控制云台的装置及云台系统的制作方法

本发明涉及一种控制云台的装置及云台系统。

背景技术：

随着社会的发展和工业的突飞猛进，无人机航拍应用在越来越广的领域，对航拍的要求也越来越专业，要求与云台三轴电机的控制也要越来越精确。

然而，现有技术中通常采用IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置)的信息反馈来获得摄像机的角度信息，这样的信息反馈方式可用于对专业要求不是很高的航拍设置，却无法满足专业级别的航拍设备。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中控制摄像机角度的设备精度不高的缺陷，提供一种控制云台的装置及云台系统。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：

一种控制云台的装置，其特点在于，包括一控制器、一IMU、至少一电机和至少一编码器，所述云台上固设有一摄像设备，所述IMU用于获取所述云台的姿态并发送一姿态信号至所述控制器，所述电机用于驱动所述云台运动，所述编码器用于检测所述电机的转角并向所述控制器发送一反馈信号，所述控制器用于在获得一用于表征所述云台的目标姿态的目标姿态信号后根据所述姿态信号和所述反馈信号输出一校正信号，所述电机根据所述校正信号调整所述云台的姿态。

其中，摄像设备可为摄像机、照相机等拍摄成像的设备，云台的姿态包括云台的位置、速度、角度等信息中的一种或多种。通过编码器检测电机的转角，使得控制器能够根据电机当前的运转状态对电机进行校正，从而使云 台的姿态趋向于目标姿态，避免了云台在受到外界环境产生的震动、晃动而导致的摄像设备获取图像不清晰、不流畅的缺陷，提高了对云台的控制精度，实现了对云台目标姿态的良好跟随，具有更好的拍摄效果。

较佳地，所述电机的数量为3个，所述编码器的数量为3个，3个电机分别设置在所述云台的相互垂直的三轴方向上，以调整所述云台在三轴方向上的运动姿态。

其中，通过在三个轴方向来控制云台的姿态，使得控制器获取到的云台的姿态信息量更大，从而对云台的运动姿态控制精度也更高。

较佳地，其中一轴上的电机内设有一滑环，检测设有所述滑环的电机的转角的编码器为光电编码器，检测另外两个轴上的电机的转角的编码器均为磁电编码器。

对于具有滑环的电机，使用光电编码器来检测该电机的转角时能够更好地与电机的结构进行配合。

较佳地，所述控制云台的装置还包括一温度传感器和一加热电阻，所述加热电阻用于使所述IMU内的陀螺仪保持恒定的温度，所述温度传感器用于检测所述陀螺仪的温度并向所述控制器发送一温度信号，所述控制器通过与所述温度传感器共用一信号线的方式向所述IMU发送一电信号，所述IMU根据所述电信号使所述加热电阻导通或断开。

具体地，当检测到陀螺仪的温度较高时，则断开所述加热电阻，当检测到陀螺仪温度较低时，则导通加热电阻以将陀螺仪的温度升高。相对于传统的连接方式而言，即控制器通过连线直接控制加热电阻的导通和断开，本申直接与所述温度传感器共用一信号线的方式，通过IMU来控制该加热电阻的导通或断开，减少了该连线的同时还能达到与现有技术相同的温度控制效果。

较佳地，所述控制云台的装置还包括一接收机，所述控制器通过所述接收机获得外部的发射机发射的目标姿态信号。

使用接收机时，可以实现远程控制。

较佳地，所述目标姿态信号为所述控制器内预设的信号。使用预设的信号时能够实现自动的云台姿态的控制。

较佳地，所述控制器通过一通信线与一飞行器连接。与飞行器连接时能够实现更高精度的航拍。

较佳地，所述控制器通过一通信线与一手持支架连接。与手持支架连接时能够实现地面上的拍摄操作。

本发明还提供一种云台系统，其特点在于，包括如上所述的控制云台的装置和其中的云台。

本发明的积极进步效果在于：本发明将编码器与IMU结合起来，通过编码器检测电机的转角，使得控制器能够不断校正电机的转动状态，从而使云台的姿态趋向于目标姿态，避免了云台在受到外界环境产生的震动、晃动而导致的摄像设备获取图像不清晰、不流畅的缺陷，提高了对云台的控制精度，实现了对云台目标姿态的良好跟随，具有更好的拍摄效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的控制云台的装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2的控制云台的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种控制云台的装置，如图1所示，包括一控制器100，控制器100为一单片机、一IMU101、一电机102和一编码器103，所述云台上固设有一摄像机，所述IMU101用于获取所述云台的姿态并发送一姿态信号至所述控制器100，所述电机102用于驱动所述云台运动，本实施例中通过电机驱动器1021驱动所述电机102运转，控制器100与电机驱动器1021 均设置在同一块电路板200上，所述编码器103用于检测所述电机102的转角并向所述控制器发送一反馈信号，所述控制器100用于在获得一用于表征所述云台的目标姿态的目标姿态信号后根据所述姿态信号和所述反馈信号输出一校正信号，所述电机根据所述校正信号调整所述云台的姿态。

在图1中，花式箭头表示只有电源传递，单线箭头表示只有信号传递，粗线箭头表示既有电源传递，又有信号传递。其中，控制器可通过接收机获得目标姿态信号，也可通过内部预设的方式获得。

本实施例中，编码器可以实时检测电机的转角，也可定期检测电机的转角，通过编码器对电机转角的反馈，使得控制器能够及时校正电机的转动状态，从而实现对云台的目标姿态的跟随控制。

本实施例使用一个电机和一个编码器实现对云台的姿态控制，实际上，也可以使用多个电机和多个编码器实现对云台在多个轴方向上的姿态控制，可根据需要设定需要控制运动姿态的轴的数量。

实施例2

本实施例提供一种控制云台的装置，如图2所示，本实施例与实施例的区别在于：本实施例包括3个电机和3个编码器，3个电机分别设置在所述云台的相互垂直的三轴方向上，以调整所述云台在三轴方向上的运动姿态。

其中，每个编码器检测一个电机的转角，其中一轴上的电机内设有一滑环，检测设有所述滑环的电机的转角的编码器为光电编码器，检测另外两个轴上的电机的转角的编码器均为磁电编码器。具体他，本实施例在竖直轴上的编码器为光电编码器1031，在水平轴上的编码器为磁电编码器1032，在实际使用过程中，还可将摄像设备的图像实现远程传输。

本实施例在获得实施例1的效果的同时，控制器获取到的云台的姿态信息量更大，对云台的运动姿态控制精度也更高，且对于具有滑环的电机，使用光电编码器来检测该电机的转角时能够更好地与电机的结构进行配合。

实施例3

本实施例提供一种控制云台的装置，本实施例与实施例2的区别在于： 本实施例中控制云台的装置还包括一接收机，所述控制器通过所述接收机获得外部的发射机发射的目标姿态信号。所述控制云台的装置还包括一温度传感器和一加热电阻，所述加热电阻用于使所述IMU内的陀螺仪保持恒定的温度，所述温度传感器用于检测所述陀螺仪的温度并向所述控制器发送一温度信号，所述控制器通过与所述温度传感器共用一信号线的方式向所述IMU发送一电信号，所述IMU根据所述电信号使所述加热电阻导通或断开。

当检测到陀螺仪的温度较高时，则断开所述加热电阻，当检测到陀螺仪温度较低时，则导通加热电阻以将陀螺仪的温度升高。相对于传统的连接方式而言，即控制器通过连线直接控制加热电阻的导通和断开，本申直接与所述温度传感器共用一信号线的方式，通过IMU来控制该加热电阻的导通或断开，减少了该连线的同时还能达到与现有技术相同的温度控制效果。

此外，所述控制器通过一通信线与一飞行器连接，使用接收机时，可以实现远程控制，该飞行器能够实现更高精度的航拍。

本发明将编码器与IMU结合起来，通过编码器检测电机的转角，使得控制器能够不断校正电机的转动状态，从而使云台的姿态趋向于目标姿态，避免了云台在受到外界环境产生的震动、晃动而导致的摄像设备获取图像不清晰、不流畅的缺陷，提高了对云台的控制精度，实现了对云台目标姿态的良好跟随，具有更好的拍摄效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。