[发明专利]同心轴的双轴云台系统及其供电链路和角度调整控制方法

说明书

本发明涉及同心轴的双轴云台系统及其供电链路和角度调整控制方法，属于自动控制技术领域，解决了现有双轴云台结构复杂、体积大、重心高、所承载的负载运行稳定性差的技术问题。双轴云台系统包括控制器、驱动器和双轴云台；双轴云台包括俯仰角调整组件和航向角调整组件；俯仰角调整组件包括同心内轴；航向角调整组件包括同心外轴；同心内轴与同心外轴间隙配合；控制器通过驱动器控制俯仰角调整组件和航向角调整组件做角度调整。本发明的双轴云台系统能保证负载稳定运行，双轴云台传动设计精巧，使得其结构简单、体积小、重心低；本发明的供电链路和角度调整控制方法可以排除信号干扰、提高负载运行稳定性。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种同心轴的双轴云台系统及其供电链路和角度调整控制方法。

背景技术

目前，双轴云台广泛应用于户外监测、厂区巡检、无人飞行等领域。根据云台所连接的负载，可分为轻载云台和重载云台；根据驱动形式，可分为电机直驱形式、皮带传动形式和涡轮蜗杆传动等形式。

常用的双轴云台结构如图1所示，核心是利用两台分立设置的电机，仰俯角电机和航向角电机，分别对云台的航向（yaw）和俯仰（pitch）进行角度调节，从而完成负载设备的航向与俯仰角度的调整。

目前常用的双轴云台的供电线路中，一般采用电源通过滑环同时向负载和双轴云台供电，供电线路示意图如图2。这种供电路径设计，滑环承载较大，对滑环要求很高。

目前，常用的双轴云台的控制系统，如图3所示，通常是控制端下发的指令均通过滑环再传递给负载和双轴云台。由于供电线路和控制线路均通过滑环，滑环处向负载传输的信号和向双轴云台传输的信号会产生互扰，从而造成负载的运动形式出现失误。

现有技术的俯仰角的调节多使用齿轮减速器传递结构，具有减速比大、负载能力强等特点。但是，目前的双轴云台，特别是重载云台，由于两台电机需要分别安装，各自都需要自己的安装结构和传动系统，造成双轴云台结构庞杂，体积和重量都不能很好地满足使用要求。同时还存在以下问题：

1、从结构安排和线路布设方面考虑，双轴云台负责角度调整的结构和角度驱动电机位于云台主体结构一侧，重心偏离轴线，需要额外增加配重以调整重心位置，从而导致主体结构质量和外形尺寸的进一步增加；负载相较自重比较小；

2、云台电机和减速器均布置在舱内，显著高出安装面，云台稳定性和抗扰性差；在受到倾覆力矩时，负载与云台重心同侧布局会放大双轴云台的倾覆效应，导致稳定性差，负载能力差等问题；

3、滑环要同时传输云台电机和负载设备的供电与通讯，由于云台电机功率大，瞬时功耗高，滑环传输负担重，容易对负载设备信号传输产生干扰，从而导致数据传输错误。

有效减小双轴云台的体积、优化双轴云台的重心、排除信号干扰、提高负载运行稳定性，是云台控制技术领域非常迫切的需求。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种同心轴的双轴云台系统及其供电链路和角度调整控制方法，以解决目前双轴云台结构复杂、体积大、重心高，负载运行稳定性差的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种同心轴的双轴云台系统，用于负载的角度调整，包括控制器、驱动器、双轴云台；所述双轴云台包括俯仰角调整组件和航向角调整组件；所述俯仰角调整组件包括同心内轴；所述航向角调整组件包括同心外轴；所述同心外轴连接在同心内轴的外壁上；所述控制器通过驱动器控制所述俯仰角调整组件和航向角调整组件做出角度调整。

进一步的，所述负载连接所述双轴云台输出端。

进一步的，所述俯仰角调整组件包括俯仰驱动单元和俯仰执行单元；所述俯仰驱动单元和俯仰执行单元通过齿轮副连接。

进一步的，所述俯仰驱动单元包括俯仰角电机、所述同心内轴和第一斜锥齿轮。