CN204776057U - 一种基于伺服电机的高精度稳定云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于伺服电机的高精度稳定云台，属于云台技术领域。本实用新型包括上板、减震球、下板、伺服电机、电机安装板、联轴器、传动杆、传动装置、相机挂架和摄像装置；其中上板和下板之间用减震球连接，伺服电机安装在电机安装板上并通过螺钉与下板固定连接，伺服电机输出轴通过联轴器外接传动杆，传动杆与传动装置的首端连接，传动装置的末端与相机挂架连接，摄像装置安装在相机挂架上。本实用新型使用伺服电机作为驱动装置，控制精度高，反应速度快，机电时间常数小，能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。

Description

一种基于伺服电机的高精度稳定云台

技术领域

本实用新型涉及一种用于航拍的稳定云台，尤其是一种基于伺服电机的高精度稳定云台，属于云台技术领域。

背景技术

航空摄影摄像在很多领域都有应用价值，近年来，随着无人飞行器的发展，利用无人机进行航空拍摄开始流行。无人机具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高的特点，因此在无人机上搭载云台进行拍摄相对于传统的高空拍摄体现出了巨大的优势。然而，无人机在飞行过程中，电机和桨产生的震动给整个机身带来了一定的抖动，加上气流等原因的干扰，从而严重影响了拍摄画面的质量，导致拍摄的画面达不到理想的要求。

目前的云台通常使用无刷直流电机作为驱动装置，在无人机发生抖动的情况下，极易影响其精度。而伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，具有反应快速，机电时间常数小、线性度高等特性，能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于伺服电机的高精度稳定云台，以解决航拍过程中因抖动而造成的拍摄画面不稳定的问题，并给云台的转动提供较高的精度。

本实用新型的技术方案是：一种基于伺服电机的高精度稳定云台，包括上板、减震球、下板、第一伺服电机、联轴器一、传动杆一、传动装置、相机挂架和摄像装置；其中上板和下板之间用减震球连接，第一伺服电机固定连接在下板上，第一伺服电机的输出轴通过联轴器一外接传动杆一，传动杆一与传动装置的首端连接，传动装置的末端与相机挂架连接，摄像装置安装在相机挂架上。

所述传动装置包括第一轴管、固定安装在第一轴管一端的第一转接头、通过弯转接头一连接在第一轴管另一端的第二轴管，第二轴管另一端装有第二伺服电机安装座，第二伺服电机安装在第二伺服电机安装座上且第二伺服电机的输出轴通过联轴器二与第二转接头固接，第二转接头安装在第三横轴的中部，第三横轴一端通过弯转接头二与第一轴臂连接，第三横轴另一端通过弯转接头三与第二轴臂连接，第一轴臂末端设有第三伺服电机安装座，第二轴臂末端设有相机挂架安装座，第三伺服电机安装座上装有第三伺服电机，相机挂架的一侧与第三伺服电机输出轴通过联轴器三和传动杆三固接，相机挂架的另一侧与第二轴臂的相机挂架安装座转动连接。

所述下板上连接有电机安装板，电机安装板通过螺钉与下板固定连接，第一伺服电机固定连接在电机安装板上。

所述上板、下板上均开设有减震球安装孔和螺钉安装孔。

所述云台各个部件采用碳纤维材料加工制造，且上板和下板上均镂空有减重孔。

所述减震球为橡胶减震球，减震球的上下两端为圆筒体安装部，其中部为一空心的腔体，圆筒体和腔体联通。

所述相机挂架底部开设有腰型槽。

所述第一转接头上设有转接板，转接板上开设有与传动杆一相匹配的凹槽。

所述弯转接头、电机安装座采用管夹与轴管连接，并用塑料螺丝和塑料螺母固定连接。

所述第二伺服电机安装座与弯转接头二之间连接有弹簧。

所述三个伺服电机输出轴通过联轴器与传动杆连接。

所述云台还包括驱动第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机运转的控制电路板，且控制电路板安装在上板和下板之间。

所述伺服电机的导线布置在碳纤维轴管中，并与控制电路板连接。

本实用新型的工作原理是：

将云台用螺钉通过上板的安装孔安装在无人机底部，用螺钉通过相机挂架上的腰型槽固定相机，确保连接牢固。上板和下板之间通过减震球连接。因为相机与无人机之间不是刚性的连接，航拍过程中，由于电机和桨叶产生的震动会经过减震球的过滤，相机在工作时不会受到震动的干扰，使得拍摄的画面更稳定。

所述云台上装有三个伺服电机，第一伺服电机使得相机实现转动，第二伺服电机使得相机实现倾斜，第三伺服电机使得相机实现俯仰，这样有利于相机进行多角度拍摄。另外，由于飞行过程中，飞机会出现晃动，导致相机的姿态发生变化，控制电路板通过控制伺服电机反向补偿来实现照相机的稳定。

所述云台各个部件采用碳纤维材料加工制造，且上板和下板上均镂空有减重孔，所述轴管的连接采用塑料螺丝和塑料螺母，大幅减少了云台的重量。

所述减震球材料为橡胶，上下两端为圆柱体安装部，其中部为一空心的腔体且上下贯穿，当减震球受挤压时，有利于腔体内气体排出，增加了弹性效果，同时减轻了重量。

所述相机挂架底部开设有多个腰型槽，减轻重量的同时有利于调节相机的安装位置，适合不同类型拍摄装置的安装，另外还避免了原来的悬臂设计，增加了刚度。

所述转接头的转接板上开设有与传动杆相匹配的电机轴凹槽，使得原本复杂的设计简单化，传动效果好。

所述第二轴管的电机安装座与第一轴臂的弯转接头之间连接有弹簧，确保在云台在不通电的状态下相机保持水平状态。

所述联轴器两端分别与伺服电机输出轴和传动杆相连，松开联轴器可以调整两者之间的转动角度，便于在调试云台时调节伺服电机输出轴与摄像装置在水平、俯仰、翻滚三个方向的转动角度一致。

所述云台还包括驱动伺服电机运转的控制电路板，且控制电路板安装在上板和下板之间，节省安装空间。

所述伺服电机的导线布置在碳纤维管中，并与控制电路板连接，使得结构美观。

本实用新型的有益效果是：

1、采用伺服电机作为驱动装置，相对于无刷电机重量轻，在一定程度上减轻了云台的重量，并且伺服电机无需驱动模块，反应快速，机电时间常数小、线性度高，能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。

2、采用碳纤维材料加工制造，且进行镂空加工，在满足强度要求的情况下大幅减少了云台的重量，有利于无人机的稳定飞行。

3、采用3个伺服电机，使相机实现3个自由度的旋转，满足全方位的拍摄需求，提高了拍摄效率和质量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的传动装置结构示意图；

图3为图2的A向视图；

图4为图2的B向视图；

图5为本实用新型的转接头与轴管连接的结构示意图

图6为本实用新型的弯转接头结构示意图；

图7为本实用新型的减震球结构示意图；

图8为本实用新型的相机挂架结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1-8所示，一种基于伺服电机的高精度稳定云台，包括上板1、减震球2、下板3、伺服电机4、电机安装板5、联轴器6、传动杆7、传动装置8、相机挂架9和摄像装置10；其中上板1和下板3之间用减震球2连接，伺服电机4安装在电机安装板5上并通过螺钉与下板3固定连接，伺服电机5的输出轴通过联轴器6外接传动杆7，传动杆7与传动装置8的首端连接，传动装置8的末端与相机挂架9连接，摄像装置10安装在相机挂架9上。

所述传动装置8包括第一转接头11、第一轴管12、弯转接头13、第二轴管14、第二伺服电机16、第二转接头18、第三横轴19、联轴器23、传动杆24、第一轴臂20和第二轴臂21，第一转接头11固定安装在第一轴管12的一端，第一轴管12的另一端与第二轴管14通过弯转接头13连接，第二轴管14另一端装有电机安装座15，第二伺服电机16安装在电机安装座15上且第二伺服电机的输出轴通过联轴器23和传动杆24与第二转接头18固接，第二转接头18安装在第三横轴19的中部，第三横轴19的两端分别通过弯转接头27、28与第一轴臂20和第二轴臂21连接，第一轴臂20末端装有电机安装座29，第二轴臂21末端装有相机挂架安装座30，且第一轴臂20的电机安装座29上装有第三伺服电机22，相机挂架9的一侧与第三伺服电机22输出轴通过联轴器25和传动杆26固接，另一侧与第二轴臂21的相机挂架安装座30转动连接。

所述上板1、下板3上均开设有减震球安装孔和螺钉安装孔。

所述云台各个部件采用碳纤维材料加工制造，且上板1和下板3上均镂空有减重孔。

所述减震球2材料为橡胶，上下两端为圆筒体安装部，其中部为一空心的腔体，圆筒体和腔体联通。

所述相机挂架9底部开设有腰型槽。

所述转接头11的转接板上开设有与传动杆7相匹配的凹槽。

所述弯转接头13、电机安装座15采用管夹与轴管连接，并用塑料螺丝和塑料螺母固定连接。

所述第二轴管的电机安装座与第一轴臂的弯转接头之间连接有弹簧17。

所述三个伺服电机的输出轴通过对应的联轴器与对应的传动杆连接。

所述云台还包括驱动伺服电机运转的控制电路板，且控制电路板安装在上板1和下板3之间。

所述伺服电机的导线布置在碳纤维轴管中，并与控制电路板连接。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：包括上板（1）、减震球（2）、下板（3）、第一伺服电机（4）、联轴器一（6）、传动杆一（7）、传动装置（8）、相机挂架（9）和摄像装置（10）；其中上板（1）和下板（3）之间用减震球（2）连接，第一伺服电机（4）固定连接在下板（3）上，第一伺服电机（4）的输出轴通过联轴器一（6）外接传动杆一（7），传动杆一（7）与传动装置（8）的首端连接，传动装置（8）的末端与相机挂架（9）连接，摄像装置（10）安装在相机挂架（9）上。

2.根据权利要求1所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述传动装置(8)包括第一轴管（12）、固定安装在第一轴管（12）一端的第一转接头（11）、通过弯转接头一（13）连接在第一轴管（12）另一端的第二轴管（14），第二轴管（14）另一端装有第二伺服电机安装座（15），第二伺服电机（16）安装在第二伺服电机安装座（15）上且第二伺服电机的输出轴通过联轴器二（23）和传动杆二（24）与第二转接头（18）固接，第二转接头（18）安装在第三横轴（19）的中部，第三横轴（19）一端通过弯转接头二(27)与第一轴臂（20）连接，第三横轴（19）另一端通过弯转接头三（8）与第二轴臂（21）连接，第一轴臂（20）末端设有第三伺服电机安装座（29），第二轴臂（21）末端设有相机挂架安装座（30），第三伺服电机安装座上装有第三伺服电机（22），相机挂架（9）的一侧与第三伺服电机输出轴通过联轴器三（25）和传动杆三（26）固接，相机挂架（9）的另一侧与第二轴臂（21）的相机挂架安装座（30）转动连接。

3.根据权利要求1所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述下板（3）上连接有电机安装板（5），电机安装板（5）通过螺钉与下板（3）固定连接，第一伺服电机（4）固定连接在电机安装板（5）上。

4.根据权利要求1所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：上板（1）和下板（3）均镂空有减重孔。

5.根据权利要求1所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述减震球（2）为橡胶减震球，减震球（2）的上下两端为圆筒体安装部，其中部为一空心的腔体，圆筒体和腔体联通。

6.根据权利要求1所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述相机挂架（9）底部开设有腰型槽。

7.根据权利要求2所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述第一转接头（11）上设有转接板，转接板上开设有与传动杆一（7）相匹配的凹槽。

8.根据权利要求2所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述第二伺服电机安装座与弯转接头二之间连接有弹簧（17）。

9.根据权利要求1或2所述的基于伺服电机的高精度稳定云台，其特征在于：所述云台还包括驱动第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机运转的控制电路板，且控制电路板安装在上板（1）和下板（3）之间。