一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的系统及方法与流程

本发明涉及云台控制，具体涉及一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的系统及方法。

背景技术：

1、在安防摄像头中，步进电机云台的控制精度是一个重要的技术问题。云台需要精确地控制摄像头的旋转角度，以便捕获所需的视图。然而，由于步进电机的工作原理，其旋转位置的精度受到一些因素的影响，例如电机的惯性、负载的变化等。这些因素可能导致云台在启动或停止时出现失步或越步的现象，从而导致摄像头的旋转位置误差逐渐累积。

2、现有技术的不足：

3、当前市场上的带有步进电机实现云台功能的摄像头，其转动速度在整个转动过程中是恒定的。当摄像头启动或停止的软件上的响应是比较快速的时候，由于电机及其所带的负载存在惯性，无法响应立即启动或停止的动作，从而导致云台启动时失步、停止时越步。久而久之，误差逐渐增大。因此，这种恒定转速的控制方式无法有效地解决摄像头步进电机云台转动误差的问题。

4、因此，现有技术存在不足，需要进一步改进。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

3、本发明提供一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的系统，该系统包括：

4、定时器、步进电机、主控单元；

5、所述主控单元通过动态调节定时器输出给步进电机输入引脚的脉冲宽度来实现速度调节，实现起步逐渐加速、停止逐渐减速的效果，从而降低惯性引起的误差，适用于降低带有云台功能的消费类安防摄像头转动位置误差；

6、所述步进电机用于带动云台旋转；

7、所述定时器降低步进电机在安防摄像头使用中累计产生的误差，并在加速时通过逐渐提高定时器时钟频率，实现逐渐加快步进电机转动速度，降低负载带来的惯性影响。

8、进一步地，所述主控单元控制步进电机以较低的速度起步，逐渐加速到某个预设的速度后平稳运行，而停止时由某个预设的速度逐渐减速到某个低速后方停止，以实现更精确的云台控制。

9、进一步地，所述定时器预设最高转速对应中断超时为t、起步转速定时器超时为t1、停止转速定时器超时为t2、加速/减速所缓冲的步数为s、开始转动的步数为s1，即将停止转动剩余步数为s2；

10、其中由停止到转动的计算公式为：起步超时t1＝3t-2ts1/s；

11、由转动到停止的计算公式为：停止超时t2＝3t-2ts2/s。

12、进一步地，所述主控单元还包括一个内置的反馈环路，该反馈环路根据步进电机的实际转速与预设转速之间的差异，动态调整定时器的输出脉冲宽度，以实现更精确的速度控制。

13、进一步地，所述步进电机包括一个内置的传感器，该传感器用于实时监测步进电机的转速，并将转速信息反馈给主控单元，以便主控单元可以根据实际转速调整定时器的输出脉冲宽度。

14、本发明还提供一种用于摄像头的步进电机云台，采用权上述系统。

15、本发明还提供一种摄像头设备，采用上述云台，该摄像头设备具有高精度、低误差、平稳安静的云台转动性能，适用于需要精确监控和跟踪目标的消费类安防应用。

16、本发明还提供一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的方法，采用上述系统，该方法包括以下步骤：

17、s1，主控单元控制定时器调节步进电机输入引脚的脉冲宽度来调节速度，控制步进电机以较低的速度起步，逐渐加速；

18、s2，在加速时逐渐提高定时器的时钟频率，逐渐加快步进电机转动速度，到某个预设的速度下平稳运行，降低负载带来的惯性影响；

19、s3，在停止时由某个预设的速度逐渐减速到某个低速后方停止；

20、s4，通过以上步骤，降低步进电机在安防摄像头使用中累计产生的误差。

21、进一步地，该方法还包括一个步骤s5，即主控单元根据步进电机的实际转速与预设转速之间的差异，动态调整定时器的输出脉冲宽度，以实现更精确的速度控制。

22、进一步地，在步骤s1和s3中，主控单元通过监测步进电机的实际转速，并与预设转速进行比较，然后根据比较结果调整定时器的输出脉冲宽度，以实现更精确的起步和停止速度控制。

23、采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

24、1.通过使用cpu纳秒级别的高精度定时器动态调节步进电机的脉冲宽度，实现起步逐渐加速、停止逐渐减速的效果，从而有效降低由惯性引起的误差，提高了步进电机云台的控制精度。

25、2.通过动态调节主控输出给步进电机云台输入引脚的脉宽来实现速度调节，使得摄像头在启动和停止过程中的转动速度不再是恒定的，而是可以根据实际需要进行调节，进一步提高了云台的控制精度。

26、3.通过上述控制策略，显著降低了步进电机在安防摄像头使用中累计产生的误差，提高了摄像头的稳定性和可靠性。

27、4.在负载重的机器上实测24小时转动后，通过云台加减速算法，原本的5％误差降低到0.38％，大大降低了云台失步、越步带来的累计误差，提高了长时间使用的精度。

28、5.通过逐渐提高定时器时钟频率，实现逐渐加快步进电机转动速度，降低了负载带来的惯性影响，使得转动过程更加平滑，提高了用户的视觉体验。

技术特征：

1.一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的系统，其特征在于，该系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

6.一种用于摄像头的步进电机云台，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的系统。

7.一种摄像头设备，其特征在于，采用权利要求6所述的云台，该摄像头设备具有高精度、低误差、平稳安静的云台转动性能，适用于需要精确监控和跟踪目标的消费类安防应用。

8.一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种用于降低摄像头步进电机云台转动误差的系统及方法，包括：定时器、步进电机、主控单元；所述主控单元通过动态调节定时器输出给步进电机输入引脚的脉冲宽度来实现速度调节，实现起步逐渐加速、停止逐渐减速的效果，从而降低惯性引起的误差，适用于降低带有云台功能的消费类安防摄像头转动位置误差。本发明通过使用CPU纳秒级别的高精度定时器动态调节步进电机的脉冲宽度，实现起步逐渐加速、停止逐渐减速的效果，从而有效降低由惯性引起的误差，提高步进电机云台的控制精度；根据实际需要进行调节，进一步提高云台的控制精度；显著降低步进电机在安防摄像头使用中累计产生的误差，提高摄像头的稳定性和可靠性。

技术研发人员：林日明,陈庭,陈文浩
受保护的技术使用者：深圳技威时代科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29