CN107040080B - 一种云台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云台，包括信号线、至少两个电机以及连接相邻两个所述电机之间的连接臂；所述电机包括连接轴、转子和定子，所述转子与所述连接轴固定连接，所述连接轴通过轴承与所述定子转动连接，且沿所述连接轴的轴向方向设置有中心通孔；所述连接臂内部设置有导向通道，所述信号线在所述导向通道和所述电机连接轴的中心通孔内穿设。本发明避免了信号线缠绕并裸露在电机或云台外部的问题，解决了信号线随电机正反转、放松或套设的问题，并且减少了线路长度。

Description

一种云台
技术领域
本发明实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种云台。
背景技术
随着无人机技术的发展，出现了利用无人机进行航拍的技术，在航拍的时候，需要运用云台。
通常云台是用于安装拍摄装置的支撑工作台，通过对云台的调整，以实现对目标的各角度摄像。但是现有的云台一般利用柔性线路于云台外缠绕的方式将电机、相机等设备与控制器连接，然而此种布线方式的缺点是，需要预留一定距离的线路以便将线路缠绕在电机输出轴上，电机转动时，缠绕于电机输出轴上的线路随电机正反转、放松或套设。因此，线路在云台外部比较散乱，且需要预留一定长度配合电机转动，整体上增加了柔性线路的长度，影响了传输的图像效果。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种云台，以实现减少信号线的长度，避免信号线缠绕并裸露在结构外部的问题。
本发明提供了一种云台，包括信号线、至少两个电机以及连接相邻两个所述电机之间的连接臂；所述电机包括连接轴、转子和定子，所述转子与所述连接轴固定连接，所述连接轴通过轴承与所述定子转动连接，且沿所述连接轴的轴向方向设置有中心通孔；所述连接臂内部设置有导向通道，所述信号线在所述导向通道和所述电机连接轴的中心通孔内穿设。
优选的，所述电机还包括驱动板，所述驱动板与所述电机的定子电性连接。
优选的，所述电机还包括磁编码器，所述磁编码器与所述驱动板电性连接。
优选的，所述云台还包括固定座和拍摄装置；所述固定座通过所述至少一个所述电机与所述拍摄装置连接；
优选的，多个所述电机中的首位电机与所述固定座固定连接，尾位电机与所述拍摄装置固定连接。
优选的，多个所述电机的连接轴轴向方向相互垂直。
优选的，所述云台还包括主控板，所述主控板固定在所述云台的任一所述电机上。
优选的，所述主控板通过所述信号线与所述电机的定子电性连接；
或者，当所述电机包括驱动板时，所述主控板通过所述信号线与所述电机的驱动板电性连接。
优选的，所述云台中的所述电机共用一个驱动板，所述驱动板固定连接在所述云台中的任一所述电机上。
优选的，所述云台还包括惯性测量装置，所述惯性测量装置与所述主控板电性连接，并且固定在与所述拍摄装置连接的所述电机上。
本发明具有以下有益效果：使用本发明提供的云台，可以避免现有技术中信号线缠绕并裸露在电机或云台外部的问题，解决了信号线随电机正反转、放松或套设的问题，并且减少了线路长度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电机的结构示意图；
图2为采用图1所示电机的云台组装示意图；
图3为采用图1所示电机的另一云台组装示意图；
图4为图3所示云台的控制***图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
请参照图1，本发明较佳实施方式的电机100包括定子11、转子12和连接轴13。所述定子11固定在所述电机100的机壳上，所述转子12与所述连接轴13固定连接，所述连接轴13通过轴承(图未示)与所述定子11转动连接，所述转子12带动所述连接轴13在所述定子11上转动。沿所述连接轴13的轴向方向设置有中心通孔14。优选的，所述电机100还包括驱动板15，所述驱动板15与所述电机100的所述定子11电性连接，用于驱动所述电机100转动。本实施例示例性的将所述驱动板15固定在所述电机100的背面。此外，所述电机100还包括磁编码器16，所述磁编码器16与所述驱动板15电性连接。图1示例性的设置所述磁编码器16集成在所述驱动板15中。在其他实施方式中，所述驱动板15和所述磁编码器16还可以分别单独设置，所述磁编码器16通过信号线与所述驱动板15连接。所述磁编码器16与所述连接轴13同轴设置，用于测量所述电机100的角度和/或位置信息，并反馈给所述驱动板15，进而可以根据反馈的所述电机100的角度和/或位置信息调整所述电机100的转动。
当所述电机100需要与外部设备通过信号线进行连接时，可以将信号线设置在所述连接轴13的所述中心通孔14内。这样设置可以避免信号线缠绕并裸露在所述电机100的外部，还可以避免信号线随所述电机100的转动而旋转套设的问题，因此也无需预留设定长度的信号线以配合所述电机100的转动，有效节省了信号线材料。
请参阅图2，本发明实施例还提供了一种应用上述电机的云台200，所述云台200包括固定座21、拍摄装置22、电机23以及信号线24。其中，所述电机23包括定子231、转子232和连接轴233。所述连接轴233设置有中心通孔2331。优选的，所述电机23还包括驱动板234和磁编码器235，所述电机23的结构与上述电机100结构类似，在此不作详细赘述。
所述固定座21用于与无人机的机架(图未示)固定，所述定子231固定在所述固定座21上，所述转子232与所述拍摄装置22固定连接。图2示例性的设置所述转子232与所述拍摄装置22通过连接件27固定连接。具体的所述转子232与所述连接件27一端固定连接，所述拍摄装置22连接在所述连接件27相对所述固定座21的一端，所述转子232带动所述连接件27转动，进而带动所述拍摄装置22转动。所述连接件27中设置有中心通孔271。所述信号线24在所述连接轴233的中心通孔2331及所述连接件27的中心通孔271内穿过。在其他实施例中，所述连接件27还可以是诸如螺栓等紧固件，所述信号线24仅在所述连接轴233的中心通孔2331内穿过。
优选的，所述云台200还包括主控板25，所述主控板25固定在所述电机23上，通过所述信号线24包括连接于所述控制板25及拍摄装置22之间的第一信号线241、连接于所述控制板25及驱动板234之间的第二信号线242以及连接于所述拍摄装置22与无人机内的图传模块之间的第三信号线243。所述第一信号线241穿设于所述连接件27的中心通孔271内，其用于控制所述拍摄装置22的拍摄模式等。所述第二信号线242穿设于所述连接轴233的中心通孔2331内，其用于向所述电机23提供驱动控制信号。所述第三信号线243为高清信号线，其穿设于所述连接件27的中心通孔271以及所述连接轴232的中心通孔2331穿设于中心通孔2331，用于将所述拍摄装置22获取的航拍数据传输至所述图传模块。
所述电机23的所述磁编码器235测量所述电机23的角度和/或位置信息，并反馈给所述驱动板234。所述驱动板234将获得的所述电机23的角度和/或位置信息发送给所述主控板25。所述主控板25进而可以根据反馈的所述电机23的角度和/或位置信息再次向所述驱动板234发送驱动控制指令，驱动控制所述电机23的转动。
所述云台200还包括惯性测量装置26，图2示例性的设置所述惯性测量装置26集成在所述主控板25中，在其他实施方式中，所述主控板25和所述惯性测量装置26可以分别单独设置，所述惯性测量装置26与所述主控板25电性连接即可。所述惯性测量装置26用于感测所述拍摄装置22的姿态信息，并将所述拍摄装置22的姿态信息发送至所述主控板25。所述主控板25根据所述拍摄装置22的姿态信息调整所述电机23的转动。
需要说明的是，上述主控板25还可以使用无人机中的控制装置代替，即采用无人机中的控制装置控制所述电机23的转动，以及控制所述拍摄装置22的拍摄模式等。此时的连接方式为，直接通过所述信号线24将所述拍摄装置22、所述惯性测量装置26以及所述电机23的所述驱动板234与无人机中的控制装置连接。此外，所述电机23也可不设置所述驱动板234，将所述电机23的所述定子231与无人机中的控制装置电性连接，使用无人机中的控制装置直接控制电机23的转动。可以理解，在实际应用中，可根据应用场景具体设置云台中电机的数量，图2示例性的设置一个电机，而并非对本发明的限定。在其他实施方式中，当云台包含电机的数量大于一时，相邻两个电机之间通过连接臂连接；且连接臂内部设置有导向通道，信号线在导向通道和电机连接轴的中心通孔内穿设。其中，多个电机中的首位电机与固定座固定连接，尾位电机与拍摄装置固定连接。下面以云台包括三个电机为例详细介绍。
请参阅图3，云台300包括第一电机32、第二电机33和第三电机34。所述第一电机32与所述第二电机33通过第一连接臂41连接，所述第二电机33和所述第三电机34通过所述第二连接臂42连接。拍摄装置35连接在所述第三电机34上。所述第一电机32通过例如紧固装置等与固定座31下方连接。固定座31上方与无人机的机架固定。所述第一电机32带动所述第一连接臂41的转动，所述第二电机33带动所述第二连接臂42的转动，所述第三电机34带动所述拍摄装置35的转动。所述第一连接臂41内部设置有第一导向通道411，所述第二连接臂42内部设置有第二导向通道421。其中，所述第一电机32为首位电机，所述第三电机34为尾位电机。所述第一电机32包括第一定子321、第一转子322、第一连接轴323、第一驱动板324和第一磁编码器325，所述第一连接轴323设置有第一中心通孔3231。所述第二电机33以及所述第三电机34和所述第一电机32的结构基本相同。参见图3，所述第二电机33包括第二定子331、第二转子332、第二连接轴333、第二驱动板334和第二磁编码器335，所述第二连接轴333设置有第二中心通孔3331。所述第三电机34包括第三定子341、第三转子342、第三连接轴343、第三驱动板344和第三磁编码器345，所述第三连接轴343设置有第三中心通孔3431。
主控板37固定在所述第三电机34上，分别通过所述信号线39与所述第一驱动板324、所述第二驱动板334以及所述第三驱动板344连接。所述惯性测量装置38固定在所述第三电机34上，通过所述信号线39与所述主控板37连接。惯性测量装置38集成在所述主控板37上，用于感测所述拍摄装置35的姿态信息，并将所述拍摄装置35的姿态信息发送至所述主控板37。所述拍摄装置35通过所述信号线39与无人机的图传模块连接，用于将所述拍摄装置35获取的航拍数据传输给无人机的图传模块。所述信号线39在所述第一导向通道411、所述第二导向通道421、所述第一电机32连接轴323的所述第一中心通孔3231、所述第二电机33连接轴333的所述第二中心通孔3331以及所述第三电机34连接轴343的所述第三中心通孔3431内穿设。
在上述实施例的基础上，设置所述第一电机32的连接轴323为航向轴，所述第二电机33的连接轴333为横滚轴，所述第三电机34的连接轴343为俯仰轴。本实施方式中，所述第一电机32于航向轴的旋转范围为+340°～-340°，所述第二电机33于横滚轴的旋转范围为+40°～-220°，所述第三电机34于俯仰轴的旋转范围为+45°～-135°。航向、横滚和俯仰为相互垂直的三个轴。本发明实施例可以实现所述拍摄装置35在三个自由度上进行拍摄角度和/或位置的调整。需要说明的是，在其他实施方式中，还可以设置所述第一电机32于航向轴的旋转范围为+360°～-360°，所述第二电机33于横滚轴的旋转范围为+360°～-360°，所述第三电机34于俯仰轴的旋转范围为+360°～-360°，本发明实施例对上述旋转范围不做限制。
本发明通过将所述信号线39在所述第一电机32连接轴323的所述第一中心通孔3231、所述第二电机33连接轴333的所述第二中心通孔3331、所述第三电机34连接轴343的所述第三中心通孔3431、所述第一连接臂41的所述第一导向通道411以及所述第二连接臂42的所述第二导向通道421内穿设，可以避免所述信号线39裸露在所述云台300外部。此外，由于所述信号线39设置在各导向通道(第一导向通道411和第二导向通道421)和各中心通孔(第一中心通孔3231、第二中心通孔3331和第三中心通孔3431)内，所述信号线39可以不用随着各电机的转动而缠绕，也无需预留设定长度的所述信号线39以配合各电机的转动，有效节省了信号线材料。
图3示例性的将所述主控板37设置在所述第三电机34上，并非对本发明的限制，在其他实施方式中，所述主控板37可以设置在所述云台300的任意一个电机上，例如可以设置在所述第一电机32上。其中，所述拍摄装置35可以是相机、摄像机等。
需要说明的是，当云台的电机中不包含驱动板时，主控板可以通过所述信号线与所述电机的定子电性连接。此外，本发明提供的云台中的所有电机可以共用一个驱动板，该驱动板可以固定连接在云台中的任意一个电机上。即，云台中只有一个电机设置有驱动板，该驱动板驱动云台中的所有电机转动。
需要说明的是，上述信号线包括高清信号线、控制信号线以及反馈信号线。所述高清信号线传输拍摄装置获取的航拍数据。所述控制信号线用于传输对各电机的驱动控制信号、对拍摄装置的拍摄模式控制信号等。所述反馈信号线用于传输拍摄装置的姿态信息以及各电机的角度和/或位置信息等。
请参阅图4，控制***400包括图传模块40、第一电机32、第二电机33、第三电机34、主控板37以及拍摄装置35。其中，所述拍摄装置35借由高清信号线与无人机的图传模块40连接并与该主控板37电性连接。第一驱动板324、第二驱动板334以及第三驱动板344分别借由反馈信号线与主控板37连接。惯性测量模块38借由反馈信号线与主控板37连接。当拍摄装置35移动时，惯性测量装置38感测拍摄装置35的姿态，并通过反馈信号线传输给主控板37。主控板37根据接收的拍摄装置35的姿态信息产生控制指令，并通过控制信号线分别向第一驱动板324、第二驱动板334以及第三驱动板344发送控制指令。第一驱动板324、第二驱动板334以及第三驱动板344根据相应的控制指令分别驱动自身对应的电机(第一电机32、第二电机33和第三电机34)转动。此外，第一磁编码器325、第二磁编码器335以及第三磁编码器345分别测量自身对应电机的角度和/或位置信息，然后经由第一驱动板324、第二驱动板334以及第三驱动板344通过反馈信号线发送给主控板37。主控板37根据接收的各电机的角度和/或位置信息再次向第一驱动板324、第二驱动板334以及第三驱动板344发送控制指令，调整各电机的转动，最终实现精确控制拍摄装置35在拍摄作业中的角度和位置。
综上所述，本发明电机的连接轴设置有中心通孔，可使信号线直接由电机内部穿设，有效避免了信号线在外部的缠绕。同时，通过信号线(包括高清信号线、控制信号线以及反馈信号线)穿设于各电机及导向通道内，进而使线路变短，有效节省了信号线材料。此外，由于连接于拍摄装置与无人机之间的高清信号线的长度越长对图像传输信号的衰减越大，所以线路变短还提高了影像高清图传的效果。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种云台，其特征在于：
包括信号线、至少两个电机以及连接相邻两个所述电机之间的连接臂；其中，与固定座相连的电机为首位电机，与拍摄装置固定相连的电机为尾位电机；各所述电机的定子上固定设置有相应的驱动板；所述云台还包括一主控板，用于根据向各所述电机提供驱动信号；所述主控板设置于所述尾位电机的转子上；
各所述电机还包括连接轴，其转子与连接轴固定连接，所述连接轴通过轴承与其定子转动连接，且沿所述连接轴的轴向方向设置有中心通孔；
所述信号线包括：第一信号线、第二信号线和第三信号线；所述主控板通过所述第一信号线与所述拍摄装置相连，以控制所述拍摄装置的拍摄模式；所述主控板通过所述第二信号线，按照从所述尾位电机到所述首位电机的连接顺序，依次与各所述电机的驱动板相连，以向各所述电机的驱动板提供驱动控制信号；在所述拍摄装置与无人机内的图传模块之间设置第三信号线，所述第三信号线为高清信号线，用于将所述拍摄装置获取的航拍数据直接传输至所述图传模块；
所述连接臂内部设置有导向通道，所述信号线在所述导向通道和所述连接轴的中心通孔内穿设；所述电机的旋转范围为+360°到-360°。
2.根据权利要求1所述的云台，其特征在于：所述驱动板与所述电机的定子电性连接。
3.根据权利要求2所述的云台，其特征在于：所述电机还包括磁编码器，所述磁编码器与所述驱动板电性连接。
4.根据权利要求1所述的云台，其特征在于：多个所述电机的连接轴轴向方向相互垂直。
5.根据权利要求4所述的云台，其特征在于：所述主控板通过所述信号线与所述电机的定子电性连接。
6.根据权利要求1所述的云台，其特征在于：所述云台中的所述电机共用一个驱动板，所述驱动板固定连接在所述云台中的任一所述电机上。
7.根据权利要求4所述的云台，其特征在于：所述云台还包括惯性测量装置，所述惯性测量装置与所述主控板电性连接，并且固定在与所述拍摄装置连接的所述电机上。
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