[实用新型]一种无人机搭载的云台结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，具体涉及一种无人机搭载的云台结构。

背景技术

近年来随着航空技术的迅猛发展，无人机以其高可靠、高效率、低成本、低风险为特点，迅速地在航拍领域发展起来。而要将无人机应用于航拍领域中，其需要解决的是采集和处理高清图像信息的问题，而在采集的过程中，如何为图像采集单元提供高可靠性运动补偿载体-云台将是重点，云台的优劣将成为无人机稳定性的一大考验。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述不足，提供一种无人机搭载的云台结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无人机搭载的云台结构，包括云台的机械结构和内部的控制单元，机械结构包括滚转电机控制单元、俯仰电机控制单元、图像采集单元和平台，平台设置在滚转电机控制单元上部，俯仰电机控制单元设置在滚转电机控制单元前部，图像采集单元设置在俯仰电机控制单元前部，控制单元包括主控制单元、云台控制单元、遥控接收机、航向驱动单元和姿态测量单元，遥控接收机和图像采集单元分别连接云台控制单元，云台控制单元通过第一CAN总线连接主控制单元，云台控制单元通过第二CAN总线分别连接航向驱动单元、滚转电机控制单元、俯仰电机控制单元和姿态测量单元，航向驱动单元、滚转电机控制单元和俯仰电机控制单元都包括相同的电机驱动单元。

电机驱动单元包括驱动电路、永磁同步电机、光电码盘、电流传感器和主驱动单元，驱动电路分别连接永磁同步电机和电流传感器，永磁同步电机连接光电码盘，电流传感器和光电码盘分别连接主驱动单元。

姿态测量单元包括测量CPU和测量传感器，测量CPU连接测量传感器。

主驱动单元采用TMS320F2803的DSP芯片。

本实用新型具有如下有益的效果：

本实用新型设计合理，使用方便，云台控制精度高，控制稳定，能够满足对无人机图像采集的要求，有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的机械结构示意图；

图2为本实用新型的电路结构图；

图3为本实用新型的电机驱动单元结构图；

图4为本实用新型的姿态测量单元结构图；

图5为本实用新型的驱动电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如图1和图2所示，一种无人机搭载的云台结构，包括云台的机械结构和内部的控制单元，机械结构包括滚转电机控制单元1、俯仰电机控制单元2、图像采集单元3和平台4，平台4设置在滚转电机控制单元1上部，俯仰电机控制单元2设置在滚转电机控制单元1前部，图像采集单元3设置在俯仰电机控制单元2前部，控制单元包括主控制单元 5、云台控制单元6、遥控接收机7、航向驱动单元8和姿态测量单元9，遥控接收机7和图像采集单元3分别连接云台控制单元6，云台控制单元6通过第一CAN总线10连接主控制单元5，云台控制单元6通过第二 CAN总线11分别连接航向驱动单元8、滚转电机控制单元1、俯仰电机控制单元2和姿态测量单元9，航向驱动单元8、滚转电机控制单元1 和俯仰电机控制单元2都包括相同的电机驱动单元。

如图3所示，电机驱动单元包括驱动电路12、永磁同步电机13、光电码盘14、电流传感器15和主驱动单元16，驱动电路12分别连接永磁同步电机13和电流传感器15，永磁同步电机13连接光电码盘14，电流传感器15和光电码盘14分别连接主驱动单元16。

如图4所示，姿态测量单元包括测量CPU17和测量传感器18，测量CPU17连接测量传感器18。

主驱动单元采用TMS320F2803的DSP芯片。

采用永磁同步电机带增量式光电码盘的定位驱动方案，使电机能精确定位到任意角度。通过CAN总线与主控连接后，云台主控将控制指令传输到电机驱动单元。为了达到高精度的视觉稳定效果，在云台相机单元安装姿态传感器模块，实时捕捉及反馈相机姿态、位置，从而使电机驱动单元能快速响应云台角度误差，提升成像质量。

驱动单元的反馈回路主要有电流反馈及码盘的位置反馈，其中电流反馈采用电阻式采样方法，利用外挂电阻进行电流检测，即在 MOSFET的接地极上串联0.01Ω检测电阻，电流的大小可由电阻两端的电压计算得到，实时采集电压值并输入到DSP控制器的ADC采样输入引脚，通过AD动态补偿的方法转化为目标的电流值。

由于云台系统需要精确的定位及快速响应的特性，必然需要对永磁同步电机采用电流位置双闭环控制。电流内环在伺服驱动器内进行，通过电流检测模块实时检测电机的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节。位置外环在驱动器和磁旋转编码器之间构建，环内 PID的输出作为电流环的设定，从而保证电机电流和转子位置能够很好地跟踪输入信号。