CN207301811U - 云台增稳系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供云台增稳系统，固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件的重心在同一条直线上，没有重心偏移，提高云台稳定性；在俯仰电机、横滚电机、航向电机以及固定架均设置姿态传感器，为控制模块获取运动补偿信息提供数据基础，进一步提高云台的稳定性；俯仰电机、横滚电机和航向电机的电机轴均为空心轴，用于安放各模块之间电连接线，减少数据线外置对电机造成的干扰，还能减少外界因素对电机的破坏，进一步提高云台的稳定性；电源模块设置非零的偶数个电池，并沿俯仰电机转子的径向对称分布，各电池的质量重心与俯仰电机的转轴重合，电池扭转时产生的力矩通过俯仰电机作用于固定架，抵消固定架受到的扰动，进一步提高云台的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及云台控制领域，特别是涉及云台增稳系统。
背景技术
云台主要用于安装摄像机，用于实现360°扫描拍摄。摄像机安装在固定架上，在电机的带动下自动扫描待检测对象。
现有云台的稳定性较差，如：在拍摄过程中，云台发生姿态变化，产生干扰力矩，降低云台的稳定性；机械结构上的磨损导致旷位增大，各组件之间相互移动产生干扰力矩；云台内安置的电路线路盘根错节，同时，传感器存在量化噪声、零漂等信号经放大，不可避免地影响云台的运动检测，进而降低云台的稳定性。现有云台在增稳上，未从结构和电路线路的安置出发，有效提高云台的稳定性。
实用新型内容
本实用新型提供一种云台增稳系统，解决现有云台存在的稳定性差的问题。
本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：
云台增稳系统，包括固定摄像机的固定架，还包括控制云台进行俯仰运动的俯仰构件、控制云台进行横滚运动的横滚构件以及控制云台进行航向运动的航向构件；所述固定架与俯仰构件连接；所述俯仰构件与横滚构件连接；所述横滚构件与航向构件连接；所述固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件的重心在同一条直线上；
还包括姿态检测模块、控制器模块、电机驱动模块、俯仰电机、横滚电机以及航向电机；所述姿态检测模块包括俯仰姿态传感器、横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器，所述俯仰姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述横滚姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述航向姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述固定架姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述电机驱动模块的控制端与控制器模块相连，所述电机驱动模块的一路输出端与俯仰电机的控制端相连，所述电机驱动模块的另一路输出端与横滚电机的控制端相连，所述电机驱动模块的又一路输出端与航向电机的控制端相连；所述俯仰电机、横滚电机和航向电机的电机轴均为空心轴。
进一步地，还包括有电源模块，所述电源模块安装在俯仰电机的转子上；所述电源模块含至少2个电池，且所述电池数量为偶数，各电池沿俯仰电机转子的径向对称分布，所述各电池的质量重心与俯仰电机的转轴重合。
进一步地，在所述俯仰姿态传感器、横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器中，均分别集成有1个角速度计和1个三轴加速度计。
进一步地，所述角速度计为光纤陀螺。
进一步地，还包括无线传输模块；所述无线传输模块与控制器模块无线相连；所述无线传输模块与外部遥控端无线相连。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件的重心在同一条直线上，没有重心偏移，减小云台发生姿态变化时产生的干扰力矩，从结构上进行优化，提高了云台稳定性；固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件依次连接，在机械结构上减少磨损引起的旷位增大，减小各组件之间相互移动产生的干扰力矩，提高云台的稳定性；在俯仰电机、横滚电机、航向电机以及固定架均设置姿态传感器，分别采集四个位置的姿态信息输入至控制器模块，为控制模块获取运动补偿信息提供数据基础，进一步提高云台的稳定性；俯仰电机、横滚电机和航向电机的电机轴均为空心轴，空心轴可用于安放各模块之间电连接线，减少数据线外置对电机造成的干扰，还能减少外界因素对电机的破坏，进一步提高云台的稳定性；
2、电源模块设置非零的偶数个电池，并沿俯仰电机转子的径向对称分布，各电池的质量重心与俯仰电机的转轴重合，电池扭转时产生的力矩通过俯仰电机作用于固定架，抵消固定架受到的扰动，进一步提高了云台的稳定性；
3、俯仰电机、横滚电机、航向电机和固定架的姿态变化会造成视轴指向不稳定，降低摄像机的成像质量，在这四个位置设置光纤陀螺，有助于隔离扰动，使得摄像机的视轴稳定在固定的惯性空间方向，提高云台稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
云台增稳系统，包括固定摄像机的固定架，还包括控制云台进行俯仰运动的俯仰构件、控制云台进行横滚运动的横滚构件以及控制云台进行航向运动的航向构件；所述固定架与俯仰构件连接；所述俯仰构件与横滚构件连接；所述横滚构件与航向构件连接；所述固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件的重心在同一条直线上；还包括姿态检测模块、控制器模块、电机驱动模块、俯仰电机、横滚电机以及航向电机；所述姿态检测模块包括俯仰姿态传感器、横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器，所述俯仰姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述横滚姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述航向姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述固定架姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述电机驱动模块的控制端与控制器模块相连，所述电机驱动模块的一路输出端与俯仰电机的控制端相连，所述电机驱动模块的另一路输出端与横滚电机的控制端相连，所述电机驱动模块的又一路输出端与航向电机的控制端相连；所述俯仰电机、横滚电机和航向电机的电机轴均为空心轴。
固定架、俯仰构件、横滚构件、航向构件是云台的基本组成，固定架用于固定摄像机，与摄像机保持同一姿态的运动，固定架与俯仰构件的连接方式为连接，使得摄像机与俯仰构件同步转动，有利于增稳。俯仰构件、横滚构件和航向构件依次通过活动件连接，在机械结构上减少磨损引起的旷位增大，减小各组件之间相互移动产生的干扰力矩，提高云台的稳定性；固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件重心在同一直线上，减小云台发生姿态变化时产生的干扰力矩，从结构上进行优化，提高了云台稳定性。
在俯仰电机、横滚电机、航向电机以及固定架均设置姿态传感器，实时采集四个位置的姿态信息输入至控制器模块，为控制模块动态地、快速地、准确地获取四个位置的运动补偿信息提供数据基础，以便快速抵消云台的不稳定性因素，进一步提高云台的稳定性，及时将摄像机调整至最佳任务角度，提高图像质量。
在所述俯仰姿态传感器、横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器中，均分别集成有1个角速度计和1个三轴加速度计。俯仰姿态传感器中集成有1个角速度计和1个三轴加速度计，该角速度计检测俯仰电机的角速度，该三轴加速度计检测俯仰电机的加速度，上述角速度和加速度信息输入至控制器模块中，其中，角速度计可以是光纤陀螺。同理，横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器均与俯仰姿态传感器一样，集成有1个角速度计和1个三轴加速度计，检测所在位置的角速度和加速度，并输入至控制器模块中，同样，各位置的角速度计可以为光纤陀螺。
光纤陀螺是以光导纤维线圈为基础的敏感元件，由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的改变，决定了敏感元件的角位移。光纤陀螺的实现主要基于塞格尼克理论：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用光程的变化，检测出两条光路的相位差或干涉条纹的变化，就可以测出光路旋转角速度。本实用新型中使用光纤陀螺，有助于隔离扰动，使得摄像机的视轴保持相对惯性空间稳定，便于摄像机实现探测和跟踪，以提高图像质量。
由于各姿态传感器安装在云台的不同位置，控制器模块接收姿态信息，控制电机转动，电路连接线较为复杂，会贯穿在云台的各组件之间，因此，本实用新型将俯仰电机、横滚电机和航向电机的电机轴设为为空心轴，用于安放各模块之间的电连接线，减少电连接线外置对电机造成的干扰，还能减少外界因素对电机的破坏，进一步提高云台的稳定性。
本实用新型还包括有电源模块，所述电源模块安装在俯仰电机的转子上；所述电源模块含至少2个电池，且所述电池数量为偶数，各电池沿俯仰电机转子的径向对称分布，所述各电池的质量重心与俯仰电机的转轴重合。云台运行过程中，电池扭转时产生的力矩通过俯仰电机作用于固定架，抵消固定架运动时受到的扰动，进一步提高了云台的稳定性。
进一步还包括无线传输模块；所述无线传输模块与控制器模块无线相连；所述无线传输模块与外部遥控端无线相连。无线传输模块将云台的各姿态信息传输至外部遥控端，无线传输模块还接收外部遥控端的指令，控制俯仰电机、横滚电机和航向电机的运行，实现对云台的无线控制。
Claims (5)
1.云台增稳系统，包括固定摄像机的固定架，其特征在于：
还包括控制云台进行俯仰运动的俯仰构件、控制云台进行横滚运动的横滚构件以及控制云台进行航向运动的航向构件；所述固定架与俯仰构件连接；所述俯仰构件与横滚构件连接；所述横滚构件与航向构件连接；所述固定架、俯仰构件、横滚构件和航向构件的重心在同一条直线上；
还包括姿态检测模块、控制器模块、电机驱动模块、俯仰电机、横滚电机以及航向电机；所述姿态检测模块包括俯仰姿态传感器、横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器，所述俯仰姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述横滚姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述航向姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述固定架姿态传感器的输出端与控制器模块相连；所述电机驱动模块的控制端与控制器模块相连，所述电机驱动模块的一路输出端与俯仰电机的控制端相连，所述电机驱动模块的另一路输出端与横滚电机的控制端相连，所述电机驱动模块的又一路输出端与航向电机的控制端相连；所述俯仰电机、横滚电机和航向电机的电机轴均为空心轴。
2.根据权利要求1所述的云台增稳系统，其特征在于：
还包括有电源模块，所述电源模块安装在俯仰电机的转子上；所述电源模块含至少2个电池，且所述电池数量为偶数，各电池沿俯仰电机转子的径向对称分布，所述各电池的质量重心与俯仰电机的转轴重合。
3.根据权利要求1所述的云台增稳系统，其特征在于：
在所述俯仰姿态传感器、横滚姿态传感器、航向姿态传感器和固定架姿态传感器中，均分别集成有1个角速度计和1个三轴加速度计。
4.根据权利要求3所述的云台增稳系统，其特征在于：所述角速度计为光纤陀螺。
5.根据权利要求1所述的云台增稳系统，其特征在于：
还包括无线传输模块；所述无线传输模块与控制器模块无线相连；所述无线传输模块与外部遥控端无线相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721214041.6U CN207301811U (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 云台增稳系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201721214041.6U CN207301811U (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 云台增稳系统 |
Publications (1)
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| CN207301811U true CN207301811U (zh) | 2018-05-01 |
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| CN (1) | CN207301811U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107463187A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-12 | 桂林师范高等专科学校 | 云台增稳系统 |
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2017
- 2017-09-21 CN CN201721214041.6U patent/CN207301811U/zh not_active Expired - Fee Related
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