CN218473247U - 一种基于磁编码器的闭环控制云台装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于云台监视器技术领域，具体涉及一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，包括底座、转动连接在底座上的云台壳体以及转动连接在云台壳体两侧的摄像机；所述云台壳体内安装有水平转动机构、垂直转动机构以及微控制器，所述微控制器分别与水平转动机构和垂直转动机构电性连接；所述水平转动机构包括垂直设置的水平电机、水平传动组件以及转动连接在底座上的驱动轴，所述水平电机通过水平传动组件与驱动轴传动连接；所述驱动轴的外侧安装有导电滑环。通过磁铁和磁编码器的相对位置来实时获取云台的水平、垂直绝对角度位置，解决了传统步进电机开环控制方式中因为丢步、堵转等现象造成云台水平、垂直方向旋转角度不对的现象。

Description

一种基于磁编码器的闭环控制云台装置

技术领域

本实用新型属于云台监视器技术领域，具体涉及一种基于磁编码器的闭环控制云台装置。

背景技术

目前安防监控球机、云台等多数使用步进电机驱动，开环控制方式。没有旋转位置反馈传感器，是通过驱动脉冲来推理出水平、垂直当前实际角度的，如果旋转出现堵转、丢步现象，实际角度位置就会出错。

对于同步带传动方式，因同步带和带轮间有轻微间隙，这就导致了定位角度有间隙差，存在0.5°左右到定位误差。在云台装置长焦距摄像机时，这个误差将会导致画面偏移现象。

而对于加入磁编码器的旋转装置，多数采用辅助轮来采集旋转角度，增加的辅助轮需要增加成本，并且由于辅助轮的传动机械间隙，造成了角度反馈误差增大现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，克服了现有技术的不足，通过磁铁和磁编码器的相对位置来实时获取云台的水平、垂直绝对角度位置，解决了传统步进电机开环控制方式中因为丢步、堵转等现象造成云台水平、垂直方向旋转角度不对的现象。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，包括底座、转动连接在底座上的云台壳体以及转动连接在云台壳体两侧的摄像机；

所述云台壳体内安装有水平转动机构、垂直转动机构以及微控制器，所述微控制器分别与水平转动机构和垂直转动机构电性连接；

所述水平转动机构包括垂直设置的水平电机、水平传动组件以及转动连接在底座上的驱动轴，所述水平电机通过水平传动组件与驱动轴传动连接；

所述驱动轴的外侧安装有导电滑环，所述导电滑环包括与驱动轴固定连接的外壳定子、设于外壳内并与外壳转动电连接的转子、与转子连接的第一连接线以及与外壳定子连接的第二连接线，所述第一连接线的另一端与底座内的电源连接；

所述转子内嵌设有水平磁铁，且外壳定子上安装有对应水平磁铁设置的水平磁编码芯片，所述水平磁编码芯片与微控制器电性连接。

进一步，所述水平传动组件包括固定连接在水平电机输出轴外侧的主动齿轮和固定连接在驱动轴外侧的从动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮相啮合。

进一步，所述垂直转动机构包括水平设置的垂直电机、垂直传动组件以及转动连接在摄像机一侧的转动轴，所述转动轴远离摄像机的一端延伸至云台壳体的内部，所述垂直电机通过垂直传动组件与转动轴传动连接，且垂直磁编码芯片和垂直磁铁均设置在转动轴上。

进一步，所述垂直转动机构包括用于监测摄像机垂直转动角度的垂直磁编码芯片和柱状的垂直磁铁，且垂直磁编码芯片与垂直磁铁相对且同轴设置，所述垂直磁编码芯片与微控制器的输入端电性连接。

进一步，所述垂直传动组件包括固设在垂直电机输出轴外侧和分别固设在转动轴外侧的皮带轮，且皮带轮之间通过皮带传动连接。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下有益效果：

1、本实用新型通过加入反馈，实现闭环控制，解决电机堵转、丢步等导致云台旋转角度不对现象。

2、本实用新型在导电滑环的转子中嵌入了磁铁，在导电滑环的定子上加入磁编码器，实现同轴角度测量，提高精度同时降低成本。

3、本实用新型通过减少辅助轮，降低了辅助轮、测量同步带的成本，从而降低企业的设备成本。

附图说明

图1为一种基于磁编码器的闭环控制云台装置的结构示意图。

图2为一种基于磁编码器的闭环控制云台装置的电气控制原理框图。

图中：1、底座；2、摄像机；3、云台壳体；4、垂直电机；5、垂直传动组件；6、垂直磁铁；7、垂直磁编码芯片；8、水平电机；9、水平传动组件；10、导电滑环；11、水平磁铁；12、水平磁编码芯片。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型所述一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，包括底座1、转动连接在底座1上的云台壳体3以及转动连接在云台壳体3两侧的摄像机2；

云台壳体3内安装有水平转动机构、垂直转动机构以及微控制器，微控制器分别与水平转动机构和垂直转动机构电性连接；

水平转动机构包括垂直设置的水平电机8、水平传动组件9以及转动连接在底座1上的驱动轴，水平电机8通过水平传动组件9与驱动轴传动连接；

驱动轴的外侧安装有导电滑环10，导电滑环10包括与驱动轴固定连接的外壳定子、设于外壳内并与外壳转动电连接的转子、与转子连接的第一连接线以及与外壳定子连接的第二连接线，第一连接线的另一端与底座1内的电源连接；导电滑环10的设置能够防止上下仓体360度连续旋转而使其连接导线缠绕在一起情况的发生，有助于设备的安装实现云台的360度无限连续旋转；

转子内嵌设有水平磁铁11，且外壳定子上安装有对应水平磁铁11设置的水平磁编码芯片12，水平磁编码芯片12与微控制器电性连接。

水平传动组件9包括固定连接在水平电机8输出轴外侧的主动齿轮和固定连接在驱动轴外侧的从动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮相啮合。

垂直转动机构包括水平设置的垂直电机4、垂直传动组件5以及转动连接在摄像机2一侧的转动轴，转动轴远离摄像机2的一端延伸至云台壳体3的内部，垂直电机4通过垂直传动组件5与转动轴传动连接，且垂直磁编码芯片7和垂直磁铁6均设置在转动轴上。

垂直转动机构包括用于监测摄像机2垂直转动角度的垂直磁编码芯片7和柱状的垂直磁铁6，且垂直磁编码芯片7与垂直磁铁6相对且同轴设置，垂直磁编码芯片7与微控制器的输入端电性连接。

垂直传动组件5包括固设在垂直电机4输出轴外侧和分别固设在转动轴外侧的皮带轮，且皮带轮之间通过皮带传动连接。

综上，本实用新型所述一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，在使用时通过控制水平电机8或者垂直电机4启动，利用水平传动组件9或垂直传动组件5来带动驱动轴或者转动轴转动，带着摄像机2在水平方向或垂直方向上转动；在转动的过程中水平磁编码芯片12或垂直磁编码芯片7分别监测水平磁铁11或者垂直磁铁6的转动角度，来确定转动的精确角度，将其信号传输至微控制器，利用微控制器对比预设的转动角度，来控制水平电机8或垂直电机4的启闭；可以实时反馈摄像机2的旋转角度，当采用14bit磁编码器时，定位精度可以达到0.022°，远小于传统方式的0.5度；有效解决了长焦距摄像机2大倍率观看是的画面偏移问题。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，其特征在于：包括底座(1)、转动连接在底座(1)上的云台壳体(3)以及转动连接在云台壳体(3)两侧的摄像机(2)；

所述云台壳体(3)内安装有水平转动机构、垂直转动机构以及微控制器，所述微控制器分别与水平转动机构和垂直转动机构电性连接；

所述水平转动机构包括垂直设置的水平电机(8)、水平传动组件(9)以及转动连接在底座(1)上的驱动轴，所述水平电机(8)通过水平传动组件(9)与驱动轴传动连接；

所述驱动轴的外侧安装有导电滑环(10)，所述导电滑环(10)包括与驱动轴固定连接的外壳定子、设于外壳内并与外壳转动电连接的转子、与转子连接的第一连接线以及与外壳定子连接的第二连接线，所述第一连接线的另一端与底座(1)内的电源连接；

所述转子内嵌设有水平磁铁(11)，且外壳定子上安装有对应水平磁铁(11)设置的水平磁编码芯片(12)，所述水平磁编码芯片(12)与微控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，其特征在于：所述水平传动组件(9)包括固定连接在水平电机(8)输出轴外侧的主动齿轮和固定连接在驱动轴外侧的从动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，其特征在于：所述垂直转动机构包括水平设置的垂直电机(4)、垂直传动组件(5)以及转动连接在摄像机(2)一侧的转动轴，所述转动轴远离摄像机(2)的一端延伸至云台壳体(3)的内部，所述垂直电机(4)通过垂直传动组件(5)与转动轴传动连接，且垂直磁编码芯片(7)和垂直磁铁(6)均设置在转动轴上。

4.根据权利要求3所述的一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，其特征在于：所述垂直转动机构包括用于监测摄像机(2)垂直转动角度的垂直磁编码芯片(7)和柱状的垂直磁铁(6)，且垂直磁编码芯片(7)与垂直磁铁(6)相对且同轴设置，所述垂直磁编码芯片(7)与微控制器的输入端电性连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于磁编码器的闭环控制云台装置，其特征在于：所述垂直传动组件(5)包括固设在垂直电机(4)输出轴外侧和分别固设在转动轴外侧的皮带轮，且皮带轮之间通过皮带传动连接。

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