CN203338179U - 中空式二自由度数控云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中空式二自由度数控云台，包括二自由度云台，二自由度云台包括柜体和安装在柜体上且内部中空的水平旋转平台，激光器安装在柜体内，柜体上部和水平旋转平台底部均开有供激光器所发出激光光束穿出的通孔；水平旋转平台内安装有对激光器所发出激光光束进行反射且由俯仰调整机构带动在竖直面上进行上下旋转的反光镜；水平旋转平台由水平调整机构带动在水平面上进行左右旋转；水平调整机构和俯仰调整机构均由控制器进行控制；水平旋转平台的侧壁上开有激光投射口。本实用新型结构简单、设计合理、使用操作简便且实现方便、使用效果好，能解决现有二自由度云台使用时存在的尺寸较小、所安装设备的重量与尺寸受到很大限制等问题。

Description

中空式二自由度数控云台

技术领域

本实用新型涉及一种二自由度云台，尤其是涉及一种中空式二自由度数控云台。

背景技术

目前，云台作为一个摄像监视平台被广泛应用在道路交通、安防监控、森林防火、航空摄影等各个领域，其中二自由度云台主要分为固定式和电动式两大类，且分别应用于不同的技术领域。电动式二自由度云台一般有两个电动轴，分别控制水平回转方向和俯仰角大小，并采用恒速交流电机或直流步进电机进行驱动，其控制方式为人工手动或单片机定时定区域自动定位扫描，随能满足大部分日常生活需要，但现有二自由度云台上安装设备的空间比较小，因而安装其上的设备的重量与尺寸受到很大的限制，同时现有二自由度云台水平或俯仰的转动位置控制精度较差，无法应用于精密控制场合。尤其是当应用于某些特殊场合，现有二自由度云台的缺陷和不足表现的更为明显，如应用于激光驱鸟设备上时，由于需在二自由度云台上安装电源、激光器、激光扩束光路系统等结构件，不仅结构复杂、数量庞大、重量很大，而且要求恒温恒湿，因此传统的云台结构不能满足实际使用要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种中空式二自由度数控云台，其结构简单、设计合理、使用操作简便且实现方便、使用效果好，能有效解决现有二自由度云台实际使用时存在的设备安装空间过小以及所安装设备的重量与尺寸受到很大限制的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种中空式二自由度数控云台，其特征在于：包括二自由度云台和安装在所述二自由度云台上的激光器，所述二自由度云台包括柜体和安装在柜体上且内部中空的水平旋转平台，所述激光器安装在柜体内，所述柜体上部和所述水平旋转平台底部均开有供激光器所发出激光光束穿出的通孔；所述水平旋转平台内安装有对激光器所发出激光光束进行反射且由俯仰调整机构带动在竖直面上进行上下旋转的反光镜，所述反光镜与所述俯仰调整机构相接；所述水平旋转平台由水平调整机构带动在水平面上进行左右旋转，且所述水平旋转平台与所述水平调整机构相接；所述水平调整机构和所述俯仰调整机构均由控制器进行控制；所述水平旋转平台的侧壁上开有供经反光镜发射后的激光光束穿出的激光投射口，所述反光镜布设在激光器的激光发射光路上。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述柜体为密闭柜体，且柜体内安装有由控制器进行控制的温控设备，所述温控设备与控制器相接。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述水平旋转平台包括上部转台和固定安装在上部转台底部的转动件，所述上部转台通过转动件安装在柜体上，且柜体上部对应开有供转动件安装的安装口；所述转动件中部和上部转台底部均开有供激光器所发出激光光束穿出的通孔。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述转动件为圆筒状，且转动件上部同轴设置有圆环形顶板，所述转动件通过所述圆环形顶板固定安装在上部转台底部。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述上部转台为圆柱状，且所述上部转台与转动件呈同轴布设。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述水平调整机构包括水平调整驱动机构，所述水平调整驱动机构与转动件之间通过传动机构一进行传动连接，所述水平调整驱动机构由控制器进行控制且其与控制器相接；所述水平调整驱动机构和所述传动机构一均安装在柜体内；所述俯仰调整机构包括带动反光镜进行上下旋转的俯仰调整驱动机构，所述俯仰调整驱动机构与反光镜之间通过传动机构二进行传动连接，所述俯仰调整驱动机构由控制器进行控制且其与控制器相接；所述俯仰调整驱动机构和所述传动机构二均安装在上部转台内。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述传动机构一为皮带轮传动机构一；所述水平调整驱动机构包括水平回转驱动电机和与水平回转驱动电机相接的电机减速器一，所述水平回转驱动电机由控制器进行控制且其与控制器相接；所述皮带轮传动机构一包括同轴安装在电机减速器一的动力输出轴上的皮带轮一，所述皮带轮一与转动件呈平行布设，且皮带轮一与转动件之间通过传动皮带一进行连接。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述传动机构二为皮带轮传动机构二；所述俯仰调整驱动机构包括俯仰电机和与俯仰电机相接的电机减速器二，所述俯仰电机由控制器进行控制且其与控制器相接；所述皮带轮传动机构二包括皮带轮二和同轴安装在电机减速器一的动力输出轴上的皮带轮三，所述皮带轮二与皮带轮三呈平行布设，且皮带轮二与皮带轮三之间通过传动皮带二进行连接；所述皮带轮二通过轴承同轴安装在安装轴上，所述安装轴安装在上部转台上，所述反光镜通过轴承安装在所述安装轴上，且反光镜与皮带轮二固定连接为一体。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：还包括无线通信模块、手持式控制终端和对激光器所发出激光光束的光强度进行实时检测的光强度检测单元，所述控制器包括DSP芯片和与DSP芯片相接的FPGA现场可编程门阵列模块，所述无线通信模块、手持式控制终端、温控设备和光强度检测单元均与DSP芯片相接，所述FPGA现场可编程门阵列模块与俯仰电机和水平回转驱动电机相接；所述激光器所发出激光光束的光强度由DSP芯片进行控制且激光器与DSP芯片相接。

上述中空式二自由度数控云台，其特征是：所述柜体为立方体，所述上部转台与柜体呈同轴布设，所述激光器安装在柜体的中部。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好。

2、实用价值高，能满足大尺寸设备的安装需求。实际安装时。激光器和水平调整机构等置于设备下部的密闭机柜内，并配接温控设备（具体是一体式工业空调）设备解决恒温恒湿问题，机柜上部为一个中空式的水平旋转平台，水平旋转平台中心的孔洞留作激光光路通道，水平旋转平台内设置有能在竖直上进行上下旋转的反光镜以进行俯仰调整。其中，柜体和水平旋转平台中部均留有光路空间，因而能在控制器的控制作用下，精确地调整激光光束投射方向，满足各用户的激光驱鸟要求。

3、控制器采用DSP芯片与FPGA现场可编程门阵列模块，能简便、快速且可靠地完成各种复杂的数学运算，以保证扫描过程中坐标转换过程快速、高质量进行。

4、水平和俯仰调整均采用交流伺服电机和大减速比的精密减速器，因此可实现水平角与俯仰角的精密控制。实际使用时，通过水平回转驱动电机和电机减速器一驱动皮带传动机构一带动水平旋转平台在水平面上进行左右旋转，从而达到精密控制水平回转量的目的；相应地，通过俯仰电机和电机减速器二驱动皮带传动机构二带动反光镜在竖直面上进行上下旋转，从而达到精密控制反光镜回转量的目的。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、使用操作简便且实现方便、使用效果好，能有效解决现有二自由度云台实际使用时存在的设备安装空间过小、所安装设备的重量与尺寸受到很大限制等问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—激光器；            2—控制器；           2-1—DSP芯片；

2-2—FPGA现场可编程门阵列模块；              3—圆环形底板；

4—柜体；              5-1—上部转台；       5-2—转动件；

6—反光镜；            7—激光投射口；       8-1—水平回转驱动电机；

8-2—电机减速器一；    8-3—皮带轮一；       8-4—传动皮带一；

9-3—俯仰电机；        9-4—电机减速器二；   9-5—皮带轮二；

9-6—皮带轮三；        9-7—传动皮带二；     10-1—光强度检测单元；

10-2—无线通信模块；   10-3—手持式控制终端；

10-4—温控设备；       10-5—RS232接口；     10-6—A/D转换模块；

10-7—RS485接口。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括二自由度云台和安装在所述二自由度云台上的激光器1，所述二自由度云台包括柜体4和安装在柜体4上且内部中空的水平旋转平台，所述激光器1安装在柜体4内，所述柜体4上部和所述水平旋转平台底部均开有供激光器1所发出激光光束穿出的通孔。所述水平旋转平台内安装有对激光器1所发出激光光束进行反射且由俯仰调整机构带动在竖直面上进行上下旋转的反光镜6，所述反光镜6与所述俯仰调整机构相接；所述水平旋转平台由水平调整机构带动在水平面上进行左右旋转，且所述水平旋转平台与所述水平调整机构相接。所述水平调整机构和所述俯仰调整机构均由控制器2进行控制。所述水平旋转平台的侧壁上开有供经反光镜6发射后的激光光束穿出的激光投射口7，所述反光镜6布设在激光器1的激光发射光路上。

本实施例中，所述水平旋转平台包括上部转台5-1和固定安装在上部转台5-1底部的转动件5-2，所述上部转台5-1通过转动件5-2安装在柜体4上，且柜体4上部对应开有供转动件5-2安装的安装口。所述转动件5-2中部和上部转台5-1底部均开有供激光器1所发出激光光束穿出的通孔。

实际加工时，所述上部转台5-1的内部中空。

本实施例中，所述转动件5-2为圆筒状，且转动件5-2上部同轴设置有圆环形顶板，所述转动件5-2通过所述圆环形顶板固定安装在上部转台5-1底部。

所述柜体4顶部设置有圆环形底板3，所述圆环形底板3位于所述圆环形顶板的正下方，且圆环形底板3与所述圆环形顶板之间通过轴承进行连接。

实际加工制作时，所述转动件5-2与所述圆环形顶板加工制作为一体。

本实施例中，所述上部转台5-1为圆柱状，且所述上部转台5-1与转动件5-2呈同轴布设。

所述水平调整机构包括水平调整驱动机构，所述水平调整驱动机构与转动件5-2之间通过传动机构一进行传动连接，所述水平调整驱动机构由控制器2进行控制且其与控制器2相接；所述水平调整驱动机构和所述传动机构一均安装在柜体4内。

本实施例中，所述传动机构一为皮带轮传动机构一；所述水平调整驱动机构包括水平回转驱动电机8-1和与水平回转驱动电机8-1相接的电机减速器一8-2，所述水平回转驱动电机8-1由控制器2进行控制且其与控制器2相接；所述皮带轮传动机构一包括同轴安装在电机减速器一8-2的动力输出轴上的皮带轮一8-3，所述皮带轮一8-3与转动件5-2呈平行布设，且皮带轮一8-3与转动件5-2之间通过传动皮带一8-4进行连接。

实际使用时，所述传动机构一也可以采用其它类型的传动机构，如齿轮传动机构等。

本实施例中，所述俯仰调整机构包括带动反光镜6进行上下旋转的俯仰调整驱动机构，所述俯仰调整驱动机构与反光镜6之间通过传动机构二进行传动连接，所述俯仰调整驱动机构由控制器2进行控制且其与控制器2相接；所述俯仰调整驱动机构和所述传动机构二均安装在上部转台5-1内。

本实施例中，所述传动机构二为皮带轮传动机构二；所述俯仰调整驱动机构包括俯仰电机9-3和与俯仰电机9-3相接的电机减速器二9-4，所述俯仰电机9-3由控制器2进行控制且其与控制器2相接；所述皮带轮传动机构二包括皮带轮二9-5和同轴安装在电机减速器一8-2的动力输出轴上的皮带轮三9-6，所述皮带轮二9-5与皮带轮三9-6呈平行布设，且皮带轮二9-5与皮带轮三9-6之间通过传动皮带二9-7进行连接；所述皮带轮二9-5通过轴承同轴安装在安装轴上，所述安装轴安装在上部转台5-1上，所述反光镜6通过轴承安装在所述安装轴上，且反光镜6与皮带轮二9-5固定连接为一体。

实际使用时，所述传动机构二也可以采用其它类型的传动机构，如齿轮传动机构等。

本实施例中，所述柜体4为立方体，所述上部转台5-1与柜体4呈同轴布设，所述激光器1安装在柜体4的中部。

本实施例中，所述激光投射口7布设在上部转台5-1的右侧壁上。

实际使用时，也可以根据具体需要，对激光投射口7的布设位置进行相应调整。

本实施例中，所述柜体4为密闭柜体，且柜体4内安装有由控制器2进行控制的温控设备10-4，所述温控设备10-4与控制器2相接。

同时，本实用新型还包括无线通信模块10-2、手持式控制终端10-3和对激光器1所发出激光光束的光强度进行实时检测的光强度检测单元10-1，所述控制器2包括DSP芯片2-1和与DSP芯片2-1相接的FPGA现场可编程门阵列模块2-2，所述无线通信模块10-2、手持式控制终端10-3、温控设备10-4和光强度检测单元10-1均与DSP芯片2-1相接，所述FPGA现场可编程门阵列模块2-2与俯仰电机9-3和水平回转驱动电机8-1相接。所述激光器1所发出激光光束的光强度由DSP芯片2-1进行控制且激光器1与DSP芯片2-1相接。

本实施例中，所述俯仰电机9-3和水平回转驱动电机8-1均为交流伺服电机，所述电机减速器一8-2和电机减速器二9-4均为大减速比的精密减速器。

实际接线时，所述无线通信模块10-2为GPRS通信模块且其与DSP芯片2-1之间通过RS232接口10-5进行连接。所述光强度检测单元10-1与DSP芯片2-1之间通过A/D转换模块10-6进行连接，所述手持式控制终端10-3和温控设备10-4与DSP芯片2-1之间均通过RS485接口10-7进行连接。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种中空式二自由度数控云台，其特征在于：包括二自由度云台和安装在所述二自由度云台上的激光器（1），所述二自由度云台包括柜体（4）和安装在柜体（4）上且内部中空的水平旋转平台，所述激光器（1）安装在柜体（4）内，所述柜体（4）上部和所述水平旋转平台底部均开有供激光器（1）所发出激光光束穿出的通孔；所述水平旋转平台内安装有对激光器（1）所发出激光光束进行反射且由俯仰调整机构带动在竖直面上进行上下旋转的反光镜（6），所述反光镜（6）与所述俯仰调整机构相接；所述水平旋转平台由水平调整机构带动在水平面上进行左右旋转，且所述水平旋转平台与所述水平调整机构相接；所述水平调整机构和所述俯仰调整机构均由控制器（2）进行控制；所述水平旋转平台的侧壁上开有供经反光镜（6）发射后的激光光束穿出的激光投射口（7），所述反光镜（6）布设在激光器（1）的激光发射光路上。

2.按照权利要求1所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述柜体（4）为密闭柜体，且柜体（4）内安装有由控制器（2）进行控制的温控设备（10-4），所述温控设备（10-4）与控制器（2）相接。

3.按照权利要求1或2所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述水平旋转平台包括上部转台（5-1）和固定安装在上部转台（5-1）底部的转动件（5-2），所述上部转台（5-1）通过转动件（5-2）安装在柜体（4）上，且柜体（4）上部对应开有供转动件（5-2）安装的安装口；所述转动件（5-2）中部和上部转台（5-1）底部均开有供激光器（1）所发出激光光束穿出的通孔。

4.按照权利要求3所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述转动件（5-2）为圆筒状，且转动件（5-2）上部同轴设置有圆环形顶板，所述转动件（5-2）通过所述圆环形顶板固定安装在上部转台（5-1）底部。

5.按照权利要求3所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述上部转台（5-1）为圆柱状，且所述上部转台（5-1）与转动件（5-2）呈同轴布设。

6.按照权利要求3所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述水平调整机构包括水平调整驱动机构，所述水平调整驱动机构与转动件（5-2）之间通过传动机构一进行传动连接，所述水平调整驱动机构由控制器（2）进行控制且其与控制器（2）相接；所述水平调整驱动机构和所述传动机构一均安装在柜体（4）内；所述俯仰调整机构包括带动反光镜（6）进行上下旋转的俯仰调整驱动机构，所述俯仰调整驱动机构与反光镜（6）之间通过传动机构二进行传动连接，所述俯仰调整驱动机构由控制器（2）进行控制且其与控制器（2）相接；所述俯仰调整驱动机构和所述传动机构二均安装在上部转台（5-1）内。

7.按照权利要求6所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述传动机构一为皮带轮传动机构一；所述水平调整驱动机构包括水平回转驱动电机（8-1）和与水平回转驱动电机（8-1）相接的电机减速器一（8-2），所述水平回转驱动电机（8-1）由控制器（2）进行控制且其与控制器（2）相接；所述皮带轮传动机构一包括同轴安装在电机减速器一（8-2）的动力输出轴上的皮带轮一（8-3），所述皮带轮一（8-3）与转动件（5-2）呈平行布设，且皮带轮一（8-3）与转动件（5-2）之间通过传动皮带一（8-4）进行连接。

8.按照权利要求6所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述传动机构二为皮带轮传动机构二；所述俯仰调整驱动机构包括俯仰电机（9-3）和与俯仰电机（9-3）相接的电机减速器二（9-4），所述俯仰电机（9-3）由控制器（2）进行控制且其与控制器（2）相接；所述皮带轮传动机构二包括皮带轮二（9-5）和同轴安装在电机减速器一（8-2）的动力输出轴上的皮带轮三（9-6），所述皮带轮二（9-5）与皮带轮三（9-6）呈平行布设，且皮带轮二（9-5）与皮带轮三（9-6）之间通过传动皮带二（9-7）进行连接；所述皮带轮二（9-5）通过轴承同轴安装在安装轴上，所述安装轴安装在上部转台（5-1）上，所述反光镜（6）通过轴承安装在所述安装轴上，且反光镜（6）与皮带轮二（9-5）固定连接为一体。

9.按照权利要求2所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：还包括无线通信模块（10-2）、手持式控制终端（10-3）和对激光器（1）所发出激光光束的光强度进行实时检测的光强度检测单元（10-1），所述控制器（2）包括DSP芯片（2-1）和与DSP芯片（2-1）相接的FPGA现场可编程门阵列模块（2-2），所述无线通信模块（10-2）、手持式控制终端（10-3）、温控设备（10-4）和光强度检测单元（10-1）均与DSP芯片（2-1）相接，所述FPGA现场可编程门阵列模块（2-2）与俯仰电机（9-3）和水平回转驱动电机（8-1）相接；所述激光器（1）所发出激光光束的光强度由DSP芯片（2-1）进行控制且激光器（1）与DSP芯片（2-1）相接。

10.按照权利要求3所述的中空式二自由度数控云台，其特征在于：所述柜体（4）为立方体，所述上部转台（5-1）与柜体（4）呈同轴布设，所述激光器（1）安装在柜体（4）的中部。

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