一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台

文档序号:18105 发布日期:2021-09-21 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台 (Novel full-sea-depth miniature intelligent cradle head based on piezoelectric drive ) 是由 王乐 俞航 陈思 王乃格 向家伟 于 2021-06-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台,包括云台壳体、摄像机以及照明机构,所述云台壳体内设置有与摄像机和照明机构传动连接的传动组件及用于驱动传动组件相对云台壳体绕y轴进行转动的第一压电电机,所述云台壳体连接有用于驱动其自身绕z轴进行转动的第二压电电机;本发明采用全开放式设计,结构紧凑,驱动更加稳定,体积小重量轻。(The invention discloses a novel full-sea-depth micro intelligent tripod head based on piezoelectric drive, which comprises a tripod head shell, a camera and an illuminating mechanism, wherein a transmission assembly in transmission connection with the camera and the illuminating mechanism and a first piezoelectric motor for driving the transmission assembly to rotate around a y axis relative to the tripod head shell are arranged in the tripod head shell; the invention adopts a fully open design, has compact structure, more stable driving, small volume and light weight.)

一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台

技术领域

本发明涉及水下云台设备领域,尤其涉及一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台。

背景技术

水下云台在深海高水压环境下需要对密封环节做特殊的处理从而保证云台的可靠性,传统的做法是利用耐压舱、动密封环节、压力补偿机构等结构和环节进行密封防水处理,但增加了云台的体积和重量,具有局限性,且较难实现万米深海的作业要求。

专利CN201310284450.3公开了一种深海摄像照明云台,包括摄像和照明机构、垂直回转机构、水平回转机构和回转支呈,所述摄像和照明机构固定在垂直回转机构上,所述回转支呈的顶部固定在所述垂直回转机构的底部,所述回转支呈的底部固定在所述水平回转机构的顶部,通过对设置的一组照明灯与摄像头进行水平回转或垂直转动,实现对同一目标的全角度和全方位的监测,节约了成本,提高了监测的有效性和可靠性。

上述结构复杂,整体结构复杂,需要增加密封结构,体积和重量较大。本发明具有结构简单,整体采用开放式结构,减小了云台的体积和重量,提高了云台在高水压环境下的适应性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足,而提供一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台。

为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台,包括云台壳体、摄像机以及照明机构,所述云台壳体内设置有与摄像机和照明机构传动连接的传动组件及用于驱动传动组件相对云台壳体绕y轴进行转动的第一压电电机,所述云台壳体连接有用于驱动其自身绕z轴进行转动的第二压电电机。

作为本发明的一种优选技术方案,所述第一压电电机和/或第二压电电机为中空旋转型压电电机。

作为本发明的一种优选技术方案,所述云台壳体包括横置部及连接部,所述连接部为横置部外周向一侧延伸形成,所述摄像机及照明机构分别位于横置部的两端,所述传动机构包括传动轴,所述传动轴位于横置部内且两端分别与摄像机和照明机构连接,所述第一压电电机设置于横置部一侧且输出端与传动轴相连接,所述第二压电电机设置于连接部一侧且输出端与连接部远离横置部的一端连接。

作为本发明的一种优选技术方案,所述照明机构包括LED灯组,所述LED灯组外设置有LED灯盖及LED灯罩,所述横置部接近照明机构一端径向向外延伸形成第一外环部,所述LED灯罩一端与第一外环部贴合且通过螺钉连接,所述LED灯盖与LED灯罩另一端贴合且通过螺钉连接,所述传动轴延伸至LED灯罩内且与LED灯组连接。

作为本发明的一种优选技术方案,所述LED灯组内腔接近传动轴一端凸起形成限位座,所述传动轴接近限位座一端部分设置有外螺纹,所述限位座贯穿设置有通孔,且通孔内设置有与外螺纹螺纹连接的内螺纹,所述LED灯罩与LED灯组贴合一端对应通孔处开设有限位槽,所述限位槽直径大于通孔直径,所述传动轴接近外螺纹一端外周设置有限位环,所述限位槽对限位环进行轴向限位。

作为本发明的一种优选技术方案,所述横置部接近摄像机一端径向向外延伸形成第二外环部,所述第一压电电机与第二外环部贴合且通过螺钉连接,所述传动轴远离照明机构一端贯穿第一压电电机的中空轴并延伸至摄像机上。

作为本发明的一种优选技术方案,所述LED灯盖及LED灯罩均使用高强度的透明亚克力板制作,便于水下作业。

作为本发明的一种优选技术方案,所述第二压电电机远离连接部一端设置有固定底座,所述固定底座整体呈工字形,且固定底座下端直径大于与连接部贴合一端直径。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1.传动轴右端连接着第一压电电机的输出端,同时连接着水下摄像机,左端穿过第一压电电机的中空轴以及云台壳体,进而连接LED光源,结构十分简单紧凑,可以实现光源摄像同方向工作;中空旋转型压电电机相较于传统电机,通过特殊涂层覆于中空旋转型压电电机的驱动界面,可以在水下实现全开放式驱动,满足全海深要求,基于压电电机驱动的的水下云台省略了传统水下云台的密封环节和电磁电机的减速机构,云台整体采用全开放式设计,当云台位于水中作业时,能够实现内外部压强一致,进而能够满足全海深设计要求,无须设计有关的密封结构,结构简单,减小了传统水下云台的体积和重量,同时能够较容易满足深海探测要求。

2.采用中空旋转型压电电机作为云台的驱动电机,结构紧凑,同时作为一种压电驱动电机,利用压电陶瓷激发定子振动,转子紧压驱动界面,利用定/转子之间的接触摩擦驱动转子进行旋转,运转更加可靠,同时通过有关的水下实验,可以实现以全开放式结构设计在水下工作,无需专门的密封环节,能够满足全海深水下作业要求。

附图说明

图1是本发明

具体实施方式

的爆炸图;

图2是本发明具体实施方式的立体图;

图3是本发明具体实施方式的剖视图;

图4是图3局部A的放大图。

附图标记:1、云台壳体;2、摄像机;3、照明机构;4、第一压电电机;5、第二压电电机;6、横置部;7、连接部;8、传动轴;9、LED灯盖;10、LED灯罩;11、LED灯组;12、第一外环部;13、限位座;14、外螺纹;15、通孔;16、限位槽;17、限位环;18、第二外环部;19、中空轴;20、固定底座。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例和附图,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

如图1、2所示的一种基于压电驱动的新型全海深微型智能云台,包括云台壳体1、摄像机2以及照明机构3,所述云台壳体1内设置有与摄像机2和照明机构3传动连接的传动组件及用于驱动传动组件相对云台壳体1绕y轴进行转动的第一压电电机4,所述云台壳体1连接有用于驱动其自身绕z轴进行转动的第二压电电机5,第一压电电机4和/或第二压电电机5为中空旋转型压电电机,采用中空旋转型压电电机作为水下云台的驱动结构,相较于传统电机,通过特殊涂层覆于中空旋转型压电电机的驱动界面,可以在水下实现全开放式驱动,满足全海深要求。其中,云台壳体1最大直径仅为25mm,整体尺寸仅为长110mm,高80mm,设计紧凑,相较于传统水下云台结构复杂度和体积均有所减小。

如图3所示,云台壳体1包括横置部6及连接部7,所述连接部7为横置部6外周向一侧延伸形成,所述摄像机2及照明机构3分别位于横置部6的两端,所述传动机构包括传动轴8,所述传动轴8位于横置部6内且两端分别与摄像机2和照明机构3连接,所述第一压电电机4设置于横置部6一侧且输出端与传动轴8相连接,所述第二压电电机5设置于连接部7一侧且输出端与连接部7远离横置部6的一端连接。

如图3所示,照明机构3包括LED灯组11,所述LED灯组11外设置有LED灯盖9及LED灯罩10,所述横置部6接近照明机构3一端径向向外延伸形成第一外环部12,所述LED灯罩10一端与第一外环部12贴合且通过螺钉连接,所述LED灯盖9与LED灯罩10另一端贴合且通过螺钉连接,所述传动轴8延伸至LED灯罩10内且与LED灯组11连接,采用此结构实现LED灯组11与水下摄像机2同步转动,实现深海同步照明摄像功能;其中,LED灯盖9以及LED灯罩10采用高强度透明亚克力材质制成。

如图3、4所示,LED灯组11内腔接近传动轴8一端凸起形成限位座13,所述传动轴8接近限位座13一端部分设置有外螺纹14,所述限位座13贯穿设置有通孔15,且通孔15内设置有与外螺纹14螺纹连接的内螺纹,所述LED灯罩10与LED灯组11贴合一端对应通孔15处开设有限位槽16,所述限位槽16直径大于通孔15直径,所述传动轴8接近外螺纹14一端外周设置有限位环17,所述限位槽16对限位环17进行轴向限位,螺杆通过外螺纹14与限位座13内螺纹旋合对LED灯组11进行固定,螺杆旋合至一定距离后,限位槽16与限位环17相抵,起到反馈的作用。

如图3所示,横置部6接近摄像机2一端径向向外延伸形成第二外环部18,所述第一压电电机4与第二外环部18贴合且通过螺钉连接,所述传动轴8远离照明机构3一端贯穿第一压电电机4的中空轴19并延伸至摄像机2上。

如图3所示,第二压电电机5远离连接部7一端设置有固定底座20,所述固定底座20整体呈工字形,且固定底座20下端直径大于与连接部7贴合一端直径。

工作原理:传动轴8右端连接着第一压电电机4的输出端,同时连接着水下摄像机2,左端穿过第一压电电机4的中空轴19以及云台壳体1,进而连接LED光源,结构十分简单紧凑,可以实现光源摄像同方向工作;基于压电电机驱动的的水下云台省略了传统水下云台的密封环节和电磁电机的减速机构,云台整体采用全开放式设计,当云台位于水中作业时,能够实现内外部压强一致,进而能够满足全海深设计要求,无须设计有关的密封结构,结构简单,减小了传统水下云台的体积和重量,能够较容易满足深海探测要求。

通过采用中空旋转型压电电机作为云台的驱动电机,结构紧凑,同时作为一种压电驱动电机,利用压电陶瓷激发定子振动,转子紧压驱动界面,利用定/转子之间的接触摩擦驱动转子进行旋转,运转更加可靠,同时通过有关的水下实验,可以实现以全开放式结构设计在水下工作,无需专门的密封环节,能够满足全海深水下作业要求。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之 “上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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