[发明专利]三轴微型云台及其控制方法

权利要求书

1.一种三轴微型云台，包括横滚轴组件、俯仰轴组件及偏航轴组件，其特征在于，所述横滚轴组件、俯仰轴组件及偏航轴组件上分别安装有微型直流电机和用于采集各轴角速度、加速度的IMU传感器，三个所述微型直流电机、三个IMU传感器分别与处理电路装置电连接，所述处理电路装置通过接收三个IMU传感器实时采集的各轴角速度与加速度数据实时控制横滚轴组件、俯仰轴组件上的微型直流电机转动。

2.根据权利要求1所述的三轴微型云台，其特征在于，三个所述微型直流电机均采用空心杯电机。

3.根据权利要求2所述的三轴微型云台，其特征在于，所述偏航轴组件上安装有用于采集偏航轴组件角度的微型磁编码器，所述微型磁编码器与所述处理电路装置电连接，所述处理电路装置通过读取微型磁编码器的角度数据和偏航轴组件上的IMU传感器的偏航角速度数据，实时控制偏航轴组件上的微型直流电机转动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的三轴微型云台，其特征在于，所述横滚轴组件、俯仰轴组件及偏航轴组件分别沿各自轴心线方向固定有所述微型直流电机。

5.根据权利要求4所述的三轴微型云台，其特征在于，所述横滚轴组件、俯仰轴组件及偏航轴组件分别包括一安装座，所述横滚轴组件、俯仰轴组件、偏航轴组件中任意两个相邻设置的组件之间通过其中一个微型直流电机的输出轴与另一个安装座连接固定。

6.根据权利要求5所述的三轴微型云台，其特征在于，远离无人机连接端的最外侧所述横滚轴组件或俯仰轴组件或偏航轴组件上安装有相机组件，所述相机组件与所述处理电路装置电连接，所述相机组件包括微型镜头模组及极细同轴线，所述极细同轴线的一端固定于微型镜头模组，另一端经过所连接的横滚轴组件或俯仰轴组件或偏航轴组件上的微型直流电机后固定于相邻的俯仰轴组件或偏航轴组件或横滚轴组件的微型直流电机上，并与所述处理电路装置电连接，所述处理电路装置实时获取微型镜头模组采集的视频数据。

7.根据权利要求6所述的三轴微型云台，其特征在于，所述微型镜头模组包括镜头及与镜头连接的PCB板，所述PCB板上集成有可实时检测微型镜头模组角速度和加速度的惯性测量单元。

8.根据权利要求7所述的三轴微型云台，其特征在于，所述PCB板上还集成有极细同轴线插座，所述极细同轴线与极细同轴线插座对接。

9.根据权利要求8所述的三轴微型云台，其特征在于，所述相机组件所连接的横滚轴组件或俯仰轴组件或偏航轴组件及与该组件相连接的组件上的两个所述微型直流电机上分别设置有卡槽，所述极细同轴线卡固于两个卡槽上。

10.根据权利要求9所述的三轴微型云台，其特征在于，所述相机组件安装于一固定座内，所述固定座与远离无人机连接端的最外侧所述横滚轴组件或俯仰轴组件或偏航轴组件上的微型直流电机输出轴连接，所述极细同轴线穿出所述固定座后卡固于两个所述卡槽上，所述极细同轴线上靠近其中一个卡槽且对应其所在的微型直流电机轴心位置的部位包扎有软胶，所述极细同轴线上靠近另一个卡槽且对应其所在的微型直流电机轴心位置的部位也包扎有软胶。

11.一种三轴微型云台控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

处理电路装置实时接收IMU传感器的三轴角速度和加速度数据；

处理电路装置实时解算出云台横滚和俯仰方向的姿态角，与处理电路装置预设的姿态角做比较，得到姿态角误差；

在姿态增稳的情况下预设姿态角度为零度，姿态角误差经过控制器运算输出；

输出量作为预设值与采集到的横滚、俯仰角速度做比较，得到速度误差值；

速度误差值经过控制器运算输出，产生电机驱动控制信号，输出给横滚轴组件、俯仰轴组件的微型直流电机驱动器。

12.根据权利要求11所述的三轴微型云台控制方法，其特征在于，

还包括对偏航轴组件的微型直流电机的驱动控制步骤：

处理电路装置实时读取偏航磁编码器的角度数据；

与处理电路装置预设的偏航角度做比较，得到偏航角误差，偏航方向预设偏航角度与飞机机头保持一致；

偏航角误差经过控制器计算后输出；

输出量作为偏航预设角速度与采集到的偏航轴角速度数据做对比，得到偏航角速度误差；

偏航角速度误差经过控制器计算后输出形成电机驱动控制信号，电机驱动控制信号经过偏航轴组件的微型直流电机驱动器，驱动该微型直流电机转动。