CN208204386U - 一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了飞行模拟技术领域的一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，包括底座和下平台，所述下平台的顶部固定有液压缸组，所述液压缸组的活塞杆顶部固定有万向铰链，所述万向铰链连接有上平台，所述上平台的顶部固定有四自由度平台，所述四自由度平台上设有相机云台，利用液压缸组的液压传动差动连接的方式实现上平台的俯仰角，模拟无人机在执行任务时空中飞行的典型姿态，从而检测相机的成像效果，液压传动与其他类型的传动装置相比，同等功率下体积小、重量轻，因此惯性小、动作灵敏，并且运转平稳容易吸收冲击和震动，操作简单容易实现自动化，降低运用成本。

Description

一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置

技术领域

本实用新型涉及飞行模拟技术领域，具体为一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置。

背景技术

小型多旋翼无人机(Small Multi-rotor Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV)是通过无线电遥控设备和机载控制装备实现视距内操纵飞行和视距外自主飞行的一种不载人飞行器。其垂直起降、空中前后左右各个方向飞行、空中固定点的悬停以及悬停点的原地转向的良好的飞行机动性，使UAV具有非常广阔的应用领域和发展前景。在军用方面，无人机可用于战场侦察、通讯中继、导弹引导、火力攻击等领域；在民用方面，无人机可用于资源探测、气象监测、航拍摄影、医疗救护等领域。

目前广泛应用于旋翼无人机多旋转伺服机械云台，该云台可实现大范围的扫描、拍摄以及监控等功能。但是小型旋翼无人机在实施各项作业时容易受到外界的干扰，如自身姿态发生变化、机体发生高频震动以及低频抖动的影响，使得很难拍摄出高质量的图像。因此，为满足各种环境下的工作要求，许多专家和学者开始着手研究一种精度高、自适应性强以及响应速度快的机载云台以及控制系统的旋翼无人机。为了测试机载云台以及控制性能，大都将设计好的机载云台安装在无人机上进行性能测试。这种直接将机载云台安装在无人机上进行性能测试的方法能够真实的反映出在实际作业中的情况，但是机载云台的研发过程并不是一次性完成的，需要进行无数次的改进、调试，每次调试阶段都要使用无人机作为载体进行实际飞行，这不仅浪费时间，而且也会因为调试阶段的失误产生较高成本费用。

例如授权公布号为CN105923168 A的发明专利公开了一种机载云台测试的旋翼机飞行模拟平台，该云台包括底座、四自由度平台、链轮驱动机构、链条、相机云台支架以及相机云台。虽然该模拟平台能够实现X、Z方向上的移动、俯仰角、翻滚角的要求，但是该平台采用的是链传动机构，由于链轮以及链条容易产生磨损，易伸长，并且在运行过程中会产生附加载荷，不宜用于急速反向运动中，同时成本高，基于此，本实用新型设计了一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，以解决上述背景技术中提出的实际检测中亟需实现上平台的倾斜和俯仰，且装置稳定性强，同时减少检测时间的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，包括底座和下平台，所述下平台的顶部固定有液压缸组，所述液压缸组的活塞杆顶部固定有万向铰链，所述万向铰链连接有上平台，所述上平台的顶部固定有四自由度平台，所述四自由度平台上设有相机云台，所述底座的顶部中央与下平台的底部中央之间通过转台连接，所述液压缸组包括呈三角形分布的第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸，且第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸垂直固定在下平台的顶部。

优选的，所述底座的顶部通过圆形凹槽盛放有钢珠，所述钢珠上放置有支撑圈，所述支撑圈的顶部与下平台的底部之间通过螺纹杆转动连接。

优选的，所述第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸呈等腰三角形分布固定在下平台的顶部。

优选的，所述四自由度平台包括Z轴滑轨、支撑架、X轴转动电机、X轴转动电机支架、Z轴单轴机器人、Z轴滑座、联轴器、X轴滑轨和X轴滑座，所述支撑架固定在上平台顶部，所述Z轴单轴机器人和Z轴滑轨固定在支撑架内侧，所述Z轴单轴机器人和Z轴滑轨固定通过Z轴滑块连接有Z轴滑座，所述Z轴滑座上通过轴承连接X轴转动电机的电机轴，所述X轴转动电机安装在X轴转动电机支架上，且X轴转动电机支架固定在Z轴滑座上，所述X轴转动电机支架通过矩形通槽贯穿于支撑架的侧壁，所述X轴转动电机动力输出端通过联轴器与X轴滑轨相连，所述相机云台支撑固定在X轴滑座顶部，所述X轴滑座支撑固定在X轴滑轨顶部。

优选的，所述支撑架包括安装板和两组T型侧板，两组所述T型侧板对称垂直固定在安装板顶部左右两侧。

优选的，所述相机云台包括固定装置和锁紧装置，所述锁紧装置位于固定装置的顶部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过转台可以实现0至360°的旋转，利用四自由度平台可以实现X、Z、Y三个方向的移动，可以多方向同时移动检测相机的拍摄效果，同时可以利用液压缸组的液压传动差动连接的方式实现上平台的俯仰角，模拟无人机在执行任务时空中飞行的典型姿态，从而检测相机的成像效果，液压传动与其他类型的传动装置相比，同等功率下体积小、重量轻，因此惯性小、动作灵敏，并且运转平稳容易吸收冲击和震动，操作简单容易实现自动化，降低运用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1前视图；

图3为图1中液压缸组位置分布示意图；

图4为图1中四自由度平台结构示意图；

图5为本实用新型控制流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-底座，2-下平台，3-液压缸组，4-万向铰链，5-上平台，6-四自由度平台，7-相机云台，8-转台，3.1-第一液压缸，3.2-第二液压缸，3.3-第三液压缸，6.1-Z轴滑轨，6.2-支撑架，6.3-X轴转动电机，6.4-X轴转动电机支架，6.5-Z轴单轴机器人，6.6-Z轴滑座，6.7-联轴器，6.8-X轴滑轨，6.9-X轴滑座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，包括底座1和下平台2，下平台2的顶部固定有液压缸组3，液压缸组3的活塞杆顶部固定有万向铰链4，万向铰链4连接有上平台5，上平台5的顶部固定有四自由度平台6，四自由度平台6上设有相机云台7，底座1的顶部中央与下平台2的底部中央之间通过转台8连接，液压缸组3包括呈三角形分布的第一液压缸3.1、第二液压缸3.2和第三液压缸3.3，且第一液压缸3.1、第二液压缸3.2和第三液压缸3.3垂直固定在下平台2的顶部。

其中，底座1的顶部通过圆形凹槽盛放有钢珠，钢珠上放置有支撑圈，支撑圈的顶部与下平台2的底部之间通过螺纹杆转动连接，减少转台8承受的压力，第一液压缸3.1、第二液压缸3.2和第三液压缸3.3呈等腰三角形分布固定在下平台2的顶部，四自由度平台6包括Z轴滑轨6.1、支撑架6.2、X轴转动电机6.3、X轴转动电机支架6.4、Z轴单轴机器人6.5、Z轴滑座6.6、联轴器6.7、X轴滑轨6.8和X轴滑座6.9，支撑架6.2固定在上平台5顶部，Z轴单轴机器人6.5和Z轴滑轨6.1固定在支撑架6.2内侧，Z轴单轴机器人6.5和Z轴滑轨6.1固定通过Z轴滑块连接有Z轴滑座6.6，Z轴滑座6.6上通过轴承连接X轴转动电机6.3的电机轴，X轴转动电机6.3安装在X轴转动电机支架6.4上，且X轴转动电机支架6.4固定在Z轴滑座6.6上，X轴转动电机支架6.4通过矩形通槽贯穿于支撑架6.2的侧壁，X轴转动电机6.3动力输出端通过联轴器6.7与X轴滑轨6.8相连，相机云台7支撑固定在X轴滑座6.9顶部，X轴滑座6.9支撑固定在X轴滑轨6.8顶部，支撑架6.2包括安装板和两组T型侧板，两组T型侧板对称垂直固定在安装板顶部左右两侧，相机云台7包括固定装置和锁紧装置，锁紧装置位于固定装置的顶部。

本实施例的一个具体应用为：通过Z轴单轴机器人6.5以及液压缸组3可以实现Z轴方向的移动，X轴滑轨6.8和X轴滑座6.9可以实现X、Y方向上的移动，液压缸组3在中位附近同时作伸缩运动时可以实现上平台5的升降运动；当第一液压缸3.1在中位保持不动，第二液压缸3.2和第三液压缸3.3两个液压缸作差动时，上平台5可以作侧倾运动；当第一液压缸3.1作伸缩运动，第二液压缸3.2和第三液压缸3.3两个液压缸同步运动并与第一液压缸3.1作差动时，上平台5可以作俯仰运动；

X轴转动电机6.3动力输出端通过联轴器6.7与X轴滑轨6.8相连，通过X轴转动电机6.3直接控制X轴滑轨6.8的横滚角，使相机平台7在多轴协同运动下多个方向进行图像采集。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，包括底座(1)和下平台(2)，其特征在于：所述下平台(2)的顶部固定有液压缸组(3)，所述液压缸组(3)的活塞杆顶部固定有万向铰链(4)，所述万向铰链(4)连接有上平台(5)，所述上平台(5)的顶部固定有四自由度平台(6)，所述四自由度平台(6)上设有相机云台(7)，所述底座(1)的顶部中央与下平台(2)的底部中央之间通过转台(8)连接，所述液压缸组(3)包括呈三角形分布的第一液压缸(3.1)、第二液压缸(3.2)和第三液压缸(3.3)，且第一液压缸(3.1)、第二液压缸(3.2)和第三液压缸(3.3)垂直固定在下平台(2)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，其特征在于：所述底座(1)的顶部通过圆形凹槽盛放有钢珠，所述钢珠上放置有支撑圈，所述支撑圈的顶部与下平台(2)的底部之间通过螺纹杆转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，其特征在于：所述第一液压缸(3.1)、第二液压缸(3.2)和第三液压缸(3.3)呈等腰三角形分布固定在下平台(2)的顶部。

4.根据权利要求1所述的一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，其特征在于：所述四自由度平台(6)包括Z轴滑轨(6.1)、支撑架(6.2)、X轴转动电机(6.3)、X轴转动电机支架(6.4)、Z轴单轴机器人(6.5)、Z轴滑座(6.6)、联轴器(6.7)、X轴滑轨(6.8)和X轴滑座(6.9)，所述支撑架(6.2)固定在上平台(5)顶部，所述Z轴单轴机器人(6.5)和Z轴滑轨(6.1)固定在支撑架(6.2)内侧，所述Z轴单轴机器人(6.5)和Z轴滑轨(6.1)固定通过Z轴滑块连接有Z轴滑座(6.6)，所述Z轴滑座(6.6)上通过轴承连接X轴转动电机(6.3)的电机轴，所述X轴转动电机(6.3)安装在X轴转动电机支架(6.4)上，且X轴转动电机支架(6.4)固定在Z轴滑座(6.6)上，所述X轴转动电机支架(6.4)通过矩形通槽贯穿于支撑架(6.2)的侧壁，所述X轴转动电机(6.3)动力输出端通过联轴器(6.7)与X轴滑轨(6.8)相连，所述相机云台(7)支撑固定在X轴滑座(6.9)顶部，所述X轴滑座(6.9)支撑固定在X轴滑轨(6.8)顶部。

5.根据权利要求4所述的一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，其特征在于：所述支撑架(6.2)包括安装板和两组T型侧板，两组所述T型侧板对称垂直固定在安装板顶部左右两侧。

6.根据权利要求1所述的一种多轴协同运动的机载相机地面运动测试装置，其特征在于：所述相机云台(7)包括固定装置和锁紧装置，所述锁紧装置位于固定装置的顶部。