CN102621995A-国家精准农业航空中心-华南农业大学.PDF

(19)中华人民共和国国家知识产权局 *CN102621995A* (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 102621995 A (43)申请公布 日 2012.08.01 (21)申请号 201210101897.8 (22)申请 日 2012.04.09 (71)申请人 华南农业大学 地址 510642 广东省广州市天河区五山路 483 号 (72)发明人 张铁民 尹选春 张征 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人 杨晓松 (51) Int.C l. G05D 3/12 (2006.01) H04N 7/18 (2006.01) H04N 5/232 (2006.01) 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 5 页 权利要求书2 页 说明书6 页 附图5 页 (54) 发明名称 一种框架式三自由度云台控制系统及其控制 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种框架式三自由度云台控制 系统及其控制方法，该系统包括外、中、内三个框 架、控制各个框架动作的电机、齿轮减速机构、用 于位置和速度检测的传感器模块。其特殊之处是 云台的方位微调和俯仰控制都是采用的稀土永磁 直流力矩电机直接驱动。外框架采用普通直流电 机和一对减速齿轮机构实现方位粗调，由稀土永 磁直流力矩电机直接驱动的中框架结构实现拍 摄装置的俯仰运动控制，由稀土永磁直流力矩电 机直接驱动的内框架结构实现拍摄装置的方位微 调。本发明还提供了一种基于上述系统的控制方 法。本发明机械强度大，抗振动特性好，稳像性能 好，结构简单、重量轻，适用于航空拍摄以及多种 A 航天应用。 5 9 9 1 2 6 2 0 1 N C CN 102621995 A 权 利 要 求 书 1/2 页 1. 一种框架式三自由度云台控制系统，其特征在于，包括第一支座安装板、第二支座安 装板、外框架驱动电机、齿轮减速机构、内框架稀土永磁直流力矩电机、中框架稀土永磁直 流力矩电机、传感器模块、内框架、中框架、外框架和电机控制模块，所述第一支座安装板与 外部固定连接，齿轮减速机构设置在第一支座安装板和第二支座安装板上，外框架设置在 第二支座安装板上，外框架驱动电机通过驱动齿轮减速机构进而驱动外框架进行方位角调 节 ；中框架与外框架连接，中框架稀土永磁直流力矩电机用于驱动中框架进行俯仰角调节 ； 内框架与中框架连接，内框架稀土永磁直流力矩电机用于驱动内框架进行方位角调节 ；传 感器模块包括3 组传感器，分别用于检测内框架、中框架、外框架的位置和转动速率，传感 器模块与电机控制模块相连，外框架驱动电机、内框架稀土永磁直流力矩电机、中框架稀土 永磁直流力矩电机均分别与电机控制模块相连，电机控制模块用于接收各个传感器信号并 根据信号向电机发出控制信号；内框架内固定设置一个安装板，检测装置固定安装在安装 板上。 2. 根据权利要求1 所述的框架式三自由度云台控制系统，其特征在于，所述外框架驱 动电机为直流电机 ；所述齿轮减速机构包括第一减速齿轮和第二减速齿轮，第一减速齿轮 和第二减速齿轮的传动比为65 ∶1-75 ∶1。.. 3. 根据权利要求1 所述的框架式三自由度云台控制系统，其特征在于，所述第二支座 安装板和外框架通过螺栓连接 ；外框架驱动电机设置在第二支座安装板上； 所述用于检测外框架位置和转动速率的位置传感器和速率传感器均固定设置在外框 架中轴线与第一支座安装板的交点处。 4. 根据权利要求1 所述的框架式三自由