本實(shí)用新型涉及云臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自穩(wěn)定云臺(tái)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的云臺(tái)在旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)上多采用滑環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)連接，由于云臺(tái)布線復(fù)雜，相應(yīng)的滑環(huán)部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，在長(zhǎng)期運(yùn)行后旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)處容易發(fā)生松動(dòng)，導(dǎo)致電連接失效，而且云臺(tái)多使用無刷電機(jī)或兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得生產(chǎn)成本更加高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種成本低控制精度高且運(yùn)行可靠的自穩(wěn)定云臺(tái)。

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型的自穩(wěn)定云臺(tái)包括基座、鉸接在基座上的旋轉(zhuǎn)座和鉸接在旋轉(zhuǎn)座上的俯仰架，所述俯仰架上鉸接有固定架，所述旋轉(zhuǎn)座的兩端均設(shè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，位于旋轉(zhuǎn)座下端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)與基座連接，位于旋轉(zhuǎn)座上端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)與俯仰架的一端連接，所述固定架的一端設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述固定架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)與所述俯仰架的另外一端固定連接，所述固定架的底部設(shè)有主控制器，所述主控制器通過三個(gè)所述滑環(huán)結(jié)構(gòu)接入電源然后供電給所述固定架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且發(fā)送控制信號(hào)給所述固定架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)座上設(shè)有輔助控制器，所述輔助控制器通過旋轉(zhuǎn)座下端的滑環(huán)結(jié)構(gòu)接入電源然后供電給所述旋轉(zhuǎn)座兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述輔助控制器從所述主控制器上下載控制信號(hào)，所述輔助控制器根據(jù)控制信號(hào)分別控制所述旋轉(zhuǎn)座兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均由控制系統(tǒng)控制。

本實(shí)用新型所述控制系統(tǒng)包括主控制器和輔助控制器，所述主控制器包括主控模塊、電源穩(wěn)壓電路Ⅰ和無線收發(fā)模塊Ⅰ，所述電源穩(wěn)壓電路Ⅰ通過三個(gè)所述滑環(huán)結(jié)構(gòu)與基座上的電源電連接以輸入電源，所述電源穩(wěn)壓電路Ⅰ分別與主控模塊、無線收發(fā)模塊Ⅰ和固定架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接以提供電源，所述主控模塊與所述無線收發(fā)模塊Ⅰ相連，所述主控模塊發(fā)出的控制信號(hào)通過所述無線收發(fā)模塊Ⅰ發(fā)送給所述固定架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述輔助控制器包括微處理器、電源穩(wěn)壓電路Ⅱ和無線收發(fā)模塊Ⅱ，所述電源穩(wěn)壓電路Ⅱ通過旋轉(zhuǎn)座下端的滑環(huán)結(jié)構(gòu)與基座上的電源電連接以輸入電源，所述電源穩(wěn)壓電路Ⅱ分別與微處理器、無線收發(fā)模塊Ⅱ和旋轉(zhuǎn)座兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接以提供電源，所述微處理器與所述無線收發(fā)模塊Ⅱ相連，所述微處理器通過無線收發(fā)模塊Ⅱ接收所述主控模塊的信號(hào)并將該信號(hào)處理后發(fā)送給所述旋轉(zhuǎn)座兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述固定架上還安裝有陀螺儀模塊，所述陀螺儀模塊的檢測(cè)信號(hào)通過所述無線收發(fā)模塊Ⅰ傳遞給所述主控模塊。

本實(shí)用新型所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括永磁步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和齒輪減速機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)接收到的PWM控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述永磁步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，所述永磁步進(jìn)電機(jī)的輸出端安裝所述齒輪減速機(jī)構(gòu)，所述永磁步進(jìn)電機(jī)通過齒輪減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)軸。

本實(shí)用新型所述滑環(huán)結(jié)構(gòu)包括固定在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的針座，所述針座上設(shè)有內(nèi)插針和外插針，所述針座上可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有內(nèi)環(huán)針套和外環(huán)針套，所述內(nèi)環(huán)針套和外環(huán)針套朝向針座的面上均設(shè)有環(huán)形槽，所述內(nèi)插針位于內(nèi)環(huán)針套的環(huán)形槽內(nèi)并與內(nèi)環(huán)針套保持電連接，所述外插針位于外環(huán)針套的環(huán)形槽內(nèi)并與外環(huán)針套保持電連接。

本實(shí)用新型所述滑環(huán)結(jié)構(gòu)還包括軸套，所述內(nèi)環(huán)針套和外環(huán)針套固定在軸套內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)軸伸出所述內(nèi)環(huán)針套并與所述軸套固定連接，所述驅(qū)動(dòng)軸的端部還固定有法蘭盤，所述軸套的外周面與所述旋轉(zhuǎn)座或固定架的端部固定連接。

本實(shí)用新型所述軸套和法蘭盤均設(shè)有固定驅(qū)動(dòng)軸的軸孔，所述驅(qū)動(dòng)軸的端部貫穿所述軸套的軸孔并插接到所述法蘭盤的軸孔內(nèi)，所述法蘭盤通過螺栓固定到所述軸套上，所述針座上設(shè)有出線孔，所述軸套上設(shè)有進(jìn)線孔。

本實(shí)用新型的自穩(wěn)定云臺(tái)的有益效果是：1、本實(shí)用新型的自穩(wěn)定云臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過無線信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過線纜給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供電，其布線可以大大簡(jiǎn)化，相應(yīng)的滑環(huán)結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，成本降低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后滑環(huán)部分的磨損減少，云臺(tái)整體運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命提高；2、改進(jìn)后的滑環(huán)結(jié)構(gòu)的法蘭盤可以進(jìn)一步提高軸套與驅(qū)動(dòng)軸的連接穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸套運(yùn)行更平穩(wěn)，從而軸套內(nèi)的內(nèi)環(huán)針套和外環(huán)針套運(yùn)行可靠，可以始終保持內(nèi)插針與內(nèi)環(huán)針套的電連接以及外插針與外環(huán)針套的電連接；3、使用價(jià)格低的永磁步進(jìn)電機(jī)替代價(jià)格較高的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)或無刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，大大降低了云臺(tái)整體生產(chǎn)成本，加入齒輪減速機(jī)構(gòu)之后，永磁步進(jìn)電機(jī)的控制精度得到提高，保證云臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實(shí)用新型的自穩(wěn)定云臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的自穩(wěn)定云臺(tái)的支撐架構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的滑環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的滑環(huán)結(jié)構(gòu)安裝示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的自穩(wěn)定云臺(tái)控制系統(tǒng)的原理框圖。

其中：旋轉(zhuǎn)座1；俯仰架2；固定架3；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4；主控制器5；輔助控制器6；陀螺儀模塊7；針座81，內(nèi)環(huán)針套82，外環(huán)針套83，軸套84，法蘭盤85。

具體實(shí)施方式

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

如圖1-6所示，本實(shí)施例的自穩(wěn)定云臺(tái)包括基座、鉸接在基座上的旋轉(zhuǎn)座1和鉸接在旋轉(zhuǎn)座1上的俯仰架2，俯仰架2上鉸接有固定架3，旋轉(zhuǎn)座1的兩端均設(shè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，其中，位于旋轉(zhuǎn)座1下端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的驅(qū)動(dòng)軸通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)與基座連接，位于旋轉(zhuǎn)座1上端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的驅(qū)動(dòng)軸通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)與俯仰架2的一端連接，固定架3的一端設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，固定架3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的驅(qū)動(dòng)軸通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)與俯仰架2的另外一端固定連接。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)包括主控制器5和輔助控制器6，固定架3的底部設(shè)置主控制器5，主控制器5通過三個(gè)滑環(huán)結(jié)構(gòu)接入電源然后供電給固定架3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，并且發(fā)送控制信號(hào)給固定架3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，旋轉(zhuǎn)座1上設(shè)有輔助控制器6，輔助控制器6通過旋轉(zhuǎn)座1下端的滑環(huán)結(jié)構(gòu)接入電源然后供電給旋轉(zhuǎn)座1兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，輔助控制器6從主控制器5上下載控制信號(hào)，輔助控制器6根據(jù)控制信號(hào)分別控制旋轉(zhuǎn)座1兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，本實(shí)施例中的云臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4通過無線信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4通過線纜給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4供電，其布線可以大大簡(jiǎn)化，相應(yīng)的滑環(huán)結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，成本降低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后滑環(huán)部分的磨損減少，云臺(tái)整體運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命提高。

本實(shí)施例中的主控制器5包括主控模塊、電源穩(wěn)壓電路Ⅰ和無線收發(fā)模塊Ⅰ，電源穩(wěn)壓電路Ⅰ通過三個(gè)滑環(huán)結(jié)構(gòu)與基座上的電源電連接以輸入電源，電源穩(wěn)壓電路Ⅰ分別與主控模塊、無線收發(fā)模塊Ⅰ和固定架3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4電連接以提供電源，主控模塊與無線收發(fā)模塊Ⅰ相連，主控模塊發(fā)出控制信號(hào)通過無線收發(fā)模塊Ⅰ發(fā)送給固定架3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，其中，固定架3上還安裝有陀螺儀模塊7，陀螺儀模塊7的檢測(cè)信號(hào)通過無線收發(fā)模塊Ⅰ傳遞給主控模塊。

本實(shí)施例中的主控模塊為32位單片機(jī)，用來接收來自陀螺儀模塊7的角度信息并求解出三元數(shù)以得出當(dāng)前云臺(tái)姿態(tài)，并根據(jù)控制算法產(chǎn)生三路控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的相位角以達(dá)到調(diào)節(jié)云臺(tái)姿態(tài)的目的。

本實(shí)施例中的無線收發(fā)模塊Ⅰ是工作在2.4GHz-2.5GHz I SM頻段的單片無線收發(fā)器芯片，主要功能是收發(fā)無線信號(hào)，而且可以接收來自外部獨(dú)立配置的遙控器的指令并發(fā)送給主控模塊，主控模塊根據(jù)遙控信號(hào)調(diào)整云臺(tái)姿態(tài)。

本實(shí)施例中的陀螺儀模塊7的主要功能是將其測(cè)量的模擬量轉(zhuǎn)化為可輸出的數(shù)字量并發(fā)送給主控模塊，主控模塊計(jì)算處理得出云臺(tái)的控制策略。

本實(shí)施例中的電源穩(wěn)壓電路為升壓降壓電路，該電路是先將7.4V的電源電壓升壓到12-25V,給永磁步進(jìn)電機(jī)供電，然后再降壓到3.3V后，然后供給各個(gè)模塊標(biāo)準(zhǔn)工作電壓。

本實(shí)施例中的輔助控制器6包括微處理器、電源穩(wěn)壓電路Ⅱ和無線收發(fā)模塊Ⅱ，電源穩(wěn)壓電路Ⅱ通過旋轉(zhuǎn)座1下端的滑環(huán)結(jié)構(gòu)與基座上的電源電連接以輸入電源，電源穩(wěn)壓電路Ⅱ分別與微處理器、無線收發(fā)模塊Ⅱ和旋轉(zhuǎn)座1兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4電連接以提供電源，微處理器與無線收發(fā)模塊Ⅱ相連，微處理器通過無線收發(fā)模塊Ⅱ接收主控模塊的信號(hào)并將該信號(hào)處理后發(fā)送給旋轉(zhuǎn)座1兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4。其中，電源穩(wěn)壓電路Ⅱ和無線收發(fā)模塊Ⅱ與主控制器5的電源穩(wěn)壓電路Ⅰ和無線收發(fā)模塊Ⅰ相同，不同之處在于，輔助控制器6的微處理器接收主控制器5的控制信號(hào)然后將該控制信號(hào)處理后發(fā)送給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4。

本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括永磁步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和齒輪減速機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)接收到的PWM控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)永磁步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，永磁步進(jìn)電機(jī)的輸出端安裝齒輪減速機(jī)構(gòu)，永磁步進(jìn)電機(jī)通過齒輪減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸。使用價(jià)格低的永磁步進(jìn)電機(jī)替代價(jià)格較高的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)或無刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，大大降低了云臺(tái)整體生產(chǎn)成本，加入齒輪減速機(jī)構(gòu)之后，永磁步進(jìn)電機(jī)的控制精度得到提高，保證云臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)性。

本實(shí)施例中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)永磁步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，永磁步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。

固定架3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4直接由主控制器5控制，主控制器5向固定架3上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出PWM脈沖控制信號(hào)，主控制器5可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制永磁步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。而旋轉(zhuǎn)座1兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4由輔助控制器6控制，具體地，主控制器5將包含有控制命令的控制信號(hào)發(fā)送給輔助控制器6，輔助控制器6將該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM脈沖控制信號(hào)，然后發(fā)送給旋轉(zhuǎn)座1兩端的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，本實(shí)施例中的自穩(wěn)定云臺(tái)采用無線傳輸控制信號(hào)取代了有線傳輸，使得布線簡(jiǎn)化。

本實(shí)施例還提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化且穩(wěn)定性高的滑環(huán)結(jié)構(gòu)，具體地，滑環(huán)結(jié)構(gòu)包括固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4上的針座81，針座81上設(shè)有內(nèi)插針和外插針，針座81上可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有內(nèi)環(huán)針套82和外環(huán)針套83，內(nèi)環(huán)針套82和外環(huán)針套83朝向針座81的面上均設(shè)有環(huán)形槽，內(nèi)插針位于內(nèi)環(huán)針套82的環(huán)形槽內(nèi)并與內(nèi)環(huán)針套82保持電連接，外插針位于外環(huán)針套83的環(huán)形槽內(nèi)并與外環(huán)針套83保持電連接，由于控制信號(hào)的線纜由無線連接代替，該種滑環(huán)結(jié)構(gòu)僅需要連接兩根傳輸電源的線纜，結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本降低。該滑環(huán)結(jié)構(gòu)還包括軸套84，內(nèi)環(huán)針套82和外環(huán)針套83固定在軸套84內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸伸出內(nèi)環(huán)針套82并與軸套84固定連接，驅(qū)動(dòng)軸的端部還固定有法蘭盤85，軸套84的外周面與旋轉(zhuǎn)座1或固定架3的端部固定連接。軸套84和法蘭盤85均設(shè)有固定驅(qū)動(dòng)軸的軸孔，驅(qū)動(dòng)軸的端部貫穿軸套84的軸孔并插接到法蘭盤85的軸孔內(nèi)，法蘭盤85通過螺栓固定到軸套84上，法蘭盤85可以進(jìn)一步提高軸套84與驅(qū)動(dòng)軸的連接穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸套84運(yùn)行更平穩(wěn)，從而軸套84內(nèi)的內(nèi)環(huán)針套82和外環(huán)針套83運(yùn)行可靠，可以始終保持內(nèi)插針與內(nèi)環(huán)針套82的電連接以及外插針與外環(huán)針套83的電連接。

為了便于連接線纜，針座81上設(shè)有出線孔，軸套上設(shè)有進(jìn)線孔。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。由本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。