ES2393322T3

Method and apparatus for stabilizing payloads, including airborne cameras

Abstract

Aerial surveillance apparatus (110), comprising: a camera (111) having a camera aperture configured to receive radiation along a line of sight, the camera also presenting an image field with a first axis of the image and a second axis of the image substantially transverse to the first axis of the image; a gimbal system (120) holding the camera, including the gimbal system: a first support (121) coupled to a first actuator (123) to rotate around a first axis (124), the first actuator (123) presenting a first acting speed capability; a second support ( 122) arranged on the first support and coupled to a second actuator (127) for rotating around a second axis (128) transverse to the first axis, the second support holding the chamber, the second actuator presenting a second actuation speed capacity; a third actuator (131) arranged in the second support to rotate around a third axis (132), the third actuator being able to be operatively coupled to the chamber to rotate the camera relative to the second support, the third axis being substantially parallel to the first axis when the second support is in a first angle position relative to the second axis, the third axis not being parallel to the first axis when the second support is in a second angular position with respect to the second axis, the third actuator presenting a third capacity of acting speed greater than the first capacity of acting speed; and a controller operatively coupled to the first, second and third actuator (123, 127, 131) and being configured to direct the movement of the actuators such that: when the second support (122) is in the first angular position, the first actuator moves the line of sight along the first axis of the image (151) and the second actuator moves the line of sight along the second axis of the image (152); and when the second support (122) is in the second angular position, the third actuator moves the line of sight along the first axis of the image and the second actuator moves the line of sight along the second axis of the image.

ES2393322T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 6

Term

Term ended

Projected expiry passed 14 January 2024, 2.7 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Projected expiry
  5. Today

20 claims: 2 independent, 18 dependent

  1. 1
    ES 2 393 322 T3 REIVINDICACIONES 1. Aparato aéreo de vigilancia (110), que comprende:una cámara (111) que tiene una apertura de cámara configurada para recibir radiación a lo largo de una línea de visión, presentando la cámara, además, un campo de imagen con un primer eje de la imagen y un segundo eje de la imagen substancialmente transversal al primer eje de la imagen;un sistema de cardán (120) que sostiene la cámara, incluyendo el sistema de cardán: un primer soporte (121) acoplado a un primer actuador (123) para girar alrededor de un primer eje (124), presentando el primer actuador (123) una primera capacidad de velocidad de actuación;un segundo soporte (122) dispuesto en el primer soporte y acoplado a un segundo actuador (127) para girar alrededor de un segundo eje (128) transversal al primer eje, sosteniendo el segundo soporte la cámara, presentando el segundo actuador una segunda capacidad de velocidad de actuación;un tercer actuador (131) dispuesto en el segundo soporte para girar alrededor de un tercer eje (132), pudiéndose acoplar el tercer actuador operativamente a la cámara para girar la cámara respecto al segundo soporte, siendo el tercer eje substancialmente paralelo al primer eje cuando el segundo soporte se encuentra en una primera posición angular respecto al segundo eje, siendo el tercer eje no paralelo al primer eje cuando el segundo soporte se encuentra en una segunda posición angular respecto al segundo eje, presentando el tercer actuador una tercera capacidad de velocidad de actuación mayor que la primera capacidad de velocidad de actuación;y un controlador acoplado operativamente al primer, al segundo y al tercer actuador (123, 127, 131) y estando configurado para dirigir el movimiento de los actuadores de manera que: cuando el segundo soporte (122) se encuentra en la primera posición angular, el primer actuador mueve la línea de visión a lo largo del primer eje de la imagen (151) y el segundo actuador mueve la línea de visión a lo largo del segundo eje de la imagen (152);y cuando el segundo soporte (122) se encuentra en la segunda posición angular, el tercer actuador mueve la línea de visión a lo largo del primer eje de la imagen y el segundo actuador mueve la línea de visión a lo largo del segundo eje de la imagen.
  2. 2
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer actuador (123) está situado para mover el primer soporte (121) a través de un primer rango de ángulos, el segundo actuador (127) está colocado para mover el segundo soporte (122) a través de un segundo rango de ángulos, y el tercer actuador (131) está colocado para mover la cámara a través un tercer rango de ángulos, siendo el tercer rango de ángulos menor que el primer y el segundo rango de ángulos.
  3. 3
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer actuador (123) está situado para mover el primer soporte (121) a través de un rango de ángulos total de aproximadamente 360 grados, el segundo actuador (127) está situado para mover el segundo soporte (122) a través de un rango de ángulos total de aproximadamente 180 grados, y el tercer actuador (131) está situado para mover la cámara un rango de ángulos total de aproximadamente 20 grados.
  4. 4
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el controlador está configurado para dirigir el primer actuador para girar el primer soporte 180 grados cuando el segundo actuador gira la cámara para orientarla hacia abajo.
  5. 5
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, una carcasa acoplada al primer soporte (121) para moverse con el primer soporte.
  6. 6
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el primer eje (124) incluye un eje de desplazamiento, el segundo eje (128) incluye un eje de inclinación y el tercer eje (132) incluye un eje de exploración.
  7. 7
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el segundo y el tercer actuador (123, 127) están configurados para estabilizar la cámara contra vibraciones.
  8. 8
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el controlador está configurado para automáticamente:recibir una señal correspondiente a una posición del tercer actuador (131) respecto a un rango de movimientos para el tercer actuador cuando el primer soporte (121) tiene una primera orientación;dirigir una señal al primer actuador (123) para girar el primer soporte a una segunda orientación;y ES 2 393 322 T3 dirigir una señal al tercer actuador para moverse hacia un centro del rango de movimientos para el tercer actuador mientras mueve el primer soporte para que tenga una tercera orientación por lo menos aproximadamente igual que la primera orientación.
  9. 9
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que por lo menos uno del segundo y el tercer actuador (127, 131) incluye un motor paso a paso.
  10. 10
    Aparato (110) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, una carcasa dispuesta en el primer soporte (121) para girar con el primer soporte, presentando la carcasa una ventana en forma substancialmente de tira alineada con la apertura de la cámara, siendo la ventana en forma substancialmente de tira por lo menos aproximadamente transparente a la radiación.
  11. 11
    Aparato (110) para el seguimiento de un objetivo desde el aire, que comprende el aparato aéreo de vigilancia (110) de la reivindicación 1.
  12. 12
    Aparato (110) según la reivindicación 10, en el que la ventana está posicionada para pasar radiación a la cámara.
  13. 13
    Aparato (110) según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que la carcasa incluye una parte curva en forma de cúpula dispuesta hacia fuera de la ventana, y en el que la parte en forma de cúpula incluye un primer material y la ventana (641) incluye un segundo material diferente del primer material.
  14. 14
    Aparato (110) según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la ventana (641) tiene un único radio de curvatura que se extiende hacia fuera desde el segundo eje (128).
  15. 15
    Procedimiento para el seguimiento de un objetivo desde el aire, que comprende:girar un primer soporte (121) alrededor de un primer eje (124) activando un primer actuador (123) a una primera frecuencia para seguir el objetivo;girar un segundo soporte (122) respecto al primer soporte alrededor de un segundo eje (128) transversal al primer eje activando un segundo actuador (127) a una segunda frecuencia para seguir el objetivo, llevando el segundo soporte una carga útil de seguimiento que incluye una cámara (111) que tiene una línea de visión y un campo de imagen, presentando el campo de imagen un primer eje de la imagen y un segundo eje de la imagen transversal al primer eje de la imagen;y girar la carga útil de seguimiento alrededor de un tercer eje (132) activando un tercer actuador (131) a una tercera frecuencia mayor que la primera frecuencia para seguir el objetivo y corregir por lo menos parcialmente la vibración de la carga útil, siendo el tercer eje substancialmente paralelo al primer eje cuando el segundo soporte se encuentra en una primera posición angular respecto al segundo eje, siendo el tercer eje substancialmente inclinado respecto al primer eje cuando el segundo soporte se encuentra en una segunda posición angular respecto al segundo eje, en el que cuando el segundo soporte se encuentra en la primera posición angular, activar el primer actuador para mover la línea de visión a lo largo del primer eje de la imagen y activar el segundo actuador para mover la línea de visión a lo largo del segundo eje de la imagen;y cuando el segundo soporte se encuentra en la segunda posición angular, activar el tercer actuador para mover la línea de visión a lo largo del primer eje de la imagen y activar el segundo actuador para mover la línea de visión a lo largo del segundo eje de la imagen.
  16. 16
    Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que girar la carga útil de seguimiento alrededor del segundo y el tercer eje (128, 132) incluye estabilizar la carga útil de seguimiento contra vibraciones.
  17. 17
    Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que comprende, además, girar la carga útil de seguimiento 180 grados alrededor del primer eje (124) con el primer actuador (123) cuando el segundo actuador (127) inclina la carga útil para orientarla hacia abajo.
  18. 18
    Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que comprende:recibir una señal correspondiente a una posición del tercer actuador (131) respecto a un rango de movimientos para el tercer actuador cuando el primer soporte (121) tiene una primera orientación;dirigir una señal al primer actuador (123) para girar el primer soporte hacia una segunda orientación;y ES 2 393 322 T3 dirigir una señal al tercer actuador para moverse hacia un centro del rango de movimientos para el tercer actuador mientras mueve el primer soporte para que tenga una tercera orientación por lo menos aproximadamente la misma que la primera orientación. 5
  19. 19
    Procedimiento implementado por ordenador para el seguimiento de un objetivo desde el aire según el procedimiento de la reivindicación 15.
  20. 20
    Procedimiento para operar una cámara aérea según el procedimiento de la reivindicación 15. 10 21. Procedimiento según la reivindicación 15, que comprende, además, girar la cámara (111) 180 grados alrededor del eje de desplazamiento a medida que la línea de visión que se observa se inclina a través de una línea vertical.
Independent claims20