CN102109855B - 一种用于调节云台电机速度曲线的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于视频监控领域，提供了一种用于调节云台电机速度曲线的方法及系统，所述方法包括：接收有效的电机速度曲线参数值；根据接收到的所述电机速度曲线参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；将新的电机速度曲线表数据进行存储；将原有的电机速度曲线表数据更新为新的电机速度曲线表数据。本发明通过实时改变云台的速度曲线来改变云台的运动特性，满足了不同条件下对云台运动特性的要求，突破以往单一的速度曲线，具有易实施性、成本低、适用性强等特点。

Description

一种用于调节云台电机速度曲线的方法及系统

技术领域

本发明属于视频监控领域，尤其涉及一种用于调节云台电机速度曲线的方法及系统。

背景技术

目前，云台是视频监控系统中最常用的前端监控设备，传统控制云台的速度方法为云台的控制器不断调用固定的电机速度曲线表，云台的速度曲线不可变，随着视频监控系统的发展，单一的速度曲线无法满足对云台的速度要求。以往云台一般采取加速度不变，在低速时运动会不平稳，例如看较远处时云台会时快时慢导致看不清楚物体，及低速加速度相对过大，此时要求加速度较小；在马路上抓车牌号时跟不上车的运动，导致无法看清或看不到车牌，即低速时加速度相对小，此时要求加速度较大。因此，传统控制云台电机速度曲线不可变，不能满足低速加速度小或低速加速度快等不同应用场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于调节云台电机速度曲线的方法，旨在解决传统控制云台电机速度曲线不可变，不能满足低速加速度小或低速加速度快等不同应用场合的问题。

一种用于调节云台电机速度曲线的方法，所述方法包括：

接收有效的电机速度曲线参数值；

根据接收到的所述电机速度曲线参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；

将新的电机速度曲线表数据进行存储；

将原有的电机速度曲线表数据更新为新的电机速度曲线表数据

本发明的目的还在于提供一种用于调节云台电机速度曲线的系统，所述系统包括：

通信模块，用于输出电机速度曲线参数值；

电机速度曲线表公式模块，用于生成电机速度曲线表公式；

控制模块，用于从所述通信模块接收到有效的电机速度曲线参数值，然后根据接收到参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；

缓存模块，用于将新的电机速度曲线表数据进行存储；

电机速度曲线表数据模块，用于将原有的电机速度曲线表数据更新为所述缓存模块中新的电机速度曲线表数据。

本发明通过实时改变云台的速度曲线来改变云台的运动特性，满足了不同条件下对云台运动特性的要求，突破以往单一的速度曲线，具有易实施性、成本低、适用性强等特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于调节云台电机速度曲线的方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的用于调节云台电机速度曲线的系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的云台的电机速度曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的用于调节云台电机速度曲线的方法的流程图。

一种用于调节云台电机速度曲线的方法，该方法包括：

在步骤Step1中，接收有效的电机速度曲线参数值；

在步骤Step2中，根据接收到的所述电机速度曲线参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；

在步骤Step3中，将新的电机速度曲线表数据进行存储；

在步骤Step4中，将原有的电机速度曲线表数据更新为新的电机速度曲线表数据。

作为本发明实施例的一优选方案

用户已知云台最小速度为V_min，最大速度为V_max，二次系数a，将云台电机速度曲线拟合成二次曲线，避免以往一次曲线加速度不变的缺点。

设云台的速度曲线为

v(t)＝at²+bt+c

1)

其中t为时间，v为云台电机速度；将时间t离散化，间隔采样t＝Δtn+t0取Δt＝1，t0＝0，n最小为1，最大为N，每一个n的数值对应云台运动的一个速度，即

v(n)＝an²+bn+c  (n＝1、2、3......N-1、N)2)

设当n＝1时，云台最小速度为V_min；n＝N时，最大速度为vmax，将(n＝1，v＝V_min)与(n＝N，v＝V_max)分别代入式2)得到

$b=\frac{v_{\max }-v_{\min }}{N-1}-a(N+1)---3)$

$c=\frac{{\mathrm{Nv}}_{\min }-v_{\max }}{N-1}+\mathrm{aN}---4)$

将式3)，4)代入式2)得到式5)即电机速度曲线表公式为：

$v\left(n\right)={\mathrm{an}}^2+[\frac{v_{\max }-v_{\min }}{N-1}-a(N+1)]n+\frac{{\mathrm{Nv}}_{\min }-v_{\max }}{N-1}+\mathrm{Na}$

其中n为整数变量，最小为1，最大为N，N为大于1的整数；a为速度曲线二次系数，为有理数；v为云台电机速度；当n＝1时对应云台运动的最小速度为V_min，n＝N时对应云台运动的最大速度为V_max，每一个n的数值对应云台运动的一个速度。

作为本发明实施例的一优选方案，根据云台运动速度递增的特性，

当a＝0时，如图3中曲线I；

当a＞0时，需满足曲线对称轴

如图3中曲线II；

当a＜0时，需满足曲线对称轴

如图3中曲线III；

将式3)分别代入

中，得到

$0<a\&le;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2},$ $-\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;0$

则有

$-\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}---6)$

上述的N、V_max和V_min可根据云台运动的实际情况确定，根据公式6)，可确定a的范围，由公式5)即可确定云台运动的电机速度曲线，通过改变N、V_max和V_min的值，可实现云台的速度曲线的多样性。

作为本发明实施例的一优选方案，电机速度曲线应满足

$-\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a<0$ 或 $0<a\&le;\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(n-1)}^2}$ 或a＝0。

图2示出了本发明实施例提供的用于调节云台电机速度曲线的系统的结构示意图。为了便于说明，仅示出了本发明相关的部分。

一种用于调节云台电机速度曲线的系统，系统包括：

通信模块21，用于输出电机速度曲线参数值；

电机速度曲线表公式模块22，用于生成电机速度曲线表公式；

控制模块23，用于从通信模块接收到有效的电机速度曲线参数值，然后根据接收到参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；

缓存模块24，用于将新的电机速度曲线表数据进行存储；

电机速度曲线表数据模块25，用于将原有的电机速度曲线表数据更新为缓存模块中新的电机速度曲线表数据。

作为本发明实施例的一优选方案，所述电机速度曲线表公式为

$v\left(n\right)={\mathrm{an}}^2+[\frac{v_{\max }-v_{\min }}{N-1}-a(N+1)]n+\frac{{\mathrm{Nv}}_{\min }-v_{\max }}{N-1}+\mathrm{Na}$

其中n为整数变量，最小为1，最大为N，N为大于1的整数；a为速度曲线二次系数，为有理数；v为云台电机速度；当n＝1时对应云台运动的最小速度为V_min，n＝N时对应云台运动的最大速度为V_max，每一个n的数值对应云台运动的一个速度。

作为本发明实施例的一优选方案，所述有效的电机速度曲线参数值判断方法为

$-\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}.$

作为本发明实施例的一优选方案，电机速度曲线应满足

$-\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a<0$ 或 $0<a\&le;\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}$ 或a＝0。

以下结合具体实现方案对本发明最进一步的说明。

将云台的内部处理器中定时器的计数值设为PR(n)，处理器运行时钟为Fcy，单位为MHz，电机步距角为α，单位为°，电机减速比为M，齿轮传动比为H，电机细分数为X，定时器分频比F，云台的速度v(n)，单位为°/s，

其中

$\mathrm{PR}\left(n\right)=\frac{\mathrm{Fcy}\&CenterDot;{10}^6\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}}{v\left(n\right)\&CenterDot;M\&CenterDot;H\&CenterDot;X\&CenterDot;F}---7)$

上式中Fcy、α、M、H、X和F数值可根据具体的硬件电路取确定，举例可取Fcy＝22.1184MHz，α＝0.9°，M＝1，H＝3.2，X＝128，F＝8，代入上式得到

$\mathrm{PR}\left(n\right)=\frac{6075}{v\left(n\right)}---8)$

云台控制协议中一般速度等级为256级，这里取N＝256，将式5)代入式8)，则有

$\mathrm{PR}\left(n\right)=\frac{6075}{{\mathrm{an}}^2+(\frac{v_{\max }-v_{\min }}{255}-257a)n+\frac{{256v}_{\min }-v_{\max }}{255+256a}}---9)$

(n＝1、2、3......255、256)

因有

$-\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2},$

a值较小，为便于用户输入参数取k＝a(N-1)²则有

-(v_max-v_min)≤k≤v_max-v_min

10)

例如，云台的V_min大于等于0.1°/s，V_max小于等于60°/s。V_min＝0.1°/s，V_max＝60°/s，代入式10)，得到-59.9≤k≤59.9。

例如，k＞0云台平稳启动停止、加速度由小变大，依次到59.9启动停止平稳性越好、加速度开始变化越缓慢；k＜0云台快速启动停止、加速度由大变小，依次到-59.9启动越快、加速度开始变化越迅速；k＝0折中考虑、应用无特殊要求。

有以上述可知，可取V_min＝0.1°/s，V_max＝60°/s后，即确定了k的范围，根据实际需要确定k，也就得到a值，由式9)可以得到新的电机速度曲线表，云台的运动速度随新的速度曲线表的改变而改变。用户可通过调用云台的OSD菜单参数或其它方式，输入k值，来改变当前云台的速度曲线。选择不同的电机，固有振动点和力矩波动点在新速度曲线表中应去除。

本发明实施例通过实时改变云台的速度曲线来改变云台的运动特性，满足了不同条件下对云台运动特性的要求，突破以往单一的速度曲线。本发明实施例提供的方法具有易实施性、成本低、适用性强等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于调节云台电机速度曲线的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收有效的电机速度曲线参数值；

根据接收到的所述电机速度曲线参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；

将新的电机速度曲线表数据进行存储；

将原有的电机速度曲线表数据更新为新的电机速度曲线表数据；

所述电机速度曲线表公式为

$v\left(n\right)={\mathrm{an}}^2+\&lsqb;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{N-1}-a(N+1)\&rsqb;n+\frac{{\mathrm{Nv}}_{\min }-v_{\max }}{N-1}+\mathrm{Na}$

其中n为整数变量，最小为1，最大为N，N为大于1的整数；a为速度曲线二次系数，为有理数；v为云台电机速度；当n=1时对应云台运动的最小速度为V_min，n=N时对应云台运动的最大速度为V_max，每一个n的数值对应云台运动的一个速度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有效的电机速度曲线参数值判断方法为

$-\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}.$

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机速度曲线应满足

$-\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;0$ 或 $0<a\&le;\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}$ 或a=0。

4.一种用于调节云台电机速度曲线的系统，其特征在于，所述系统包括：

通信模块，用于输出电机速度曲线参数值；

电机速度曲线表公式模块，用于生成电机速度曲线表公式；

控制模块，用于从所述通信模块接收到有效的电机速度曲线参数值，然后根据接收到参数值通过电机速度曲线表公式生成新的电机速度曲线表数据；

缓存模块，用于将新的电机速度曲线表数据进行存储；

电机速度曲线表数据模块，用于将原有的电机速度曲线表数据更新为所述缓存模块中新的电机速度曲线表数据；

所述电机速度曲线表公式为

$v\left(n\right)={\mathrm{an}}^2+\&lsqb;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{N-1}-a(N+1)\&rsqb;n+\frac{{\mathrm{Nv}}_{\min }-v_{\max }}{N-1}+\mathrm{Na}$

其中n为整数变量，最小为1，最大为N，N为大于1的整数；a为速度曲线二次系数，为有理数；v为云台电机速度；当n=1时对应云台运动的最小速度为V_min，n=N时对应云台运动的最大速度为V_max，每一个n的数值对应云台运动的一个速度。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述有效的电机速度曲线参数值判断方法为

$-\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;\frac{v_{\max }-v_{\min }}{{(N-1)}^2}.$

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电机速度曲线应满足

$-\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}\&le;a\&le;0$ 或 $0<a\&le;\frac{V_{\max }-V_{\min }}{{(N-1)}^2}$ 或a=0。

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