[发明专利]一种仿颈椎式云台机构及其电机控制方法

权利要求书

1.一种仿颈椎式云台机构，其特征在于：所述仿颈椎式云台机构包括有垂直升降组件(1)、水平旋转组件(2)和角度调节组件(3)； 

垂直升降组件(1)包括有直流步进电机(10A)、丝杠外罩(1A)、丝杠导轨(1B)、丝杠滑块(1C)、滚珠丝杠(1D)、上挡板(1E)、下挡板(1F)、A底座(1G)、B底座(1H)、支撑柱(1J)； 

丝杠外罩(1A)为一端有挡板的空心结构体；丝杠外罩(1A)的上端设有上壳板(1A1)，上壳板(1A1)上设有CA螺纹孔(1A2)和CA通孔(1A3)； 

丝杠外罩(1A)体上设有多个减重孔(1A6)； 

丝杠外罩(1A)的A竖板(1A4)上设有用于与丝杠滑块(1C)固定用的CB通孔(1A5)，CB通孔(1A5)用于螺钉穿过后连接在丝杠滑块(1C)一侧面板的CB螺纹孔(1C1)中； 

丝杠外罩(1A)的B竖板(1A7)上设有用于与丝杠滑块(1C)固定用的CC通孔(1A8)，CC通孔(1A8)用于螺钉穿过后连接在丝杠滑块(1C)另一侧面板的螺纹孔中； 

A底座(1G)上设有AA通孔(1G1)、AB通孔(1G2)、AC通孔(1G3)和AA螺纹孔(1G4)，所述AA通孔(1G1)为带有阶梯台的通孔；AA通孔(1G1)用于放置支撑柱(1J)的上端；AB通孔(1G2)用于A直流伺服电机(10B)的输出轴穿过；AC通孔(1G3)用于安装AB滚珠轴承(2L)；AA螺纹孔(1G4)用于与套筒(2F)的外凸台(2F1)上的沉头通孔(2F2)对齐，且通过螺钉固定； 

B底座(1H)上设有BA通孔(1H1)、CC通孔(1H3)、BA螺纹孔(1H4)和减重孔(1H5)，所述BA通孔(1H1)为带有阶梯台的通孔；BA通孔(1H1)用于放置支撑柱(1J)的下端；BC通孔(1H3)用于安装AC滚珠轴承(2M)；BA螺纹孔(1H4)用于与丝杠外罩(1A)的上壳板(1A1)上的CA螺纹孔(1A2)对齐，且通过螺钉固定； 

支撑柱(1J)设计为两端带有收缩段的圆柱结构；支撑柱(1J)的上端设有BB螺纹孔(1J1)，支撑柱(1J)的下端设有BC螺纹孔； 

水平旋转组件(2)包括有A直流伺服电机(10B)、A光电编码器(10C)、齿轮轴(2A)、传动轴(2B)、从动齿轮(2C)、主动齿轮(2D)、套筒盖(2E)、套筒(2F)、 AA联轴器(2G)、AB联轴器(2H)、AC联轴器(2J)、AA滚珠轴承(2K)、AB滚珠轴承(2L)、AC滚珠轴承(2M)、齿轮轴套(2N)； 

A光电编码器(10C)安装在A直流伺服电机(10B)上，A直流伺服电机(10B)的壳体固定在A底座(1G)上，A直流伺服电机(10B)的输出轴上连接有主动齿轮(2D)，主动齿轮(2D)与从动齿轮(2C)啮合； 

齿轮轴(2A)为多段阶梯式轴承；齿轮轴(2A)从上至下分别为A圆柱段(2A1)、B圆柱段(2A2)、C圆柱段(2A3)、D圆柱段(2A4)、E圆柱段(2A5)、F圆柱段(2A6)、G圆柱段(2A7)；A圆柱段(2A1)上套接有AC联轴器(2J)；B圆柱段(2A2)上套接有AB轴承端盖(2L1)，AB轴承端盖(2L1)固定在A底座(1G)的上面板；C圆柱段(2A3)上套接有AB滚珠轴承(2L)，即AB滚珠轴承(2L)放置在A底座(1G)的AC通孔(1G3)内，AB滚珠轴承(2L)的内圈固定安装在C圆柱段(2A3)上，AB滚珠轴承(2L)的外圈与AC通孔(1G3)卡紧；D圆柱段(2A4)上套接有轴套(2N)；E圆柱段(2A5)上套接有从动齿轮(2C)；F圆柱段(2A6)上套接有AC滚珠轴承(2M)，即AC滚珠轴承(2M)放置在B底座1H的BC通孔(1H3)内，AC滚珠轴承(2M)的内圈固定安装在F圆柱段(2A6)上，AC滚珠轴承(2M)的外圈与BC通孔(1H3)卡紧；G圆柱段(2A7)上套接有AC轴承端盖(2M1)，AC轴承端盖(2M1)固定在B底座(1H)的下面板；所述D圆柱段(2A4)上设有键槽，该键槽用于安装平键，轴套(2N)通过平键卡紧在齿轮轴(2A)上； 

传动轴(2B)为两端有收缩段的轴承；传动轴(2B)的上端部设有用于安装AA联轴器(2G)的上缩段(2B1)，所述上缩段(2B1)上设有键槽，AA联轴器(2G)通过平键与传动轴(2B)的上端卡紧，传动轴(2B)的下端部设有用于安装AB联轴器(2H)的下缩段(2B2)； 

套筒(2F)为空心结构；套筒(2F)的中心为通孔(2F4)；套筒(2F)的上端设有内凸台(2F5)，内凸台(2F5)上设有螺纹盲孔(2F3)；套筒(2F)的下端设有外凸台(2F1)，外凸台(2F1)上设有沉头通孔(2F2)；套筒(2F)的外凸台(2F1)固定在A底座(1G)的上面板； 

角度调节组件(3)包括有B直流伺服电机(10D)、B光电编码器(10E)、C直流伺服电机(10F)、C光电编码器(10G)、A摄像头(9A)、B摄像头(9B)、俯仰旋转架(3A)、水平旋转架(3B)、角度调节架(3C)、C电机安装座(3D)、B电机安装座 (3E)、A限位座(3F)、B限位座(3G)、BA滚珠轴承(3H)、BB滚珠轴承(3J)、BC滚珠轴承(3K)、BD滚珠轴承(3L)、BA联轴器(3H1)、BB联轴器(3J1)、BC联轴器(3K1)、BD联轴器(3L1)； 

B光电编码器(10E)安装在B直流伺服电机(10D)上，B直流伺服电机(10D)的壳体固定在B电机安装座(3E)上，B电机安装座(3E)固定在水平旋转架(3B)的一侧的A立板上； 

C光电编码器(10G)安装在C直流伺服电机(10F)上，C直流伺服电机(10F)的壳体固定在C电机安装座(3D)上，C电机安装座(3D)固定在俯仰旋转架(3A)的上边框上； 

俯仰旋转架(3A)为框架结构；俯仰旋转架(3A)上设有上边框(3A1)、下边框(3A2)、左边框(3A3)和右边框(3A4)； 

上边框(3A1)的外部设有A凸台(3A11)，A凸台(3A11)上设有用于放置BA滚珠轴承(3H)的上通孔(3A12)，A凸台(3A11)上安装有C电机安装座(3D)；BA联轴器(3H1)固定在上边框(3A1)的下板面上；BA滚珠轴承(3H)的外圈与上通孔(3A12)卡紧，BA滚珠轴承(3H)的内圈套接在BA联轴器(3H1)上；BA联轴器(3H1)与C直流伺服电机(10F)的输出轴连接； 

下边框(3A2)的外部设有B凸台(3A21)，B凸台(3A21)上设有用于放置BB滚珠轴承(3J)的下通孔(3A22)，B凸台(3A21)上安装有BB滚珠轴承(3J)的端盖(3J2)；BB滚珠轴承(3J)的外圈与下通孔(3A22)卡紧，BB滚珠轴承(3J)的内圈套接在BB联轴器(3J1)上； 

左边框(3A3)的外部设有C凸台(3A32)，C凸台(3A32)的中心部位设有A沉头腔(3A31)，A沉头腔(3A31)内安装有BD联轴器(3L1)；BD联轴器(3L1)上套接有BD滚珠轴承(3L)，BD滚珠轴承(3L)的外圈与水平旋转架(3B)的A立板(3B2)上的A轴承孔(3B4)卡紧； 

右边框(3A4)的外部设有D凸台(3A42)，D凸台(3A42)的中心部位设有B沉头腔(3A41)，B沉头腔(3A41)内安装有BC联轴器(3K1)；BC联轴器(3K1)上套接有BC滚珠轴承(3K)，BC滚珠轴承(3K)的外圈与水平旋转架(3B)的B立板(3B3)上的B轴承孔(3B5)卡紧； 

水平旋转架(3B)上设有连接板(3B1)、A立板(3B2)和B立板(3B3)；所述 连接板(3B1)上设有C沉头腔(3B6)，在该C沉头腔(3B6)内放置螺钉，螺钉穿过C沉头腔(3B6)后连接要AA联轴器(2G)上，即实现了水平旋转架(3B)与AA联轴器(2G)的固定；所述A立板(3B2)上设有A轴承孔(3B4)，该A轴承孔(3B4)用于放置BD滚珠轴承(3L)，即BD滚珠轴承(3L)的外圈与A轴承孔(3B4)固定，BD滚珠轴承(3L)的内圈套接在BD联轴器(3L1)上；所述B立板(3B3)上设有B轴承孔(3B5)，该B轴承孔(3B5)用于放置BC滚珠轴承(3K)，即BC滚珠轴承(3K)的外圈与B轴承孔(3B5)固定，BC滚珠轴承(3K)的内圈套接在BC联轴器(3K1)上； 

角度调节架(3C)上设有摄像头安装板(3C1)、上支撑臂(3C2)和下支撑臂(3C3)； 

所述摄像头安装板(3C1)上设有镜头A通孔(3C11)、镜头B通孔(3C13)、A限位调节孔(3C12)和B限位调节孔(3C14)；镜头A通孔(3C11)用于放置A摄像头(9A)；镜头B通孔(3C13)用于放置B摄像头(9B)；A限位调节孔(3C12)上安装有A限位座(3F)，B限位调节孔(3C14)上安装有B限位座(3G)； 

所述上支撑臂(3C2)上设有用于安装BA联轴器(3H1)的D沉头腔(3C21)； 

所述下支撑臂(3C3)上设有用于安装BB联轴器(3J1)的D限位孔。