(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210963955.1 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 南方海洋科学与工程广东省实验室 （广州） 地址 511400 广东省广州市南沙区南沙街 资讯科技园海 滨路1119号 (72)发明人 张涛　朱全华　汪雪良　蒋镇涛　 杨华伟　徐春　郑庆新　孙函宇　 杨启帆　 (74)专利代理 机构 长沙大珂知识产权代理事务 所(普通合伙) 4323 6 专利代理师 伍志祥 (51)Int.Cl. F16M 11/04(2006.01) F16M 11/12(2006.01)F16M 11/18(2006.01) H05K 5/02(2006.01) G05D 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种双相机二自由度重型云台系统 (57)摘要 本发明公开了一种双相机二自由度重型云 台系统， 包括相机组件， 两个所述相机组件对称 设置与固定底板两侧， 任一所述相机组件外包裹 有外壳保护结构， 用于防护相机组件被海上物质 腐蚀， 所述相机组件内上设置有控制系统， 用于 控制相机组件的二自由度与传递信号。 本发明可 以通过横滚机构和俯仰机构， 来实现相机横滚和 俯仰两个方向的稳定， 从而使双相机二自由度重 型云台系统所拍摄的图像始终保持稳定。 通过外 壳保护结构， 使双相机二自由度重型云台系统与 外界分隔， 防止海上的腐蚀和破坏， 可 以保护二 自由度重 型云台系统的稳定运转。 该二自由度重 型云台系统的轻量化、 大负载和适应性等优点， 更能适应在船舶海上相机图像采集， 更好的代替 人工进行工作。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115199899 A 2022.10.18 CN 115199899 A 1.一种双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 包括相机组件， 两个所述相机组件 对称设置与固定底板(1)两侧， 任一所述相机组件外包裹有外壳保护结构， 用于防护相机组 件被海上物质腐蚀， 所述相 机组件内上设置有控制系统， 用于控制相 机组件的二自由度与 传递信号。 2.根据权利要求1所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述相机组件包 括安装底座(5)、 横滚旋转机构、 俯仰旋转机构与拍摄相机(21)， 所述安装底 座(5)通过螺栓 固定设置于固定底板(1)上， 所述安装底座(5)上设置有横滚旋转机构， 所述横滚旋转机构 上设置有俯仰旋转机构， 所述俯仰旋转机构端部设置有拍摄相机(21)， 所述横滚旋转机构 与俯仰旋转机构重心保持一 致， 所述横滚旋转机构与俯仰旋转机构采用6 061铝合金 材料。 3.根据权利要求2所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述横滚旋转机 构包括肋板(6)、 安装立板(8)、 横滚轴承(9)、 轴承安装板(10)与 横滚电机(11)， 所述安装立 板(8)与两个肋板(6)呈U字型放置并且垂直设置于安装底座(5)上表面， 所述轴承安装板 (10)固定设置于两个肋板(6)之间， 所述轴承安装板(10)内设置有横滚轴承(9)， 所述横滚 电机(11)设于安装立板(8)与轴承安装板(10)之间， 并且横滚电机(11)的输出轴设置于横 滚轴承(9)内， 所述横滚轴承(9)的内圈与俯仰旋转机构相连。 4.根据权利要求3所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 还包括二轴连接 组件， 所述二轴连接组件包括第一二轴连接套(12)、 二轴连接板(13)、 二轴连接座(14)与二 轴轴承座(15)， 所述第一二轴连接套(12)用于连接横滚轴承(9)内圈与二轴连接板(13)， 所 述二轴连接板(13)上垂 直设有具有间隔的二轴连接座(14)与二轴轴承座(15)， 所述二轴连 接座(14)及二轴 轴承座(15)与俯仰旋转机构相连， 用于固定俯仰旋转机构。 5.根据权利要求2所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述俯仰旋转机 构包括俯仰电机(16)、 相机连扳(17)、 俯仰轴承(24)、 第二二轴连接套(23)与相机连接环 (20)， 所述俯仰电机(16)与横滚旋转机构固定连接， 所述俯仰电机(16)的输出轴上套设有 俯仰轴承(24)， 所述俯仰轴承(24)的外圈设在横滚旋转机构内， 所述第二二轴连接套(23) 用于连接俯仰轴承(24)内圈与相机连板， 所述相机连板上设置有多个相机连接环(20)， 所 述拍摄相机(21)用相机连接环(20)固定 。 6.根据权利要求1所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述控制系统包 括云台主控板(7)、 电机驱动模块、 姿态采集模块、 通信模块与供电模块， 所述云台主控板 (7)用以输出二路驱动信号给电机驱动模块， 实现相机二轴式转动， 所述姿态采集模块用以 检测计算出相机三 维姿态并发送给云台主控板(7)， 所述通信模块用以实现云台主控板(7) 通信控制， 所述供电模块用于对整体进行 供电。 7.根据权利要求7所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述姿态采集模 块采用一个集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的CAN ‑IMU模块(18)， 所述CAN ‑IMU模块(18) 能够检测相 机三维角速度和加速度， 并将解算出 的相机三维姿态通过CAN总线通信方式发 送给云台主控板(7)， 所述CAN ‑IMU模块(18)通过传感器安装板(19)安装在相机组件内。 8.根据权利要求1所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述相机组件的 驱动件内设置有磁编码器(2 2)， 用于给控制系统反馈驱动件的位置 。 9.根据权利要求1所述的双相机二自由度重型云台系统， 其特征在于： 所述外壳保护结 构由固定底板(1)、 外罩(2)、 防护玻璃(4)和玻璃压边圈(3)组成， 套设在相机组件外侧。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115199899 A 210.一种基于权利要求1～9任一权利要求所述的工作流程， 其特征在于， 包括以下步 骤： Step1、 云台系统进行初始化， 将 横滚电机(1 1)和俯仰电机(16)运动至设定位置； Step2、 若有控制指令， 云台主控板(7)则将控制指令输出为PWM信号控制横滚电机(11) 和俯仰电机(16)转动； 若无控制指令， 则进入下一 步； Step3、 姿态传感模块采集姿态偏差， 云台主控板(7)将姿态数据进行解算并输出修正 角度， 然后控制电机进行修正， 横滚电机(11)和俯仰电机(16)上均有磁编码器(22)， 当电机 转动时出现误差， 控制器将会把磁编码器(22)检测的信号控制电机运动至指定的转动角 度； Step4、 控制系统会进入 控制指令判断环 节， 以此实现系统的控制流 程。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115199899 A 3