以及距离，从而可实时修正标定出航道中避开桥墩的安全区域。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的结构示意图。
图2示出本发明一实施例中步进电机控制系统控制的结构示意图。
图3示出本发明一实施例的微控制器外围电路结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1至图3所示，桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，包括基座1和承物平台3，基座1设置于桥梁上，承物平台3上设有全站仪和激光测距仪。
其中，基座1和承物平台3之间设有可旋转的云台主体2；
云台主体2与基座1之间，以及云台主体2与承物平台3之间均呈回转副连接；且两个回转副的回转轴一个与水平方向垂直，另一个与水平方向平行；
云台主体2内设有步进电机和涡轮蜗杆组件；
步进电机和涡轮蜗杆组件驱动云台主体2相对基座1旋转，驱动承物平台3相对云台主体2旋转；
步进电机由步进电机控制系统控制，步进电机控制系统包括主控电路板、步进电机驱动器、光电开关和绝对编码器；
主控电路板分别与步进电机驱动器、光电开关和绝对编码器连接，根据光电开关和绝对编码器发出的信号，计算步进电机的控制脉冲值及绝对式编码器的反馈数据，然后向步进电机驱动器发出指令，由步进电机驱动器控制步进电机工作，实现定位、预置位、扫描和/或巡航；
光电开关用于采集水平和俯仰的相对零点位置信息，并将光信号转换为电信号后输送给主控电路板。
本发明的原理在于：本发明能够沿水平轴和竖直轴旋转、内有步进电机控制系统控制步进电机驱动器，由驱动器控制轴向、俯仰步进电机的转动与停止，带动天线等设备转动。
主控电路板通过计算步进电机的控制脉冲值及绝对式编码器的反馈数据，实现云台的定位、预置位、扫描、巡航等功能。
在某些实施例中，云台装置采用高强度铝合金制造而成，载重大于8KG。
在某些实施例中，回转轴与水平方向垂直的回转副的旋转速度为30°/S,加速度为40°/S2。
在某些实施例中，回转轴与水平方向平行的回转副的旋转速度为12°/S,加速度为20°/S2。
在某些实施例中，云台主体2与基座1之间，以及云台主体2与承物平台3之间分别设有水平和俯仰双方向的机械硬限位。
在某些实施例中，主控电路板采用工业级STM32作为主控制芯片，通过对外接口的配置与计算机或控制键盘的通信，并通过对外接口获得旋转控制与角度回传数据。
在某些实施例中，主控芯片利用步进电机驱动器驱动步进电机，控制旋转的启停和转速。
在某些实施例中，主控电路板的电源部分采用工业级开关电源，低压部分由宽输入范围工业级DC-DC电源模块进行转换，为系统中的部件进行供电。
在某些实施例中，步进电机控制系统的嵌入式软件采用NOIS软核与STM32硬件语言相结合的控制方式，实现自检、指令解码与控制、预置位、扫描和/或定位功能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，包括基座(1)和承物平台(3)，所述基座(1)设置于桥梁上，所述承物平台(3)上设有全站仪和激光测距仪，特征在于：所述基座(1)和所述承物平台(3)之间设有可旋转的云台主体(2)；
所述云台主体(2)与所述基座(1)之间，以及所述云台主体(2)与所述承物平台(3)之间均呈回转副连接；且两个所述回转副的回转轴一个与水平方向垂直，另一个与水平方向平行；
所述云台主体(2)内设有步进电机和涡轮蜗杆组件；
所述步进电机和所述涡轮蜗杆组件驱动所述云台主体(2)相对所述基座(1)旋转，驱动所述承物平台(3)相对所述云台主体(2)旋转；
所述步进电机由步进电机控制系统控制，所述步进电机控制系统包括主控电路板、步进电机驱动器、光电开关和绝对编码器；
所述主控电路板分别与所述步进电机驱动器、所述光电开关和所述绝对编码器连接，根据所述光电开关和所述绝对编码器发出的信号，计算所述步进电机的控制脉冲值及所述绝对式编码器的反馈数据，然后向所述步进电机驱动器发出指令，由所述步进电机驱动器控制所述步进电机工作，实现定位、预置位、扫描和/或巡航；
所述光电开关用于采集水平和俯仰的相对零点位置信息，并将光信号转换为电信号后输送给所述主控电路板。
2.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，所述云台装置采用高强度铝合金制造而成，载重大于8KG。
3.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，回转轴与水平方向垂直的所述回转副的旋转速度为30°/S,加速度为40°/S2。
4.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，回转轴与水平方向平行的所述回转副的旋转速度为12°/S,加速度为20°/S2。
5.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，所述云台主体(2)与所述基座(1)之间，以及所述云台主体(2)与所述承物平台(3)之间分别设有水平和俯仰双方向的机械硬限位。
6.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，所述主控电路板采用工业级STM32作为主控制芯片，通过对外接口(4)的配置与计算机或控制键盘的通信，并通过所述对外接口获得旋转控制与角度回传数据。
7.根据权利要求5所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，所述主控芯片利用所述步进电机驱动器驱动所述步进电机，控制旋转的启停和转速。
8.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，所述主控电路板的电源部分采用工业级开关电源，低压部分由宽输入范围工业级DC-DC电源模块进行转换，为系统中的部件进行供电。
9.根据权利要求1所述的桥梁主动防护激光校准系统用云台装置，其特征在于，所述步进电机控制系统的嵌入式软件采用NOIS软核与STM32硬件语言相结合的控制方式，实现自检、指令解码与控制、预置位、扫描和/或定位功能。
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| CN202010118559.XA CN111208848A (zh) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | 桥梁主动防护激光校准系统用云台装置 |
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| CN202010118559.XA CN111208848A (zh) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | 桥梁主动防护激光校准系统用云台装置 |
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| CN202010118559.XA Pending CN111208848A (zh) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | 桥梁主动防护激光校准系统用云台装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115053887A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-16 | 北京中安航信科技有限公司 | 一种机场探驱一体化系统及其驱鸟方法 |
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2020
- 2020-02-26 CN CN202010118559.XA patent/CN111208848A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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