CN105045018A - 云台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种云台，包括：云台支架，以及，设置在云台支架上的云台控制器、第一惯性测量模块和云台电机，第一惯性测量模块与云台控制器连接，云台电机与云台控制器连接，且云台电机为有刷电机；云台控制器进一步包括：微处理器模块、采集模块和电源模块，采集模块与第一惯性测量模块连接，微处理器模块分别与采集模块和稳压模块连接，电源模块分别与采集模块和微处理器模块连接，用以提供电力。本发明的云台具有稳定性高、控制精度高、有效提升画质，且成本低廉的有益效果。

Description

云台

技术领域

本发明涉及拍摄设备领域，具体地，涉及一种云台。

背景技术

云台是用于安装视频设备的支撑工作台，视频设备设置在云台上，通过对云台的调整，调整视频设备的镜头，以实现正确对目标的摄像。

云台电机用于确保视频设备的稳定，防止视频设备抖动。现有云台使用的云台电机均采用无刷电机，由于无刷电机需要控制器输出的控制信号控制其转速，并且，需要电子调速器将输入的直流电变成三相交流电，因此无刷电机的性能受控制系统性能干扰严重。另外，无刷电机的控制波形为矩形波，波形波动大，波形波动会使得电机产生振动，影响云台稳定性。并且，无刷电机的磁钢数量较多，线圈每经过一个磁钢，线圈与磁钢之间会产生一次抖动，磁钢数量越多，抖动越严重，也影响云台的稳定性。因此，现有云台电机的性能受控制性能、磁钢数量、磁钢磁通强度等因素影响，干扰因素多。

综上所述，现有云台存在电机性能干扰因素多，电机振动频繁，云台稳定性差的缺点。并且，无刷电机成本高，影响云台的产品成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种云台，以解决现有技术中云台存在的稳定性差、成本高的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种云台，包括：云台支架，以及，设置在云台支架上的云台控制器、第一惯性测量模块和云台电机，第一惯性测量模块与云台控制器连接，云台电机与云台控制器连接，且云台电机为有刷电机，云台控制器进一步包括：微处理器模块、采集模块和电源模块，其中：

采集模块与第一惯性测量模块连接，用以采集视频设备姿态信息，并将采集到的视频设备姿态信息发送至微处理器模块；

微处理器模块分别与采集模块和云台电机连接，用以根据接收到的视频设备姿态信息判断视频设备的位置和当前运动状态，若视频设备位置没有变化，则不做处理；若视频设备位置发生变化，则微处理器模块计算视频设备的位置变化量，并根据位置变化量计算得到相应云台电机的控制电流发送至对应的云台电机；

电源模块分别与上述各模块连接，用以提供电力。

优选地，微处理器模块将接收到的视频设备姿态信息与预先存储的视频设备标准姿态信息进行比较，若视频设备姿态信息与视频设备标准姿态信息不同，则微处理器模块控制云台电机输出反向扭力和方向，使视频设备向与当前运动状态相反的方向运动，使视频设备保持动态平衡状态。

优选地，还包括一稳压模块，稳压模块与云台控制器连接，用以保持云台控制器电压恒定。

优选地，云台电机的数量为三个。

优选地，云台还包括电机连接件，云台支架包括：固定架、轴架和载荷支承部，轴架分别与固定架和载荷支承部连接，云台控制器与固定架连接，云台电机的转子与对应的固定架或轴架连接，电机连接件包覆云台电机的定子，且电机连接件与对应的固定架或轴架连接，载荷支承部用以承载视频设备，第一惯性测量模块设置在视频设备与载荷支承部之间与载荷支承部连接。

优选地，还包括一第二惯性测量模块，第二惯性测量模块与采集模块连接，第二惯性测量模块设置在固定架和运动轴架之间，且第二惯性测量模块设置在固定架中心处，与固定架连接的云台电机的转子与第二惯性测量模块连接。

优选地，第二惯性测量模块中心位置处设置有通孔，与固定架连接的云台电机的转子与通孔套接连接。

优选地，第二惯性测量模块用以测量云台整体位置信息并将检测到的云台整体位置信息发送至采集模块，当云台整体位置发生变化时，微处理器模块根据接收到的云台整体位置信息及视频设备姿态信息进行补偿运算，得到偏向校准值，并根据偏向校准值计算得到云台电机控制电流控制对应的云台电机运行，保持视频设备动态平衡。

本发明的云台电机采用有刷电机，与传统采用无刷电机的云台相比，有刷电机无需使用电子调速器，电机性能不受控制性能影响，性能稳定。同时，云台控制器通过稳压模块进行稳压处理，保持电压恒定，通过调整电流大小及方向控制有刷电机运行，控制波形为正弦波，波形平滑，能够有效避免因控制波形波动造成的电机振动，提高云台稳定性，保证视频设备位置稳定，有效提升画质。并且，有刷电机只包括两个磁钢，旋转一周线圈与磁钢之间只产生两次抖动，且旋转不超过90°不会产生抖动，大大减小了线圈经过磁钢产生的抖动的次数，进一步提高云台稳定性。另外，有刷电机成本低廉，能够有效降低云台的产品成本。

本发明将第二惯性测量模块设置在云台支架中心位置，检测到的云台整体位置变化信息最准确，当云台整体位置发生变化时，能够得到最准确的偏向校准值，大大提高了检测精度，有效保证云台的控制精度。

综上所述，本发明云台的电机性能不受控制系统性能影响，性能稳定，抖动小，有利于提高云台稳定性，能够有效提升视频设备拍摄画质。因此，与现有技术相比，本发明的云台具有稳定性高、控制精度高，且成本低廉的有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明云台的结构俯视图；

图2为本发明云台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请同时参阅图1至图2，一种云台，包括：云台支架1，设置在云台支架1上的云台控制器2、第一惯性测量模块3和三个云台电机4，第一惯性测量模块3与云台控制器2连接，用以采集视频设备的姿态信息。三个云台电机4均与云台控制器2连接，且云台电机4为有刷电机。

如图2所示，云台还包括电机连接件6，云台支架1包括：固定架11、轴架12和载荷支承部13，轴架12分别与固定架11和载荷支承部13连接，云台控制器2与固定架11连接，三个云台电机4的转子分别与对应的固定架11或轴架13连接，电机连接件6包覆云台电机4的定子，且电机连接件6与对应的固定架11或轴架12连接，载荷支承部13用以承载视频设备，第一惯性测量模块3设置在视频设备与载荷支承部13之间与载荷支承部13连接。

进一步地，本发明的云台还包括一稳压模块，稳压模块与云台控制器连接，用以保持云台控制器电压恒定。本发明的云台电机采用有刷电机，云台电机的运行状态通过调节控制电流的电流大小及电流方向控制。云台控制器通过稳压模块进行稳压处理，保持电压恒定，通过调节电流控制云台电机的运行状态，控制波形为正弦波，波形平滑，能够有效避免因控制波形波动造成的电机振动，提高云台稳定性，保证视频设备位置稳定，有效提升画质。

具体地，电机连接件采用柔性材料制成，能够减小云台电机4与云台支架1之间的震动，避免噪音的产生，提高云台电机连接的可靠性。

进一步地，云台控制器2包括：微处理器模块、采集模块和电源模块。采集模块与第一惯性测量模块3连接，用以采集视频设备姿态信息，并将采集到的视频设备姿态信息发送至微处理器模块；微处理器模块分别与采集模块和云台电机4连接，用以根据接收到的视频设备姿态信息判断视频设备的位置和当前运动状态，若视频设备位置没有变化，则不做处理；若视频设备位置发生变化，则微处理器模块计算视频设备的位置变化量，并根据位置变化量计算得到相应云台电机4的控制电流发送至对应的云台电机4；电源模块分别与微处理器模块和采集模块模块连接，用以提供电力。

微处理器模块将接收到的视频设备姿态信息与预先存储的视频设备标准姿态信息进行比较，若视频设备姿态信息与视频设备标准姿态信息不同，则微处理器模块计算视频设备的位置变化量，并根据位置变化量计算相应云台电机4的控制电流发送至对应的云台电机4，控制相应的云台电机4输出反向扭力和方向，使视频设备向与当前运动状态相反的方向运动，从而使视频设备保持动态平衡状态。

进一步地，在本发明的一个较佳实施例中，本发明的云台还包括一第二惯性测量模块5，第二惯性测量模块5用以采集云台的整体位置信息。第二惯性测量模块5设置在固定架11和轴架12之间，且第二惯性测量模块5设置在固定架11中心处，与固定架11连接的云台电机4的转子与第二惯性测量模块5连接。

第二惯性测量模块5用以测量云台整体位置信息并将检测到的云台整体位置信息发送至采集模块22，当云台整体位置发生变化时，微处理器模块根据接收到的云台整体位置信息及视频设备姿态信息进行补偿运算，得到偏向校准值，并根据偏向校准值计算得到云台电机控制电流控制对应的云台电机4运行，保持视频设备动态平衡。

微处理器模块根据接收到的云台整体位置信息及视频设备姿态信息分别得到云台的运动状态及视频设备的运动状态，并判断云台是否发生偏移，若云台整体位置未发生变化，则云台未偏移，微处理器模块根据接收到的视频设备姿态信息判断视频设备的位置和当前运动状态，若视频设备位置没有变化，则不做处理；若视频设备位置发生变化，则微处理器模块计算视频设备的位置变化量，并根据位置变化量计算得到相应云台电机4的控制电流发送至对应的云台电机4，控制相应的云台电机4输出反向扭力和方向，从而使视频设备保持动态平衡状态，具体控制调节过程如上所述，在此不予赘述。若云台整体位置发生变化，则云台发生偏移，微处理器模块根据接收到的云台整体位置信息及视频设备姿态信息进行补偿运算，得到偏向校准值，并根据偏向校准值计算得到云台电机控制电流控制对应的云台电机4运行，使视频设备向与云台当前运动状态相反的方向运动，保持视频设备动态平衡。

具体地，第二惯性测量模块5中心位置处设置有通孔，与固定架11连接的云台电机4的转子与该通孔套接连接。本发明将第二惯性测量模块5设置在云台支架中心位置，检测到的云台整体位置变化信息最准确，当云台整体位置发生变化时，能够得到最准确的偏向校准值，大大提高了检测精度，有效保证云台的控制精度。

本发明的三个云台电机4分别为俯仰轴电机、旋转轴电机和横滚轴电机，微处理器模块根据视频设备的位置变化量控制调整相应的云台电机4的运行状态。如，根据计算结果只需调整旋转轴电机的运行状态，则输出控制电流至旋转轴电机；若根据计算结果需要同时调整俯仰轴电机和旋转轴电机的运行状态，则分别输出与俯仰轴电机运行状态调整对应的控制电流至俯仰轴电机，以及与旋转轴电机运行状态调整对应的控制电流至旋转轴电机；若根据计算结果需要同时调整俯仰轴电机、旋转轴电机及横滚轴电机三个电机的运行状态，则分别输出与俯仰轴电机运行状态调整对应的控制电流至俯仰轴电机，与旋转轴电机运行状态调整对应的控制电流至旋转轴电机，以及，与横滚轴电机运行状态调整对应的控制电流至横滚轴电机。

本实施例的云台为三轴云台，但是本发明的云台并不仅限于三轴云台，在本发明的其它实施例中，本发明的云台可以为两轴云台，云台控制器相应的控制两个云台电机的运行，具体控制原理与以上三轴云台的控制方式相同，在此不予赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种云台，其特征在于，包括：云台支架，以及，设置在所述云台支架上的云台控制器、第一惯性测量模块和云台电机，所述第一惯性测量模块与所述云台控制器连接，所述云台电机与所述云台控制器连接，且所述云台电机为有刷电机，所述云台控制器进一步包括：微处理器模块、采集模块和电源模块，其中：

所述采集模块与所述第一惯性测量模块连接，用以采集视频设备姿态信息，并将采集到的视频设备姿态信息发送至微处理器模块；

所述微处理器模块分别与所述采集模块和云台电机连接，用以根据接收到的视频设备姿态信息判断视频设备的位置和当前运动状态，若视频设备位置没有变化，则不做处理；若视频设备位置发生变化，则微处理器模块计算视频设备的位置变化量，并根据位置变化量计算得到相应云台电机的控制电流发送至对应的云台电机；

所述电源模块分别与上述各模块连接，用以提供电力。

2.根据权利要求1所述的云台，其特征在于，所述微处理器模块将接收到的视频设备姿态信息与预先存储的视频设备标准姿态信息进行比较，若视频设备姿态信息与视频设备标准姿态信息不同，则微处理器模块控制云台电机输出反向扭力和方向，使视频设备向与当前运动状态相反的方向运动，使视频设备保持动态平衡状态。

3.根据权利要求1所述的云台，其特征在于，还包括一稳压模块，所述稳压模块与所述云台控制器连接，用以保持云台控制器电压恒定。

4.根据权利要求1所述的云台，其特征在于，所述云台电机的数量为三个。

5.根据权利要求1所述的云台，其特征在于，所述云台还包括电机连接件，所述云台支架包括：固定架、轴架和载荷支承部，所述轴架分别与所述固定架和载荷支承部连接，所述云台控制器与所述固定架连接，所述云台电机的转子与对应的固定架或轴架连接，所述电机连接件包覆所述云台电机的定子，且所述电机连接件与对应的固定架或轴架连接，所述载荷支承部用以承载视频设备，所述第一惯性测量模块设置在视频设备与载荷支承部之间与载荷支承部连接。

6.根据权利要求5所述的云台，其特征在于，还包括一第二惯性测量模块，第二惯性测量模块与所述采集模块连接，所述第二惯性测量模块设置在所述固定架和运动轴架之间，且所述第二惯性测量模块设置在所述固定架中心处，与固定架连接的云台电机的转子与第二惯性测量模块连接。

7.根据权利要求6所述的云台，其特征在于，所述第二惯性测量模块中心位置处设置有通孔，所述与固定架连接的所述云台电机的转子与所述通孔套接连接。

8.根据权利要求6所述的云台，其特征在于，所述第二惯性测量模块用以测量云台整体位置信息并将检测到的云台整体位置信息发送至采集模块，当云台整体位置发生变化时，微处理器模块根据接收到的云台整体位置信息及视频设备姿态信息进行补偿运算，得到偏向校准值，并根据偏向校准值计算得到云台电机控制电流控制对应的云台电机运行，保持视频设备动态平衡。