本發(fā)明涉及拍攝輔助裝置領域，尤其涉及航?；驘o人機穩(wěn)定拍攝裝置領域，具體的說，是一種滑軌式三軸穩(wěn)定云臺。

背景技術：

三軸穩(wěn)定云臺是用于提高攝影攝像清晰度，防止因攝影攝像人員操作的抖動導致畫面清晰度不高的輔助攝影裝置。按照使用領域劃分通常可分為手持式穩(wěn)定云臺和無人機用穩(wěn)定云臺，由于該云臺在X軸、Y軸、Z軸均能實現(xiàn)自動調整修正，故而稱為三軸穩(wěn)定云臺。現(xiàn)有的三軸穩(wěn)定云臺結構為相互鉸接并分別位于立體空間中虛擬X軸、Y軸、Z軸方向的三根旋轉軸，通過相機重力的作用實現(xiàn)自動調平，從而達到穩(wěn)定防抖的效果。但由于在無人機航拍過程中的機動動作相對比較大，時刻會交替進行俯仰飛行和橫滾飛行，且速度較快，傳統(tǒng)的三軸穩(wěn)定云臺已無法滿足現(xiàn)有的航拍要求。

中國發(fā)明專利申請，公布號為CN 105882994 A公開了一種全景相機三軸云臺，包括 Z向組件、Y向組件和X向組件；Z向組件包括第一電機、第一電機殼體和第一轉動支架，第一電機輸出軸與第一轉動支架固連，第一轉動支架的兩 端分別設有相機安裝座；Y向組件包括第二電機、第二電機殼體和第二轉動支架，第二電機輸出軸與第一電機殼體固定連接，第一電機輸出軸與第二電機輸出軸垂直；X向組件包括第三電機、第三電機殼體和第三轉動支架，第三電機輸出軸與第二轉動支架固連，第三電機輸出軸分別與第一電機輸出軸、第二電機輸出軸垂直，第三電機殼體與第三轉動支架固連。通過設置Z向組件、Y向組件和X向組件，實現(xiàn)無人機相機能夠在三個軸向轉動，保證無人機在飛行過程中多角度拍攝，該發(fā)明所述結構依然是采用的傳統(tǒng)的三根軸鉸接的方式連接，只是在傳統(tǒng)自重力平衡的基礎上增加了電機進行輔助驅動，但由于其Y軸套設在Z軸外周，這樣設置當無人機處于橫滾狀態(tài)時容易出現(xiàn)調平滯后，不能快速精確的實現(xiàn)調平拍攝目標。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種滑軌式三軸穩(wěn)定云臺，用于解決傳統(tǒng)的三軸云臺存在穩(wěn)定性不高、實現(xiàn)調平的速度不夠快、不夠精準的問題。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種滑軌式三軸穩(wěn)定云臺，包括云臺支架本體，安裝在所述云臺支架本體上的水平電機、俯仰電機、橫滾電機，所述云臺支架本體鉸接有弧形滑軌，所述弧形滑軌上設有與弧形滑軌滑動連接的相機安裝板，所述相機安裝板通過橫滾驅動片與所述橫滾電機連接。

優(yōu)選地，所述云臺支架本體包括U型管和與所述U型管兩端連接的橫滾電機安裝板。

優(yōu)選地，所述U型管由兩端的彎曲部和中間的平直部連接組成。

優(yōu)選地，所述U型管的平直部上設有U型管安裝件，U型管安裝件上安裝有所述水平電機，所述水平電機上連接有用于連接無人機的安裝板。

優(yōu)選地，所述U型管的任意一個彎曲部與所述橫滾電機安裝板連接處通過俯仰電機安裝板安裝有俯仰電機，所述俯仰電機通過俯仰驅動軸與所述弧形滑軌連接。

優(yōu)選地，所述橫滾電機安裝板上安裝有所述橫滾電機。

優(yōu)選地，所述弧形滑軌安裝有俯仰電機的一端通過第一連接接頭與俯仰驅動軸連接，所述弧形滑軌的另一端通過第二連接接頭與安裝在所述U型管的另一端端頭上的俯仰驅動軸安裝件鉸接。

優(yōu)選地，所述弧形滑軌的數(shù)量為兩根且相互平行設置。

優(yōu)選地，所述相機安裝板底部安裝有滑輪，所述相機安裝板與滑輪中間夾持有所述弧形滑軌。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

（1）本發(fā)明通過增設弧形滑軌實現(xiàn)處于橫滾狀態(tài)時的自動修正，與現(xiàn)有的鉸接式三軸穩(wěn)定云臺相比重心更低，在同等重力下，其自動調整能力更好，穩(wěn)定性更好，反應更快速。

（2）本發(fā)明的相機安裝在底部的中央，將相機的重心調整到最低，即相機相對于無人機的虛擬力臂做到最長，使得自動調平反應時間明顯縮短，增加了其反應的速度，同時采用兩根平行的弧形滑軌對相機進行支撐在保證橫滾調平的同時還保證了俯仰角度的穩(wěn)定性，與現(xiàn)有三軸鉸接的穩(wěn)定平臺結構相比穩(wěn)定性明顯增加。

（3）由于本發(fā)明在三軸方向上均設置有用于調整和穩(wěn)定云臺的電機以便補償自重力調平的不足，進一步增大云臺的穩(wěn)定性和精確性，同時借助云臺與相機的自重力有效的降低了驅動電機的功耗，使得在相同電池電力驅動下獲取更長的拍攝時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為相機安裝板結構放大示意圖；

圖3為橫滾電機結構放大示意圖；

圖4為俯仰電機結構放大示意圖；

其中1-安裝板；2-水平電機；3-U型管安裝件；4-U型管；5-俯仰電機；6-俯仰電機安裝板；7-俯仰驅動軸；8-第一連接頭；9-弧形滑軌；10-俯仰驅動軸安裝件；11-俯仰輔助軸；12-第二連接頭；13-橫滾電機固定件；14-橫滾電機安裝板；15-橫滾電機；16-橫滾驅動片；17-滑輪連接片；18-相機安裝板；19-滑輪。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

結合附圖1-4所示，一種滑軌式三軸穩(wěn)定云臺，包括云臺支架本體，安裝在所述云臺支架本體上的水平電機2、俯仰電機5、橫滾電機15，所述云臺支架本體鉸接有弧形滑軌9，所述弧形滑軌9上設有與弧形滑軌9滑動連接的相機安裝板18，所述相機安裝板18通過橫滾驅動片16與所述橫滾電機15連接。

工作原理：

在介紹本發(fā)明之前，值得說明的是：本發(fā)明的主要改進及要求保護的是三軸穩(wěn)定云臺的結構本身，由于完整的運行本發(fā)明還需要涉及到安裝在所述三軸穩(wěn)定云臺上用于控制所述仰俯電機5、水平電機2和橫滾電機15的控制器和信號接收器，用于檢測相機穩(wěn)定平衡情況的與控制器連接的陀螺儀，用于接收無人機操作者用于控制和調整所述三軸穩(wěn)定云臺的操作裝置等，但上述控制器、信號接收器、陀螺儀以及操作裝置均屬于現(xiàn)有技術且已在無人機航拍領域和三軸穩(wěn)定云臺的控制領域得到廣泛使用，因此，在本實施例中對于上述控制器等運算、信號接收的單元就不一一闡述說明。

首先將需要用于拍攝用的相機或者攝影機安裝在所述相機安裝板18上，并進行相關信號線、電源線的連接，涉及相機線路的連接屬于現(xiàn)有技術，在此不再描述說明。通過人工多操作手柄實現(xiàn)對無人機的控制，進行航拍作業(yè)。

眾所周知，任何方向的運動、旋轉均可分解到虛擬的X軸、Y軸、Z軸上并建立空間模型，因此，下面就分別將X軸、Y軸、Z軸上的轉動進行分析。

當本發(fā)明處于純重力作用下，其自動調平和穩(wěn)定的受力分析如下：

X軸：當云臺支架本體發(fā)生俯仰偏轉時，即對應X軸進行旋轉運動時，由于弧形滑軌9兩端分別與所述云臺支架本體鉸接，故而在重力的作用下，弧形滑軌9始終保持豎直向下的姿態(tài)，即相機始終保持與水平狀態(tài)時相同的姿態(tài)，并不會因為云臺支架本體發(fā)生偏轉而影響相機自身的姿態(tài)，從而實現(xiàn)在純重力作用下在X軸上的自動調平和穩(wěn)定。

Y軸：當云臺支架本體發(fā)生橫滾時，即對應Y軸進行旋轉運動時，由于相機安裝在相機安裝板18上，且所述相機安裝板18與弧形滑軌9為滑動連接，則在相機和相機安裝板18的重力作用下，相機始終處于所述弧形滑軌9相對于水平面的最低點，即相機會做與所述云臺支架本體發(fā)生橫滾相反方向的轉動且轉動的方向相反，角度相等，從而實現(xiàn)在純重力作用下在Y軸上的自動調平和穩(wěn)定。

Z軸：當無人機在水平轉動時，即對應Z軸進行旋轉運動時，由于云臺支架本體上安裝有水平電機2，此時由于處于純重力作用下，水平電機2未通電，處于自由旋轉狀態(tài)，因此，無人機在水平旋轉時并不會帶動三軸穩(wěn)定平臺一起旋轉，依然可以通過水平電機2的相對自轉使無人機的旋轉力無法傳遞到云臺支架本體上，從而實現(xiàn)在純重力作用下在Z軸上的自動穩(wěn)定。

上述是處于純重力作用下且單一的圍繞X軸、Y軸、Z軸中任意一個方向進行旋轉穩(wěn)定調平的情況，但現(xiàn)實使用中很難出現(xiàn)上述單一的情況，通常為出現(xiàn)任意兩個軸向或者三個軸向同時發(fā)生偏轉的情況，但有上述實現(xiàn)原理可知，無論在使用過程中出現(xiàn)何種的偏轉情況，則均會通過上述三種受力方向進行自動調平和保持穩(wěn)定。使得無論云臺支架本體處于何種姿態(tài)相機始終保持水平狀態(tài)并始終處于所述弧形滑軌9相對與水平面的最低點位置。

當本發(fā)明處于非純重力狀態(tài)下時，則可以通過人工遙感對所述水平電機2、俯仰電機5、橫滾電機15進行任意一個或者多個的控制，實現(xiàn)任何角度的偏轉，從而達到將攝像頭對準需要拍攝的目標的目的。

實施例2：

結合附圖1-4所示，為了跟進一步的實現(xiàn)本發(fā)明，提高本發(fā)明的靈活性和穩(wěn)定性，在實施例1的基礎上，所述云臺支架本體包括U型管4和與所述U型管4兩端連接的橫滾電機安裝板14。

優(yōu)選地，所述U型管4由兩端的彎曲部和中間的平直部連接組成。

優(yōu)選地，所述U型管4的平直部上設有U型管安裝件3，U型管安裝件3上安裝有所述水平電機2，所述水平電機2上連接有用于連接無人機的安裝板1。

優(yōu)選地，所述U型管4的任意一個彎曲部與所述橫滾電機安裝板14連接處通過俯仰電機安裝板6安裝有俯仰電機5，所述俯仰電機5通過俯仰驅動軸7與所述弧形滑軌9連接。

優(yōu)選地，所述橫滾電機安裝板14上安裝有所述橫滾電機15。

進一步地，為了方便拆裝和調整所述云臺支架本體，所述橫滾電機安裝板14靠近所述俯仰電機5的一端還設置有橫滾電機固定件13，所述橫滾電機13將所述俯仰電機5和弧形滑軌9連接在一起。

優(yōu)選地，所述弧形滑軌9安裝有俯仰電機5的一端通過第一連接接頭8與俯仰驅動軸7連接，所述弧形滑軌9的另一端通過第二連接接頭12與安裝在所述U型管4的另一端端頭上的俯仰驅動軸安裝件10鉸接。

進一步地，所述俯仰驅動軸安裝件10通過俯仰輔助軸11與第二連接接頭12鉸接且所述俯仰輔助軸11的材料為經(jīng)過滲碳處理的金屬桿件。將俯仰輔助軸11做滲碳處理的主要目的是增強其耐磨度，增加使用壽命。

優(yōu)選地，所述弧形滑軌9的數(shù)量為兩根且相互平行設置。

優(yōu)選地，所述相機安裝板18底部安裝有滑輪19，所述相機安裝板18與滑輪19中間夾持有所述弧形滑軌9。

更進一步地，所述滑輪19通過滑輪連接片17與所述相機安裝板18連接。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。