一種無人機飛控板校準裝置的製作方法

2023-06-12 01:40:46

本實用新型涉及無人機器械領域，更具體涉及一種無人機飛控板校準裝置，適用於無人機飛控PID調節和對飛控板各傳感器的校準，以便於對飛控板進行調節和PID算法的修改。

背景技術：

目前市面上所用的飛控板校準方式很隨意和簡陋，不能保證飛控板各個方向的準確放置，這樣導致調出來的算法和PID都是有很大的誤差的，影響無人機的飛行，不能達到很好的調姿調參的作用。一種無人機飛控板校準裝置能很好的實現飛控板每個方向放置的準確性。帶有三軸轉動功能，每個面都能自動轉到不用人工去取飛控板再重新放置；內置飛控板夾持部分，能適應不同尺寸的飛控板。裝置兩個面安裝有角度尺盤裝置，能調節平臺至水平保證飛控板校準的真實可靠性。

技術實現要素：

本實用新型的目的是在於針對現有技術存在的上述問題，提供一種無人機飛控板校準裝置，結構簡單，操作方便，可安全牢固的固定飛控板對傳感器數據進行採集，保證測試的科學性和算法調節的準確性。

一種無人機飛控板校準裝置，包括校準框架，校準框架內設置有飛控板夾緊部，

還包括設置在校準框架上用於驅動飛控板夾緊部以第一旋軸軸線為中心周向旋轉的第一步進電機，還包括設置在校準框架上用於測量飛控板夾緊部以第一旋軸軸線為中心周向旋轉的角度的第一角度傳感器，

還包括設置在校準支架上用於驅動校準框架以第二旋軸軸線為中心周向旋轉的第二步進電機，還包括設置在校準支架上用於測量校準框架以第二旋軸軸線為中心周向旋轉的角度的第二角度傳感器，

還包括用於驅動校準支架以第三旋轉軸線為中心周向旋轉的旋轉驅動裝置，還包括用於測量校準支架以第三旋軸軸線為中心周向旋轉的角度的第三角度傳感器，

第一旋軸軸線與第二旋軸軸線垂直，第二旋軸軸線為水平軸線，第三旋軸軸線為垂直軸線。

如上所述的第一步進電機的殼體固定在校準框架上，第一步進電機的旋轉軸穿過校準框架與飛控板夾緊部固定，第一角度傳感器的殼體固定在校準框架上，第一角度傳感器的傳感軸通過第一聯軸器與第一傳感器連接軸一端連接，第一傳感器連接軸另一端穿過校準框架與飛控板夾緊部固定，第一步進電機的旋轉軸和第一角度傳感器的傳感軸位於第一旋轉軸線上。

如上所述的第二步進電機的殼體固定在校準支架上，第二步進電機的旋轉軸穿過校準支架與校準框架固定，第二角度傳感器的殼體固定在校準支架上，第二角度傳感器的傳感軸通過第二聯軸器與第二傳感器連接軸一端連接，第二傳感器連接軸另一端穿過校準支架與校準框架固定，第二步進電機的旋轉軸和第二角度傳感器的傳感軸位於第二旋轉軸線上。

如上所述的旋轉驅動裝置包括與校準支架固定連接的旋轉驅動軸，旋轉驅動軸上套設有第一同步輪和第二同步輪，第一同步輪通過同步帶與第三同步輪連接，第二同步輪通過同步帶與第四同步輪連接，第三同步輪套設在第三角度傳感器的傳感軸上，第四同步輪套設在第三步進電機的旋轉軸上。

如上所述的旋轉驅動軸上還套設有法蘭座，法蘭座底部設置在箱體上，法蘭座的頂部與推力球軸承的下座圈固定，推力球軸承的上座圈與校準支架固定。

如上所述的第一傳感器連接軸與校準框架之間設置有第一滾珠軸承，第二傳感器連接軸與校準支架之間設置有第二滾珠軸承，旋轉驅動軸與法蘭座之間設置有第三滾珠軸承，旋轉驅動軸與第三滾珠軸承的內圈固定，第三滾珠軸承的外圈與法蘭座固定。

如上所述的校準支架上設置有用於設置校準支架水平狀態的水平校準裝置。

如上所述的水平校準裝置包括兩個固定在校準支架上的角度尺盤，兩個角度尺盤上均設置有鉛錘，兩個角度尺盤所在的平面垂直。

如上所述的飛控板夾緊部包括第一夾板、第三夾板和夾板連接軸，夾板連接軸的兩端分別與第一夾板和第三夾板連接，夾板連接軸上依次套設有推板、彈簧和第二夾板，第三夾板與第一步進電機的旋轉軸連接，第一夾板與第一傳感器連接軸連接。

如上所述的第一夾板和第三夾板之間還設置有限位板，第二夾板上設置有限位槽，限位板卡設在限位槽內，第二夾板通過直線軸承套設在夾板連接軸上。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：

1、操作簡單，裝置可靠性提高；

2、裝置精度高，保證採集到角度數據更準確；

3、飛控板夾緊部可移動能適配不同尺寸和型號的飛控板。

附圖說明

圖1為本實用新型的側面立體圖；

圖2為本實用新型的X軸剖視圖；

圖3為本實用新型的Y軸剖視圖；

圖4為本實用新型的Z軸立體圖；

圖5為本實用新型的Z軸剖視圖

圖6為本實用新型的立體圖。

圖中：101-第一角度傳感器；102-第二角度傳感器；103-第三角度傳感器；2-單通銅柱；301-第一聯軸器；302-第二軸聯器；4011-第一傳感器連接軸；4012-第二傳感器連接軸；402-夾板連接軸；5-沉頭孔；6a-校準框架；6b-校準支架；601-第一鋁板；602-第二鋁板；603-第三鋁板；604-第四鋁板；605-第五鋁板；606-第六鋁板；607-第七鋁板；7-直線軸承；8-彈簧；901-第一螺紋孔；902-第二螺紋孔；903-第三螺紋孔；904-第四螺紋孔；10-飛控板夾緊部；1001-第一夾板；1002-第二夾板；1003-第三夾板；1004-限位板；1005-推板；1006-限位槽；1101-第一步進電機；1102-第二步進電機；1103-第三步進電機；1201-第一滾珠軸承；1202-第二滾珠軸承；1203-第三滾珠軸承；1301-第一U型座；1302-第二U型座；14-鉛錘；15-角度尺盤；16-螺紋柱；17-螺母；1801-第一同步輪；1802-第二同步輪；1803-第三同步輪；1804-第四同步輪；19-旋轉驅動軸；20-推力球軸承；21-墊片；22-同步帶；23-法蘭座；24-腰型孔；25-箱體；26-腳墊。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細描述。

如圖1～6所示，一種無人機飛控板校準裝置，包括校準框架6a，校準框架6a內設置有飛控板夾緊部10，

還包括設置在校準框架6a上用於驅動飛控板夾緊部10以第一旋軸軸線為中心周向旋轉的第一步進電機1101，還包括設置在校準框架6a上用於測量飛控板夾緊部10以第一旋軸軸線為中心周向旋轉的角度的第一角度傳感器101，

還包括設置在校準支架6b上用於驅動校準框架6a以第二旋軸軸線為中心周向旋轉的第二步進電機1102，還包括設置在校準支架6b上用於測量校準框架6a以第二旋軸軸線為中心周向旋轉的角度的第二角度傳感器102，

還包括用於驅動校準支架6b以第三旋轉軸線為中心周向旋轉的旋轉驅動裝置，還包括用於測量校準支架6b以第三旋軸軸線為中心周向旋轉的角度的第三角度傳感器103，

第一旋軸軸線與第二旋軸軸線垂直，第二旋軸軸線為水平軸線，第三旋軸軸線為垂直軸線。

第一步進電機1101的殼體固定在校準框架6a上，第一步進電機1101的旋轉軸穿過校準框架6a與飛控板夾緊部10固定，第一角度傳感器101的殼體固定在校準框架6a上，第一角度傳感器101的傳感軸通過第一聯軸器301與第一傳感器連接軸4011一端連接，第一傳感器連接軸4011另一端穿過校準框架6a與飛控板夾緊部10固定，第一步進電機1101的旋轉軸和第一角度傳感器101的傳感軸位於第一旋轉軸線上。

第二步進電機1102的殼體固定在校準支架6b上，第二步進電機1102的旋轉軸穿過校準支架6b與校準框架6a固定，第二角度傳感器102的殼體固定在校準支架6b上，第二角度傳感器102的傳感軸通過第二聯軸器302與第二傳感器連接軸4012一端連接，第二傳感器連接軸4012另一端穿過校準支架6b與校準框架6a固定，第二步進電機1102的旋轉軸和第二角度傳感器102的傳感軸位於第二旋轉軸線上。

旋轉驅動裝置包括與校準支架6b固定連接的旋轉驅動軸19，旋轉驅動軸19上套設有第一同步輪1801和第二同步輪1802，第一同步輪1801通過同步帶與第三同步輪1803連接，第二同步輪1802通過同步帶與第四同步輪1804連接，第三同步輪1803套設在第三角度傳感器103的傳感軸上，第四同步輪1804套設在第三步進電機1103的旋轉軸上。

旋轉驅動軸19上還套設有法蘭座23，法蘭座23底部設置在箱體25上，法蘭座23的頂部與推力球軸承20的下座圈固定，推力球軸承20的上座圈與校準支架6b固定。

第一傳感器連接軸4011與校準框架6a之間設置有第一滾珠軸承1201，第二傳感器連接軸4012與校準支架6b之間設置有第二滾珠軸承1202，旋轉驅動軸19與法蘭座23之間設置有第三滾珠軸承1203，旋轉驅動軸19與第三滾珠軸承1203的內圈固定，第三滾珠軸承1203的外圈與法蘭座23固定。

校準支架6b上設置有用於設置校準支架6b水平狀態的水平校準裝置。

水平校準裝置包括兩個固定在校準支架6b上的角度尺盤15，兩個角度尺盤15上均設置有鉛錘，兩個角度尺盤15所在的平面垂直。

飛控板夾緊部10包括第一夾板1001、第三夾板1003和夾板連接軸402，夾板連接軸402的兩端分別與第一夾板1001和第三夾板1003連接，夾板連接軸402上依次套設有推板1005、彈簧8和第二夾板1002，第三夾板1003與第一步進電機1101的旋轉軸連接，第一夾板1001與第一傳感器連接軸4011連接。

第一夾板1001和第三夾板1003之間還設置有限位板1004，第二夾板1002上設置有限位槽1006，限位板1004卡設在限位槽1006內，第二夾板1002通過直線軸承7套設在夾板連接軸402上。

校準框架6a包括第一鋁板601、第二鋁板602、第三鋁板603和第四鋁板604。第一鋁板601、第二鋁板602、第三鋁板603和第四鋁板604依次首尾連接圍成方框型。

校準支架6b包括第五鋁板605、第六鋁板606和第七鋁板607，第五鋁板605水平設置，第六鋁板606和第七鋁板607豎直設置在第五鋁板605的兩端。

如圖1～3所示，飛控板夾緊部10包含第一夾板1001和第三夾板1003，第一夾板1001和第三夾板1003通過限位板1004和夾板連接軸402連接。夾板連接軸402兩端分別穿過第一夾板1001和第三夾板1003，第一夾板1001和第三夾板1003上分別開設有第一螺紋孔901和三螺紋孔903，固定螺絲擰入第一螺紋孔901和三螺紋孔903與夾板連接軸402的兩端側壁相抵，並將夾板連接軸402的兩端固定在第一夾板1001和第三夾板1003上。第二夾板1002上固定有直線軸承7，直線軸承7套設在夾板連接軸402上，第二夾板1002通過直線軸承7能在夾板連接軸402上滑動來調節寬度以適配不同大小的飛控板。飛控板放置在位於第一夾板1001和第二夾板1002之間的限位板1004上，並且通過第一夾板1001和第二夾板1002來進行夾持，飛控板放在限位板1004上這樣能保證飛控板的初始狀態是位於水平的平面保證測試的準確。彈簧8套設在夾板連接軸402上，第二夾板1002通過限位槽1006卡設在限位板1004，使得第二夾板1002能在夾板連接軸402上自由滑動並在限位板1004的限位作用下往復運動，推板1005上設置有第四螺紋孔904，將推板1005移動到合適的位置然後通過固定螺絲擰入第四螺紋孔904與夾板連接軸402側部相抵進行固定，可以通過調節推板1005的位置壓緊彈簧8，然後彈簧8推緊第一夾板1001和第二夾板1002之間的飛控板起到固定飛控板的作用。設置推板1005的作用就是我們可以使用任意長度的彈簧8對飛控板的尺寸要求降低更方便組裝。

如圖1～2所示，第一步進電機1101的外殼固定在第四鋁板604上，而第一步進電機1101的旋轉軸穿過第四鋁板604與飛控板夾緊部10的第三夾板1003固定，當第一步進電機1101的旋轉軸轉動時，帶動整個飛控板夾緊部10進行旋轉，進而帶動飛控板夾緊部10的第一夾板1001旋轉，進一步帶動與第一夾板1001連接的第一傳感器連接軸4011旋轉，進一步帶動與第一傳感器連接軸4011連接的第一角度傳感器101的傳感軸旋轉，第一角度傳感器101的外殼通過四根單通銅柱2固定在第二鋁板602上，第一角度傳感器101對整個飛控板夾緊部10的旋轉角度進行測量。第三夾板1003上開設有第二螺紋孔902，第一夾板1001上開設有第一螺紋孔901，固定螺絲擰入第二螺紋孔902與步進電機1101的旋轉軸相抵固定，固定螺絲擰入第一螺紋孔901與第一傳感器連接軸4011相抵固定。上述為X軸方向的旋轉角度測量。

如圖3所示，第二步進電機1102的外殼固定在校準支架6b的第七鋁板607上端，而第二步進電機1102的旋轉軸穿過第七鋁板607與校準框架6a的第三鋁板603固定，第二角度傳感器102的旋轉軸通過第二軸聯器302與第二傳感器連接軸4012連接，第二傳感器連接軸4012與第一鋁板601固定，第二角度傳感器102的外殼通過四根單通銅柱2固定在第六鋁板606上，第二步進電機1102的旋轉軸旋轉帶動第二角度傳感器102的旋轉軸旋轉，第二角度傳感器102對整個校準框架6a的旋轉角度進行測量。上述為Y軸方向的旋轉角度測量。

如圖5所示，第三步進電機1103的旋轉軸帶動第四同步輪1804旋轉，第四同步輪1804通過同步帶22帶動第二同步輪1802旋轉，進而帶動旋轉驅動軸19旋轉，旋轉驅動軸19與第五鋁板605固定，進而帶動整個校準支架6b旋轉，旋轉驅動軸19通過第一同步輪1801、同步帶22和第三同步輪1803帶動第三角度傳感器103的傳感軸轉動，進而測量整個校準支架6b旋轉角度。法蘭座23底部固定在箱體25上，法蘭座23的頂部通過推力球軸承20與校準支架6b的第五鋁板605連接，對整個校準支架6b起到一定的支撐作用，同時法蘭座23與旋轉驅動軸19之間設置有第三滾珠軸承1203，使得旋轉更加順暢。上述為Z軸方向的旋轉角度測量。

第一步進電機1101、第二步進電機1102和第三步進電機1103均可採用高精度行星減速步進電機，保證測試的精確性。

另外，如圖5所示，第一U型座1301和第三步進電機1103外殼固定在一起，第三步進電機1103的旋轉軸和第四同步輪1804軸固定，然後第一U型座1301通過箱體20上的腰型孔24固定在箱體25頂板的下表面上。

第二U型座1302和第三角度傳感器103的外殼固定在一起，第三角度傳感器103的傳感軸和第三同步輪1803軸固定，然後第二U型座1302通過箱體20上的腰型孔24固定在箱體25頂板的下表面上。

如圖4所示，角度尺盤15通過螺紋柱16和鋁板（第五鋁板605/第七鋁板607）連接固定在一起，鉛錘14的一端穿過螺紋柱16上面的小孔用螺母17壓緊在螺紋柱16內。當校準支架6b處於水平時鉛錘14就會指著角度尺盤15的90度刻度線上；角度尺盤15為兩個，且兩個角度尺盤15所在平面垂直，兩個角度尺盤15都指著90度時證明校準支架6b是處於水平狀態的。如果校準支架6b不水平可以通過調節箱體25底部的腳墊26的高度來使平臺水平。

一種無人機飛控板校準裝置的電氣部分包含第一角度傳感器101、第二角度傳感器102和第三角度傳感器103，第一角度傳感器101、第二角度傳感器102和第三角度傳感器103輸出4-20mA的模擬信號，第一角度傳感器101、第二角度傳感器102和第三角度傳感器103輸出的4-20mA的模擬信號經過電流電壓轉換模塊轉換為0-3.3V的電壓信號並傳送到控制板的AD接口，然後控制板通過AD接口獲得第一角度傳感器101、第二角度傳感器102和第三角度傳感器103測量的角度信息。

調節第一步進電機1101、第二步進電機1102和第三步進電機1103的轉動就能校準飛控板的角度和位置，第一步進電機1101、第二步進電機1102和第三步進電機1103分別與步進電機驅動模塊連接，電機驅動模塊與控制板的IO口連接。

控制板通過串口與PC機的串口連接實現數據的傳輸，將第一角度傳感器101、第二角度傳感器102和第三角度傳感器103測量的角度信息傳輸到PC機。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。