[发明专利]一种水下云台装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下作业设备，具体涉及一种带角度闭环控制的水下云台装置及控制方法。

背景技术

水下云台能够增加水下摄像机的观测范围，在水下机器人等水下作业装备中被广泛应用。水下云台通常采用直流电机作为动力源，从而需要考虑直流电机及其控制单元的密封性问题。现有的水下云台大多采用动密封结构，其转动输出轴处的密封可靠性通常较低，且动密封结构通常会增加能源损耗，无法满足水下云台的低功耗、高可靠性等要求。

发明内容

本发明提供一种水下云台装置及控制方法，解决动密封结构的问题，提高可靠性。

为实现上述目的，本发明提供一种水下云台装置，其特点是，该装置包含：

密封壳体；

直流减速电机，其设置于密封壳体中，用于输出云台转动的动力；

角度控制单元，其设置于密封壳体中，并与直流减速电机电路连接，通过控制直流减速电机，调节云台转动角度的方向和大小；

动力传动单元，其包含相互匹配的磁耦合联轴器内转子和磁耦合联轴器外转子；磁耦合联轴器内转子设置于密封壳体内，与直流减速电机的输出轴机械连接；磁耦合联轴器外转子设置于密封壳体外，与设置在云台上的外接设备机械连接；

上述直流减速电机的转动输出带动磁耦合联轴器内转子旋转，磁耦合联轴器内转子通过磁力作用带动密封壳体外的磁耦合联轴器外转子，磁耦合联轴器外转子带动云台上连接的外接设备旋转。

上述角度控制单元包含：

旋转变压器，其内转子过盈连接直流减速电机的输出轴，检测直流减速电机的转动状态，输出检测信号；

旋转变压器解码板，其输入端电路连接旋转变压器，接收旋转变压器输出的检测信号，解码后传输至电机控制模块；

电机控制模块，其输入端电路连接旋转变压器解码板，输出端电路连接直流减速电机；电机控制模块根据旋转变压器解码板的输出得到云台实际角度，根据云台实际角度与预设的云台期望角度之间的偏差，控制直流减速电机启停或正反转，从而减小云台实际角度与云台期望角度之间的偏差。

上述电机控制模块包含：

单片机，其输入端电路连接旋转变压器解码板的输出，解算出直流减速电机的电机输出轴位置和云台实际角度，根据云台实际角度与预设的云台期望角度之间的偏差，输出直流减速电机控制指令；

继电器电路，其输入端电路连接单片机的输出，输出端电路连接直流减速电机，根据直流减速电机控制指令控制直流减速电机启停或正反转。

上述水下云台装置还包含有水密连接器，该水密连接器设置于密封壳体侧壁上，穿过密封壳体的侧壁并与其密封连接；电机控制模块和外接设备通过水密连接器通信连接，形成闭环控制。

上述动力传动单元机械连接有外部连接辅助机构，通过外部连接辅助机构与设置在云台上的外接设备机械连接并带动外接设备转动。

上述外部连接辅助机构包含：

主转动件，其与动力传动单元的磁耦合联轴器外转子固定连接，由磁耦合联轴器外转子带动主转动件旋转；

从转动组件，其活动连接于密封壳体外，可自由转动；

支架，其分别与主转动件和从转动组件固定连接，外接设备固定连接在支架上，磁耦合联轴器外转子通过主转动件带动支架旋转，以带动外接设备转动。

上述密封壳体包含：

两端开口的密封舱，及分别密封设置于密封舱两端开口处的端盖和隔套；

上述直流减速电机、直流减速电机和磁耦合联轴器内转子设置于密封舱内；磁耦合联轴器内转子设置于隔套处，磁耦合联轴器外转子对应套设在隔套外。

一种上述水下云台装置的控制方法，其特点是，该方法包含：

角度控制单元检测直流减速电机的转动状态得出云台的实际转动角度；

角度控制单元控制直流减速电机的输出，减小云台实际角度与云台期望角度之间的偏差；

密封壳体内的直流减速电机的输出通过磁耦合联轴器内转子和磁耦合联轴器外转子之间的磁力作用传输至密封壳体外，从而调节云台实际角度。

上述角度控制单元控制直流减速电机的输出的方法包含：

角度控制单元判断云台实际角度与预设的云台期望角度的偏差是否小于0.5度；

若否，则控制直流减速电机7向靠近云台期望角度的方向转动，减小云台实际角度与云台期望角度之间的偏差；

若是，则控制直流减速电机7停止转动。