混合型云台制造技术

技术编号:14691389 阅读:103 留言:0更新日期:2017-02-23 14:02
本发明专利技术提供一种混合型云台,其包括:起承载作用的云台平面(3);与所述云台平面(3)连接的机械陀螺(1);能够调整所述机械陀螺(1)的运动的运动调整机构;以及能够对所述机械陀螺(1)的运动响应于所述调整机构而发生的变化进行测量的电子测控机构(2)。根据本发明专利技术的混合型云台,在利用机械陀螺实现云台稳定的同时,还通过电子控制机制增强了云台的响应能力并提高了云台的运动速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于安装、固定例如拍摄仪器设备的装置的领域,尤其涉及该领域中的混合型云台
技术介绍
云台是安装、固定某种仪器设备的装置,其通常分为固定式和运动式两种类型。固定式云台可人工调整云台设备安装面的角度,在达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了,例如照相机三角架上的手动云台等。运动式云台则是通过外部信号进行控制,并由云台内部的伺服机构将云台安装平面旋转到期望的角度。运动式云台通常又可包括机械稳定云台和电子稳定云台两种类型。机械稳定云台的内部通常装有高速旋转的陀螺转子,利用陀螺效应、即陀螺的定轴性使陀螺的旋转轴保持在空间的固定取向上。机械稳定云台一般应用于大型的航天和航海设备、例如惯性导航平台等中。这种大型平台在云台轴上也会装设电动机并施加一定扭力,使平台与地球表面始终平行,从而解决飞机或船只在长距离运动后出现的水平面随地球曲率变化的问题。电子云台则通常是由安装在云台上的电子陀螺仪、加速度计等电子测控装置对云台和云台框架的运动进行测量,并由电动机来调整云台框架的角度,从而实现对云台的控制。然而,无论是机械稳定型云台还是电子控制型云台,都存在尚未得到有效解决的问题及缺点。具体而言,机械稳定型云台利用了陀螺的定轴性,其稳定性能与用于克服云台框架的轴的阻力的能力及陀螺的转动惯量成正比,也就是说,机械云台承载的设备越重或要求的精度越高,就越需要增加机械陀螺的体积和重量。故而一般都是在大型设备中才使用这类机械稳定型云台。机械稳定云台的另一个缺点是,由于其设计目的是要提供一个稳定的“水平基准面”,因而要求陀螺重量足够大,其重量越大则其定轴性就越好,但是这也正意味着越难以移动陀螺轴线,且也致使云台的移动速度非常慢。这表示,机械稳定型云台的陀螺轴线方向几乎始终平行于当地重力的方向或保持其空间取向,也即难以实现云台的角度调节。如果为了提高云台的运动速度而减小机械陀螺的尺寸或体积、进而降低其质量,则机械陀螺的定轴性也会随之减弱,这将不可避免地造成机械型云台稳定性的降低。因此,机械稳定型云台不适合被制造成小型的控制云台。相比而言,电子控制型稳定云台则是通过马达直接驱动云台框架而实现对云台控制,因而其反应速度较快。随着半导体技术的发展,电子陀螺仪的精度也大幅提高了,这使得电子稳定型云台可以实现小型化和低成本化。但是,电子稳定云台仍存在这样的缺陷,即,因设置在云台的框架转轴上的控制马达的体积与云台本身的承载能力成正比,则装载的设备越重,框架的惯性也就越大,这就要求控制马达的扭力也越大;同时,为了达到更高的控制响应速度(控制带宽),此类电子控制云台一般都采用马达直驱云台框架的设计。这些现有的缺陷,均导致电子云台对重心的变化非常敏感,进而致使对云台所搭载的设备受到很大的局限,诸如所安装承载的设备不能有较大的重心变化、设备形状要与云台的结构相匹配等,以及限制了此类云台搭载例如带变焦镜头的摄像机等应用。此外,由于使用电子陀螺仪等传感器,受这些电子器件的数据精度、噪声、采样率和驱动电机控制分辨率的限制,电子云台的尺寸不能太小。过小的转动惯量将会导致系统超调、震荡,因此,电子稳定型云台的重量一般在100g到几十公斤之间。另外,角分辨率对硬件成本依赖性较大,一般民用产品的角分辨率在0.1度左右。所需控制频率高,一般需要达到几百赫兹,控制实现复杂。因此,存在对这样一种云台的需求,其能够克服前述现有技术中存在的机械稳定型云台和电子控制型云台各自的种种缺点,并同时能够将二者的优点结合起来,从而提供一种改进的云台。
技术实现思路
本专利技术提供了一种混合型云台,其融合了机械稳定型云台与电子控制型云台的优点,由此在利用机械陀螺稳定性的同时,能够通过电子测控机制增强云台的响应能力并提高云台的运动速度。本专利技术公开了一种混合型云台,该混合型云台包括:起承载作用的云台平面;与所述云台平面连接的机械陀螺;能够调整所述机械陀螺的运动的运动调整机构;以及能够对所述机械陀螺的运动响应于所述调整机构而发生的变化进行测量的电子测控机构。根据本专利技术的混合型云台,在利用机械陀螺确保云台稳定性的同时,还通过电子测控机制提高了云台的运动速度,由此消除了运动相位偏移和抗干扰能力减弱的问题。具体地,本专利技术通过降低机械陀螺的转动惯量增强了机械云台的速度响应性能,但由于如前所述的机械云台的灵敏度与其转动惯量成正比,本专利技术还同时利用电子测控机构对质量减小的云台的运动进行补偿与修正。优选地,本专利技术的混合型云台还可以包括处理器,所述运动调整机构能够响应于该处理器来调整所述机械陀螺的运动。更优选地,所述处理器、所述电子测控机构和所述运动调整机构三者之间形成闭环控制。如前文所述,在根据本专利技术的混合型云台上同时装有轻量化的机械陀螺和电子测控机构。本专利技术利用机械陀螺自身的定轴性为混合型云台提供了稳定性,利用其进动性对云台的角度进行控制,由此利用轻量化、也即转动惯量减小的机械陀螺提高了云台的运动速度。此外,本专利技术还利用电子测控机制对混合型云台的角度进行实时测量,并通过与电子测量控制机构通信的处理器对机械陀螺的运动误差进行修正,从而控制该混合型云台的角度。在所述处理器、所述电子测控机构和所述运动调整机构三者之间形成闭环控制的情形下,将进一步增强对混合型云台的甚至是微小运动状态变化的实时捕捉与控制。另外,所述混合型云台还可以包括用于支承所述云台平面的框架,即,具有第一框架转轴的第一框架和具有第二框架转轴的第二框架,所述第一框架转轴和第二框架转轴彼此垂直地布置。优选地,所述电子测控机构可以包括电子陀螺和加速度计。优选地,所述电子测控机构可以包括内置或外置于所述混合型云台、用于测量所述第一框架和/或第二框架的角度的传感器。优选地,所述混合型云台还可包括用于驱动所述机械陀螺转动的陀螺驱动电机,该陀螺驱动电机通过电机输出轴刚性连接至所述机械陀螺,所述陀螺驱动电机借助联接装置与所述云台平面之间形成活动连接,从而使所述机械陀螺与所述云台平面之间形成联动。作为一种优选方式,所述运动调整机构是伺服舵机,该伺服舵机与所述陀螺驱动电机机械连接从而调整所述机械陀螺的运动。优选地,所述陀螺驱动电机与所述机械陀螺之间还可设有用于支承及固定所述陀螺驱动电机的固定座,其中,所述伺服舵机与该固定座机械连接。作为另一种优选方式,所述运动调整机构可以是设置在所述机械陀螺上的配重,且该配重能够改变所述机械陀螺的重心,从而调整该机械陀螺的运动。作为又一种优选方式,所述运动调整机构可以是马达,该马达可以直接驱动所述第一框架转轴和/或第二框架转轴。优选地,所述联接装置可以是与所述固定座机械连接的一组平行连杆,该组平行连杆能够使所述固定座、进而使所述陀螺驱动电机平行于所述云台平面移动。优选地,所述处理器可以是设置在该混合型云台上或外置于该混合型云台的微处理器。附图说明以下结合附图进一步描述本专利技术的优选实施例。要说明的是,附图仅是示意性的,附图中的尺寸并不表示本专利技术的实际尺寸,同时出于视图清晰和简明的目的,可能会省略某些元素。其中:图1示意性示出了根据本专利技术一优选实施例的混合型云台;图2是图1中的混合型云台的侧视示意图;和图3是示意性示出了根据本专利技术一实施例的运动调整机构。具体实施方式现在结合图1-图3详细描述本专利技术的具体实施方式,本文档来自技高网
...
混合型云台

【技术保护点】
一种混合型云台,包括:起承载作用的云台平面(3),与所述云台平面(3)连接的机械陀螺(1),能够调整所述机械陀螺(1)的运动的运动调整机构,以及能够对所述机械陀螺(1)的运动响应于所述运动调整机构而发生的变化进行测量的电子测控机构(2)。

【技术特征摘要】
1.一种混合型云台,包括:起承载作用的云台平面(3),与所述云台平面(3)连接的机械陀螺(1),能够调整所述机械陀螺(1)的运动的运动调整机构,以及能够对所述机械陀螺(1)的运动响应于所述运动调整机构而发生的变化进行测量的电子测控机构(2)。2.根据权利要求1所述的混合型云台,其特征在于,还包括处理器,所述运动调整机构能够响应于该处理器来调整所述机械陀螺(1)的运动。3.根据权利要求2所述的混合型云台,其特征在于,所述处理器、所述电子测控机构(2)和所述运动调整机构三者之间形成闭环控制。4.根据权利要求1所述的混合型云台,其特征在于,还包括用于支承所述云台平面(3)的具有第一框架转轴(4a)的第一框架(4)和具有第二框架转轴(5a)的第二框架(5),所述第一框架转轴(4a)和第二框架转轴(5a)彼此垂直地布置。5.根据权利要求1-4中任一项所述的混合型云台,其特征在于,所述电子测控机构(2)包括电子陀螺和加速度计。6.根据权利要求4所述的混合型云台,其特征在于,所述电子测控机构(2)包括内置或外置于所述混合型云台、用于测量所述第一框架(4)和/或第二框架(5)的角度的角度传感器。7.根据权利要求1-4中任一项所述的混合型云台,其特征在于,还包括用于驱动所述机械陀螺(1)转动的陀螺驱动电机(6),该陀螺驱动电机通过电机输出轴(6b)刚性连接至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨帆
申请(专利权)人:北京艾肯拓科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1