CN219245872U - 一种电磁线圈驱动的稳像仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁线圈驱动的稳像仪，包括云台舱，分别与云台舱两端相连接的目镜和物镜，以及安装在云台舱内的棱镜云台装置，所述棱镜云台装置包括主控电路板，与主控电路板电连接的电池，通过方位轴转动组件安装在云台舱内部的棱镜外框，通过俯仰轴转动组件安装在棱镜外框内部的棱镜组件，设置在棱镜组件底部的俯仰磁钢等。本实用新型结构体积小巧、成本低廉、装配复杂度低、物料成本低。

Description

一种电磁线圈驱动的稳像仪

技术领域

本实用新型涉及稳像仪技术领域，具体是指一种电磁线圈驱动的稳像仪。

背景技术

目前，稳像仪一般通过内置的微型稳像云台对正像棱镜进行驱动，实现消除视场抖动的效果，但是采用常规的稳像云台体积较大、结构复杂、成本较高，导致稳像仪体积、重量都比较大，价格也很高，严重影响了应用体验。

例如，申请号为202211694560.2的专利技术中公开了一种稳像棱镜云台，其采用两只无刷电机驱动，该技术存在俯仰轴驱动结构较宽、方位轴负载力矩不平衡等问题，限制了稳像仪的微型化设计，也导致稳像仪在倾斜状态下功耗较大，并且生产装配麻烦。申请号为202320769877.1的专利技术中则公开了一种稳像仪，其虽然驱动结构比较紧凑，但是需要使用一只无刷电机，仍然存在体积较大、成本偏高的问题。

发明内容

为了解决当前存在的问题，本实用新型提供一种电磁线圈驱动的稳像仪，其结构体积小巧、成本低廉、装配复杂度低、物料成本低。

一种电磁线圈驱动的稳像仪，包括云台舱，分别与云台舱两端相连接的目镜和物镜，以及安装在云台舱内的棱镜云台装置，其特征在于，所述棱镜云台装置包括安装在云台舱内的主控电路板，与主控电路板电连接的电池，通过方位轴转动组件安装在云台舱内部的棱镜外框，通过俯仰轴转动组件安装在棱镜外框内部的棱镜组件，设置在棱镜组件上的俯仰磁钢，设置在棱镜外框上且位置与俯仰磁钢相对的俯仰驱动线圈和俯仰霍尔元件，设置在棱镜外框上的方位磁钢，以及设置在主控电路板上且位置与方位磁钢相对的方位驱动线圈和方位霍尔元件；所述俯仰驱动线圈、俯仰霍尔元件、方位驱动线圈以及方位霍尔元件均与主控电路板电性连接。

进一步的，所述俯仰驱动线圈和俯仰霍尔元件的设置位置均对应俯仰磁钢的NS极中间线，所述方位驱动线圈和方位霍尔元件的设置位置均对应方位磁钢的NS极中间线。

所述主控电路板上还设置有陀螺仪传感器。

所述棱镜组件包括棱镜壳体和设置在棱镜壳体内的棱镜；所述棱镜壳体与俯仰轴转动组件相连接。

所述俯仰轴转动组件包括分别设置在棱镜壳体左右两侧的俯仰旋转轴；所述俯仰旋转轴的一端与棱镜外框相连接，其另一端则通过俯仰轴承与棱镜壳体相连接。

所述方位轴转动组件包括分别设置在棱镜外框上下两侧的方位旋转轴；所述方位旋转轴的一端与棱镜外框相连接，其另一端则通过方位轴承与云台舱相连接。

所述云台舱包括云台舱体和盖合在云台舱体上的云台舱盖；所述云台舱盖上设置有电池舱，电池舱上设置有电池盖；所述电池安装于电池舱内。

与现有技术相比，本申请实施例具有如下有益效果：本实用新型结构体积小巧、成本低廉、装配复杂度低、物料成本低。

附图说明

在此所述的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。其中，

图1为本实用新型的分解图。

图2为本实用新型的棱镜云台装置的主控电路板设置在云台舱底部的结构图。

图3为本实用新型的棱镜云台装置的主控电路板设置在云台舱侧面的结构图。

上述附图中的附图标记为：1—目镜，2—云台舱体，3—物镜，4—棱镜云台装置，5—云台舱盖，6—电池盖，7—电池，21—棱镜，22—棱镜壳体，23—俯仰轴承，24—棱镜外框，25—棱镜外框底板，26—俯仰磁钢，27—俯仰霍尔元件，28—俯仰驱动线圈，29—方位磁钢，30—主控电路板，31—方位霍尔元件，32—方位驱动线圈，33—方位旋转轴，34—俯仰旋转轴。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，如果本申请的说明书和权利要求书及上述附图中涉及到术语“第一”、“第二”等，其是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，如果涉及到术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，如果涉及到术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中，如果涉及到术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例

如图1、2所示，本实施例公开了一种电磁线圈驱动的稳像仪，其包括云台舱、目镜1以及物镜3；目镜1与云台舱后端连接，而物镜3则与云台舱的前端连接。在本实施例中，物镜3为直径33mm、焦距108mm的消色差物镜，物镜为可调焦的，光学放大倍数为12倍。目镜1为直径22mm、焦距9mm的目镜组件。

云台舱内部安装有棱镜云台装置4。具体的，棱镜云台装置4包括主控电路板30、电池7、棱镜外框24、棱镜组件、俯仰磁钢26、俯仰驱动线圈28和俯仰霍尔元件27、方位磁钢29、方位驱动线圈32以及方位霍尔元件31。

安装时，电池7与主控电路板30电连接，棱镜外框24通过方位轴转动组件安装在云台舱内部，棱镜组件通过俯仰轴转动组件安装在棱镜外框24内部。俯仰磁钢26设置在棱镜组件上，俯仰驱动线圈28和俯仰霍尔元件27则设置在棱镜外框24上，并且俯仰驱动线圈28和俯仰霍尔元件27的设置位置都对应俯仰磁钢26的NS极中间线；例如，俯仰磁钢26设置在棱镜组件的底部，而俯仰驱动线圈28和俯仰霍尔元件27则设置在棱镜外框24的棱镜外框底板25的上表面；或者，俯仰磁钢26设置在棱镜组件的顶部，而俯仰驱动线圈28和俯仰霍尔元件27则设置在棱镜外框24顶板的下表面。

另外，方位磁钢29设置在棱镜外框24上，而方位驱动线圈32和方位霍尔元件31设置在主控电路板30上，并且方位驱动线圈32和方位霍尔元件31设置位置对应方位磁钢29的NS极中间线；实施时，方位磁钢29可以设置在棱镜外框24的棱镜外框底板25下表面，此时，主控电路板30则需要设置在云台舱的底部，以使方位驱动线圈32和方位霍尔元件31能够与方位磁钢29相对，如图2所示。或者，方位磁钢29可以设置在棱镜外框24的外侧面，此时主控电路板30则需要设置在云台舱的侧壁，如图3所示。

方位驱动线圈32和方位霍尔元件31均与主控电路板30电性连接，俯仰驱动线圈28和俯仰霍尔元件27均通过柔性排线与主控电路板30电性连接，因此不影响棱镜外框转动。俯仰驱动线圈28和方位驱动线圈32都可以选用直径10mm、厚度2mm的圆形线圈。俯仰霍尔元件27和方位霍尔元件31都可采用霍尔元件SS49E来现。

通过上述结构，俯仰磁钢26和俯仰驱动线圈28共同构成一个俯仰轴驱动装置，其能驱动棱镜组件在俯仰轴上摆动。方位磁钢29和方位驱动线圈32则共同构成一个方位轴驱动装置，其能驱动棱镜外框24在方位轴上转动。

另外，主控电路板30上还设置有陀螺仪传感器，陀螺仪传感器可采用ICM20602陀螺仪传感器。

如图2所示，棱镜组件包括棱镜壳体22和设置在棱镜壳体22内的棱镜21。俯仰轴转动组件则包括分别设置在棱镜壳体22左右两侧的俯仰旋转轴34；俯仰旋转轴34的一端与棱镜外框24相连接，其另一端则通过俯仰轴承23与棱镜壳体22相连接，因此，整个棱镜组件能够以俯仰旋转轴34为支点做俯仰摆动。

另外，方位轴转动组件则包括分别设置在棱镜外框24上下两侧的方位旋转轴33。方位旋转轴33的一端与棱镜外框24相连接，其另一端则通过方位轴承与云台舱相连接，因此，棱镜外框24能够以方位旋转轴33为支点在方位轴上转动，从而使棱镜组件在方位轴上转动。

本实施例中，棱镜21选用20mm规格的别汉屋脊棱镜；棱镜21也可以采用屋脊棱镜，以适用于倾斜光路的稳像仪。

该云台舱包括云台舱体2和盖合在云台舱体2上的云台舱盖5。云台舱盖5上设置有电池舱，电池舱上设置有电池盖6，安装时，电池7安装于电池舱内。

主控电路板30上设置有充电接口和控制按键，相应的，云台舱盖5上设置有窗口，主控电路板30上的充电接口和控制按键从云台舱盖5上的窗口透出云台舱盖5外。

主控电路板30作为云台的控制器，其可采用GD32L233低功耗单片机作为处理器，以接收处理各传感器的信息，此部分技术为常规技术。

当稳像仪出现抖动时，俯仰霍尔元件27检测出其与俯仰磁钢26的移动距离数据作为控制反馈量，陀螺仪传感器检测棱镜云台装置4俯仰轴角速度数据，从而得到俯仰轴的运动目标量，将上述反馈量和目标量进行反馈控制计算，得到控制输出量，并驱动俯仰驱动线圈28推动俯仰磁钢26偏转，实现棱镜组件在俯仰轴上的旋转控制。同时，方位霍尔元件31检测出其与方位磁钢29的偏移数据作为控制反馈量，而陀螺仪传感器也检测棱镜云台装置4在方位轴上的角速度，从而得到方位轴的运动目标量，将上述反馈量和目标量输入反馈控制算法，计算出控制输出量，并驱动方位驱动线圈32推动方位磁钢29偏转，实现棱镜组件方位轴上的旋转控制。

另外，为了限制棱镜组件的转动范围，棱镜组件的棱镜壳体22上设置有两块俯仰限位块，棱镜外框24上设置有一根俯仰限位柱，棱镜组件俯仰摆动时，俯仰限位柱能分别抵靠两块俯仰限位块，以限定棱镜组件的俯仰角度。同时，主控电路板30上设置有两块方位轴限位块，棱镜外框24上设置有一根方位轴限位柱，棱镜外框24转动时，方位轴限位柱能分别抵靠两块方位轴限位块，以限定棱镜外框24在方位轴上转动的角度。具体设置时，俯仰轴和方向轴上的转动角度可以限制在±4～8°。

本实施例以单轴的稳像仪为例进行说明，在实现双轴的稳像仪时，可以在双轴的稳像仪的两个镜筒内都安装一个棱镜云台装置4。

本实施例无需采用电机驱动，其结构体积更加小巧、成本更低廉、装配更简单。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种电磁线圈驱动的稳像仪，包括云台舱，分别与云台舱两端相连接的目镜(1)和物镜(3)，以及安装在云台舱内的棱镜云台装置(4)，其特征在于，所述棱镜云台装置(4)包括安装在云台舱内的主控电路板(30)，与主控电路板(30)电连接的电池(7)，通过方位轴转动组件安装在云台舱内部的棱镜外框(24)，通过俯仰轴转动组件安装在棱镜外框(24)内部的棱镜组件，设置在棱镜组件上的俯仰磁钢(26)，设置在棱镜外框(24)上且位置与俯仰磁钢(26)相对的俯仰驱动线圈(28)和俯仰霍尔元件(27)，设置在棱镜外框(24)上的方位磁钢(29)，以及设置在主控电路板(30)上且位置与方位磁钢(29)相对的方位驱动线圈(32)和方位霍尔元件(31)；所述俯仰驱动线圈(28)、俯仰霍尔元件(27)、方位驱动线圈(32)以及方位霍尔元件(31)均与主控电路板(30)电性连接。

2.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动的稳像仪，其特征在于，所述俯仰驱动线圈(28)和俯仰霍尔元件(27)的设置位置均对应俯仰磁钢(26)的NS极中间线，所述方位驱动线圈(32)和方位霍尔元件(31)的设置位置均对应方位磁钢(29)的NS极中间线。

3.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动的稳像仪，其特征在于，所述主控电路板(30)上还设置有陀螺仪传感器。

4.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动的稳像仪，其特征在于，所述棱镜组件包括棱镜壳体(22)和设置在棱镜壳体(22)内的棱镜(21)；所述棱镜壳体(22)与俯仰轴转动组件相连接。

5.根据权利要求4所述的电磁线圈驱动的稳像仪，其特征在于，所述俯仰轴转动组件包括分别设置在棱镜壳体(22)左右两侧的俯仰旋转轴(34)；所述俯仰旋转轴(34)的一端与棱镜外框(24)相连接，其另一端则通过俯仰轴承(23)与棱镜壳体(22)相连接。

6.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动的稳像仪，其特征在于，所述方位轴转动组件包括分别设置在棱镜外框(24)上下两侧的方位旋转轴(33)；所述方位旋转轴(33)的一端与棱镜外框(24)相连接，其另一端则通过方位轴承与云台舱相连接。

7.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动的稳像仪，其特征在于，所述云台舱包括云台舱体(2)和盖合在云台舱体(2)上的云台舱盖(5)；所述云台舱盖(5)上设置有电池舱，电池舱上设置有电池盖(6)；所述电池(7)安装于电池舱内。

Images