[发明专利]精密测角云台

说明书

【技术领域】

本发明涉及精密测量技术领域，尤其涉及一种配置位置传感器的测角云台装置。

【背景技术】

目前技术监控系统中常用的云台，在测量监控目标的方位角和俯仰角时，只能凭借云台马达的转动圈数进行计算。由于马达有失步现象和齿轮空回等弊端，往往导致监控获取的方位角和俯仰角数据误差较大。

就水平方向上的方位角而言，误差清除需马达旋转到归零位，但工作期间又不一定能运转到归零位，每次所谓的“归零”都存在实际上的误差，这样长时间运行累积导致数据误差也将越来越大。而在垂直方向上的俯仰角而言，是通过扇形齿轮俯仰摆动计算角度，齿轮回空会导致实际角度与计算角度存在误差，所以方位角和俯仰角两个方面互相影响和叠加，导致整体偏差值较大。现有云台技术已经不能满足高精度定位要求。

云台的定位性能在技术监控系统中具有重要作用，其定位性能的好坏直接影响着监控目标位置的精确与否。

【发明内容】

本发明针对上述问题，提供一种解决误差较大、归零不准确问题的精密测角云台。该精密云台通过采用高精密码盘绝对值光电角度编码器，实时测量摄像机光轴、水平面夹角和方位基准夹角，从而大大地提高了摄像机位置监控定位精度。

一种精密测角云台，其特征在于，该云台包括以下结构：底座、水准气泡、挂臂、方位旋转机构、俯仰运动机构和摄像机安装机构，

底座：支撑和承载其他部件安装固定于其上，水准气泡安装在底座上；

方位旋转机构：包括方位驱动组件以及方位角度传感器，方位驱动组件安装在底座之上，方位角度传感器与方位驱动组件装配在一起；

俯仰运动机构：包括俯仰驱动组件以及俯仰角度传感器，俯仰运动机构安装在方位驱动组件的传动末端上；

在方位旋转机构之上设置了一对挂臂，该挂臂支撑摄像机本身，以及在两侧挂臂上分别架设安装俯仰驱动组件以及俯仰角度传感器；

摄像机安装机构：摄像机安装机构通过方位驱动组件和俯仰驱动组件传动控制，通过挂臂安装在俯仰驱动组件的传动末端；摄像机及其他拍摄扫描设备安装在摄像机安装机构上。

该方位驱动组件包括马达、蜗轮蜗杆、方位转轴，其中马达驱动蜗杆，蜗杆蜗轮传动配合，通过蜗轮的轮齿与带有齿轮的方位转轴啮合传动；而方位转轴通过轴配合与方位角度传感器的角度编码器保持同角度转动连接关系。

该俯仰驱动组件包括马达、蜗轮蜗杆、齿轮组，其中马达驱动蜗杆，蜗杆蜗轮传动配合，蜗轮传动给齿轮组，通过齿轮组带动摄像机安装机构俯仰摆动；摄像机安装机构俯仰转动同步带动俯仰角度传感器的角度编码器。

其中齿轮组包括一级传动齿轮和扇形齿轮，该一级传动齿轮与蜗轮同轴，扇形齿轮的扇形角与摄像机最大俯仰角度对应。

该方位角度传感器包括方位角度编码器、方位角光电转换器；该俯仰角度传感器包括俯仰角编码器、俯仰角光电转换器、光发射管、齿轮组、俯仰转轴和弹簧。

该方位角度编码器为高精密码盘绝对值角度编码器，而该俯仰角编码器为多码盘绝对值光电角度编码器。

所述高精密码盘绝对值角度编码器有一级编码盘，所述编码器，由金属编码器码盘、玻璃编码器码盘或聚酯薄膜编码器码盘按二进制码或格雷码刻录而成，编码盘固定在方位转轴上，其编码最大数取决于最大分辨率。

所述多码盘绝对值光电角度编码器有俯仰角编码盘和俯仰角倍率编码盘，由金属编码器码盘、玻璃编码器码盘或聚酯薄膜编码器码盘按二进制码或格雷码刻录而成，俯仰角倍率编码盘固定在俯仰转轴上，其编码最大数取决于齿轮组变比；俯仰角编码盘固定在最末一级齿轮盘上，其编码最大数取决于最大分辨率，最终角度读数由两个编码盘读数确定。

在底座上设有水准气泡。使用两个水准气泡互相之间呈90°角放置。

其中马达包括步进电机或直流电机。

本发明所涉及的精密测角云台，通过方位驱动组件和俯仰驱动组件，分别完成高精度水平角度转动和俯仰摆动，并通过配套的角度传感器，实时测量转动的角度，能够精密定位监控点位置。

【附图说明】

图1是本发明精密测角云台的主结构示意图；

图2是本发明精密测角云台的内部传动机构示意图；

图3是本发明精密测角云台的方位旋转机构示意图；

图4是本发明精密测角云台的俯仰运动机构示意图；

图5是本发明精密测角云台的俯仰驱动组件示意图；