一种基于加速度计的云台姿态调平系统的制作方法

本实用新型涉及云台测量技术领域，具体涉及一种基于加速度计的云台姿态调平系统。

背景技术：

云台装置是安装、支撑激光照射仪器的配套设备，主要功能是为地面激光照射仪器提供三轴姿态以及方位基准，操作者根据一定距离范围内实际目标的运动变化，不断的调整激光照射仪器的姿态方位，实现对目标的实时跟踪照射。

在使用前需要对云台进行调平，否则影响其寻北结果。现有市场上云台装置多数采用水泡调平方法，即利用三脚架支撑整个云台后，通过不断观察云台上的水泡装置是否处于水平来调整三脚架，从而达到调平的目的。这种调平方法，一方面不同人员操作时调整水泡水平程度不同，调平精度不高；另一方面，以水泡为参考，需要反复操作调节三脚架，操作时间长，强度大。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有云台装置调平精度低以及调平作业操作复杂的问题，提供了一种基于加速度计的云台姿态调平系统设置有主控单元、检测单元、显示单元和执行单元，检测单元用于敏感云台三轴姿态，主控单元计算云台姿态角度，工作人员对照显示单元数据通过执行单元对云台进行调平作业，从而提高了云台调平作业的精确度，减轻了工作强度。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于加速度计的云台姿态调平系统，包括壳体、驳接板和具有升降功能的支架，所述壳体为内部中空且上部为四棱台结构、下部为方形结构的组合体，壳体上部与驳接板转动连接，壳体底部与支架转动连接，壳体内部设置有调平系统，所述调平系统包括主控单元、检测单元、显示单元和执行单元，所述检测单元用于检测云台三轴姿态，所述主控单元用于计算云台航向轴、横滚轴以及俯仰轴角度，所述显示单元用于显示云台姿态角度，所述执行单元包括环向转动机构和纵向转动机构，所述环向转动机构和纵向转动机构用于配合支架根据显示单元显示数据对云台进行调平。

进一步地，所述主控单元包括muc芯片，所述检测单元包括第一加速度计，第二加速度计、码盘和光纤陀螺仪,所述光纤陀螺仪用于敏感方位角，光纤陀螺仪的敏感中心轴与壳体的指向中心轴平行，光纤陀螺仪与muc芯片之间设置有rs232通信单元，光纤陀螺仪与muc芯片通过rs232通信单元使用uart串口通信。

进一步地，所述环向转动机构包括环形涡轮和与环形涡轮啮合连接的蜗杆以及设置在环形涡轮中部用于连接壳体与支架连接轴，所述连接轴的下部与支架固定，连接轴的中部与壳体通过轴承转动连接，连接轴的上端面设置有码盘，所述码盘用于检测航向轴姿态，码盘的输出引脚与muc芯片的io口连接，码盘与muc芯片通过uart串口通信；

所述蜗杆与壳体固定连接，蜗杆一侧设置有联轴器，所述联轴器设置有手柄。

进一步地，所述壳体的横轴方向设置第一加速度计，所述第一加速度计用于检测横滚轴姿态，所述壳体的纵轴方向设置第二加速度计，所述第二加速度计用于检测俯仰轴姿态，第一加速度计和第二加速度计分别与muc芯片的io口连接、且通过uart串口与muc芯片通信。

进一步地，所述纵向转动机构包括横轴、扇形齿轮和与扇形齿轮啮合连接的蜗杆，所述蜗杆通过联轴器连接有手柄，所述横轴穿过壳体、且与壳体转动连接，横轴的中部固定连接扇形齿轮，横轴的两侧对应设置有连接板，两个所述连接板均与横轴固定连接，连接板为三角形板体，连接板的侧面与驳接板固定连接。

进一步地，所述壳体侧面开设有显示单元安装位，所述显示单元包括lcd显示屏，所述lcd显示屏的输入引脚分别与mcu芯片的io口连接。

进一步地，所述支架为具有升降功能的三脚架。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

本实用新型设置有调平系统，所述调平系统包括主控单元、检测单元、显示单元和执行单元，所述检测单元用于检测云台三轴姿态，所述主控单元用于计算云台航向轴、横滚轴以及俯仰轴角度，所述显示单元用于显示云台姿态角度，所述执行单元包括环向转动机构和纵向转动机构，所述环向转动机构和纵向转动机构用于配合支架根据显示单元显示数据对云台进行调平；

调平系统上电后，检测单元主动检测云台当前三轴姿态，通过主控单元内算法程序计算将云台姿态角度传输至显示单元供工作人员观察，工作人员通过调节环向转动机构来进行航向轴姿态调平，通过调节支架对横滚轴以及俯仰轴姿态进行粗调，利用纵向转动机构对俯仰轴姿态进行精细调节，从而使云台装置处于调平状态，提高了观察水泡进行调节的调平精度，另外对照检测三轴姿态角度进行逐步精确调节减少了调节过量的误差，间接减轻了工作强度。

附图说明

图1是一种基于加速度计的云台姿态调平系统的结构示意图之一。

图2是一种基于加速度计的云台姿态调平系统的结构示意图之二。

图3是一种基于加速度计的云台姿态调平系统的结构示意图之三。

图4是一种基于加速度计的云台姿态调平系统的电气原理图。

附图中标号为：1为壳体，2为驳接板，3为主控单元，4为检测单元，5为显示单元，6为环向转动机构，7为纵向转动机构，8为rs232通信单元，9为支架，10为连接板，401为第一加速度计，402为第二加速度计，403为码盘，404为光纤陀螺仪，601为环形涡轮，602为连接轴，701为横轴，702为扇形齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

如图1～图4所示，一种基于加速度计的云台姿态调平系统，包括壳体1、驳接板2和具有升降功能的支架9，所述壳体1为内部中空且上部为四棱台结构、下部为方形结构的组合体，壳体上部与驳接板2转动连接，壳体1底部与支架9转动连接，壳体1内部设置有调平系统，所述调平系统包括主控单元3、检测单元4、显示单元5和执行单元，所述检测单元4用于检测云台三轴姿态，所述主控单元3用于计算云台航向轴、横滚轴以及俯仰轴角度，所述显示单元5用于显示云台姿态角度，所述执行单元包括环向转动机构6和纵向转动机构7，所述环向转动机构6和纵向转动机构7用于配合支架9根据显示单元5显示数据对云台进行调平。

为优化产品结构，所述主控单元3包括muc芯片，所述检测单元4包括第一加速度计401，第二加速度计402、码盘403和光纤陀螺仪404,所述光纤陀螺仪404用于敏感方位角，光纤陀螺仪404的敏感中心轴与壳体1的指向中心轴平行，光纤陀螺仪404与muc芯片之间设置有rs232通信单元8，光纤陀螺仪404与muc芯片通过rs232通信单元8使用uart串口通信。

在本实施例中，如图4所示，所述muc芯片采用stm32单片机，光纤陀螺仪404的rxd和txd引脚通过rs232通信单元8与muc芯片的pd5和pd6引脚连接。

为便于航向轴姿态角度调节，所述环向转动机构6包括环形涡轮601和与环形涡轮601啮合连接的蜗杆以及设置在环形涡轮601中部用于连接壳体1与支架9连接轴602，所述连接轴602的下部与支架9固定，连接轴602的中部与壳体1通过轴承转动连接，连接轴602的上端面设置有码盘403，所述码盘403用于检测航向轴姿态；所述蜗杆与壳体1固定连接，蜗杆一侧设置有联轴器，所述联轴器设置有手柄。

在本实施例中码盘403的rxd和txd引脚与muc芯片的pd8和pd9引脚连接，码盘403与muc芯片通过uart串口通信；

为精确计算横滚轴和俯仰轴角度，所述壳体1的横轴方向设置第一加速度计401，所述壳体1的纵轴方向设置第二加速度计402；

在本实施例中，第一加速度计401和第二加速度计402的rxd和txd引脚分别与muc芯片的pa2和pa3引脚连接、且通过uart串口与muc芯片通信。

为便于俯仰轴角度精确调节，所述纵向转动机构7包括横轴701、扇形齿轮702和与扇形齿轮702啮合连接的蜗杆，所述蜗杆通过联轴器连接有手柄，所述横轴701穿过壳体1、且与壳体1转动连接，横轴701的中部固定连接扇形齿轮702，横轴701的两侧对应设置有连接板10，两个所述连接板10均与横轴701固定连接，连接板10为三角形板体，连接板10的侧面与驳接板2固定连接。

为便于工作人员观察，所述壳体1侧面开设有显示单元5安装位，所述显示单元5包括lcd显示屏，所述lcd显示屏的输出引脚d0~d7分别与mcu芯片的pc0~pc7引脚连接。

为便于横滚轴调节，所述支架9为具有升降功能的三脚架。

在进行调平作业前将首先进行寻北操作，对照lcd显示屏航向轴偏转角度旋转壳体1进行寻北，使云台装置航向轴角度处于可调范围内；

在进行调平作业时，首先观察lcd显示屏横滚轴以及俯仰轴角度，接着调节支架4，所述支架4为三脚架，分别调节支架4的连接杆对横滚轴以及俯仰轴角度进行粗调补偿，实时观察lcd显示屏的姿态数值，当云台装置姿态处于横滚角小于±0.3°，俯仰角小于±0.5°范围内时，停止调节三脚架，在粗调过程中若云台装置姿态横滚角和俯仰角都小于±0.3°，则调平结束，满足使用要求，若俯仰轴角度落在0.5°~0.3°之间，则对俯仰轴角度进行微调；

在进行微调时，首先将手柄插入纵向转动机构7联轴器的孔洞中，为便于调节，壳体1对照纵向转动机构7联轴器开设有圆形孔，接着手动旋转手柄对俯仰角度进行调节，在本实施例中，所述云台装置的驳接板2与壳体1平行时角度设定为0°，纵向转动机构7的可调范围为±30°；

当手柄转动，手柄带动联轴器动作使蜗杆旋转驱动扇形齿轮702偏转，从而促使横轴701带动连接板10以及驳接板2转动，顺时针旋转手柄，驳接板2向上翻转、逆时针旋转手柄，驳接板2向下翻转，在转动手柄时观察lcd显示屏的姿态数值，最终使俯仰轴角度小于±0.3°。

在整个云台装置作业中，需要根据激光照射仪器的工作需要对云台装置进行多次调平作业，横滚角和俯仰角的调节方法如上所述，当需要对航向轴精确调节时，需要调节环向转动机构6，和俯仰轴角度调节类似，壳体1对照环向转动机构6的联轴器开设有圆形孔，首先将手柄插入环向转动机构6联轴器的孔洞中，接着转动手柄，通过环形涡轮601和蜗杆完成外壳1航向轴角度微调。

在整个工作过程中检测单元4实时对云台装置姿态进行检测，从而保证工作人员能够及时对云台装置进行姿态调节，提高了调节精度，节约了盲调所耽误的工时，从而也间接的减轻了工作强度。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。