CN107237971A - 基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，包括底座和安装在底座上的主机，所述主机包括前壳体、后壳体和安装在前壳体、后壳体之间的支架，所述后壳体与支架之间安装有一Y轴运动机构；所述支架的左右两侧各安装有一侧板，且所述的两侧板之间安装有一X轴运动机构；所述支架中固定安装有一用于控制Y轴运动机构和X轴运动机构进行姿态补偿调整的陀螺仪姿态检测传感器。本发明通过安装在支架中的陀螺仪姿态检测传感器，实现高清摄像机在X轴、Y轴和Z轴方向上的姿态变化数据的检测，热成像镜头在X轴和Z轴方向上的姿态变化数据的检测，并相应地通过调整电机转动方向和转动速度对各个轴进行姿态补偿调整，达到云台稳定的目的，从而满足用户的需求。

Description

基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台
技术领域
本发明涉及摄像控制系统云台，具体涉及的是一种基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，主要用于实现船在海上行驶时，实现摄像机或者照相机等拍摄设备的稳定。
背景技术
随着安防监控行业的快速发展，摄像机不仅在道路、楼宇等固定平台上大量使用，而且也被广泛应用于船只巡逻、搜救、目标追踪、缉私、海洋监测以及渔政等运动的载体中。
但是在运动的载体上使用摄像机，会出现难以保证摄像机视角持续瞄准载体以外监控目标的问题。尤其是对于在海面上行驶或停泊的船舰，由于海浪存在而出现摇晃，其无法有效的进行监控，存在较大的安全隐患。
目前的摄像机云台，主要是用于专业的摄像机或者相机。这种云台稳定效果不佳，多数只能在静止时使用，不能在动态使用时实时地进行稳定补偿，无法在移动中进行拍摄。为了避免这种情况，通常会在船舰上安装自稳云台，以实现对拍摄过程造成摄像机晃动的补偿，从而保证拍摄画面的稳定性。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，以在船舰移动中进行拍摄时能达到迅速稳定地控制拍摄设备的效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，包括底座和安装在底座上的主机，所述主机包括前壳体、后壳体和安装在前壳体、后壳体之间的支架，所述后壳体与支架之间安装有一Y轴运动机构；所述支架的左右两侧各安装有一侧板，且所述的两侧板之间安装有一X轴运动机构；所述支架中固定安装有一用于控制Y轴运动机构和X轴运动机构进行姿态补偿调整的陀螺仪姿态检测传感器。
优选地，所述后壳体与前壳体之间固定安装有一热成像镜头和一高清摄像机。
优选地，所述Y轴运动机构包括有Y轴电机座、Y轴电机、Y轴减速机构和Y轴，所述Y轴电机固定安装在Y轴电机座中，Y轴通过Y轴减速机构与Y轴电机连接。
优选地，所述X轴运动机构包括有X轴电机座、X轴电机、X轴减速机构和X轴，X轴电机座固定安装在后壳体的内壁，X轴电机固定安装在X轴电机座中，X轴通过X轴减速机构与X轴电机连接，X轴电机的转子与Y轴电机的定子连接。
优选地，所述底座上固定安装有一底座腔体，该底座腔体中固定安装有一Z轴运动机构，该Z轴运动机构包括Z轴减速机构、Z轴电机和Z轴，所述Z轴电机的转子与X轴电机的定子连接。
优选地，所述支架底部设置有一支架座，所述支架通过该支架座与底座腔体连接。
本发明通过安装在支架中的陀螺仪姿态检测传感器，实现高清摄像机在X轴、Y轴和Z轴方向上的姿态变化数据的检测，实现热成像镜头在X轴和Z轴方向上的姿态变化数据的检测，并相应地通过调整电机转动方向和转动速度对各个轴进行姿态补偿调整，达到云台稳定的目的，从而满足用户的需求。
附图说明
图1为本发明船载自稳云台的立体示意图；
图2为本发明船载自稳云台的结构示意图。
图中标识说明：底座10、底座腔体20、Z轴减速机构21、Z轴电机22、Z轴23、支架30、支架座31、前壳体40、热成像镜头41、高清摄像机42、后壳体50、Y轴电机座51、Y轴电机52、Y轴减速机构53、Y轴54、侧板60、X轴电机座61、X轴电机62、X轴减速机构63、X轴64、陀螺仪姿态检测传感器70。
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。
请参阅图1所示，图1为本发明船载自稳云台的立体示意图。本发明提供了一种用于船只的自稳云台，主要用于实现船只在海上行驶晃动时，保证摄像机或者照相机等拍摄设备的稳定，确保监控拍摄的效果。
其中本实施例云台包括有底座10，所述底座10上安装有底座腔体20，底座腔体20上固定安装有主机。
主机主要包括有支架30，在支架30的前端固定安装有前壳体40，后端固定安装有后壳体50，左右两侧各安装有一个侧板60。
如图2所示，图2为本发明船载自稳云台的结构示意图。主机为云台的核心部件，其包括有支架30和固定安装在支架30底部的支架座31，支架座31通过传动轴23与底座腔体20连接。
支架30中安装有Y轴运动机构、X轴运动机构以及摄像机构，其中Y轴运动机构安装在支架30与后壳体50之间，其具体包括有Y轴电机座51、Y轴电机52、Y轴减速机构53和Y轴54，Y轴电机52固定安装在Y轴电机座51中，Y轴54与Y轴电机52连接，Y轴电机52的转子通过Y轴减速机构53与载物座连接。
X轴运动机构安装在支架30中，且位于左右两侧的侧板60之间，其包括有X轴电机座61、X轴电机62、X轴减速机构63和X轴64，X轴电机座61固定安装在后壳体50的内壁，X轴电机62固定安装在X轴电机座61中，X轴64与X轴电机62连接，X轴电机62的转子与Y轴电机52的定子连接。
本实施例中Y轴电机52与X轴电机62在空间中呈正交分布，通过这两个电机可以分别控制进行俯仰运动和横滚运动。
摄像机构安装在后壳体50与前壳体40之间，其包括有热成像镜头41和高清摄像机42。摄像机构中安装有姿态检测电路板，姿态检测电路板主要由陀螺仪芯片、倾角计以及STM32组成，主要用于获得镜头的姿态数据，发送给云台主板，主板获得姿态检测电路板的数据进而调整电机的转动方向和转动速度，达到云台稳定的目的。姿态检测电路板上设置有姿态检测陀螺仪控制电路，该电路采用MCU用于计算和作相应的控制，例如STM32系列的单片机，也可以选用如ADS16209、ADXS453等，用于测量镜头的与水平面的角度和镜头俯仰及旋转的角速度，控制电路包括MCU、以及与MCU连接的电机控制电路、CAN通讯电路。
其中Y轴运动机构可用于固定安装所述高清摄像机42，以使高清摄像机42能够沿Y轴实现姿态变化。X轴运动机构用于固定安装所述Y轴运动机构，以使所述热成像镜头41和高清摄像机42、以及Y轴运动机构能够沿X轴实现姿态变化。
底座腔体20中安装有Z轴运动机构，所述Z轴运动机构包括有Z轴减速机构21、Z轴电机22和Z轴23，其中Z轴电机22为控制航向轴运动的电机，Z轴电机22的转子与X轴电机62的定子连接，Z轴电机22的定子与底盘140连接到船只上。Z轴运动机构用于固定安装Y轴运动机构和X轴运动机构，以使热成像镜头41、高清摄像机42、Y轴运动机构和X轴运动机构沿水平转轴实现姿态变化。
在支架30中固定安装有陀螺仪姿态检测传感器70，其主要用于采集云台热成像镜头41和高清摄像机42在X轴方向上的实时姿态数据、以及采集云台高清摄像机42在Y轴方向上的实时姿态数据。而相应地，MCU可以X轴方向上的实时姿态数据，向主控制板发送对应的X轴传动姿态补偿指令，以使主控制板控制云台结构实现相应的X轴姿态补偿调整，使图像清晰。同样地，MCU可以Y轴方向上的实时姿态数据，向主控制板发送对应的Y轴传动姿态补偿指令，以使主控制板控制云台结构实现相应的Y轴姿态补偿调整，使图像清晰。
本实施通过X轴运动机构、Y轴运动机构及Z轴运动机构的配合组装，实现了对高清摄像机分别在X轴俯仰轴、Y轴横滚轴和Z轴水平转轴方向上的转动控制，对热成像镜头分别在X轴俯仰轴和Z轴水平转轴方向上的转动控制。
综上所述，本实施例使用具有X轴、Y轴与Z轴三个自由度的船载安防云台作为稳像平台，而且云台结构中包含可以用于驱动该云台结构的姿态变化的驱动电机，从而通过云台结构的姿态变化，带动相机结构的拍摄方向、角度等随之变化，以满足用户需求。
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)

1.一种基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，包括底座(10)和安装在底座(10)上的主机，其特征在于，所述主机包括前壳体(40)、后壳体(50)和安装在前壳体(40)、后壳体(50)之间的支架(30)，所述后壳体(50)与支架(30)之间安装有一Y轴运动机构；所述支架(30)的左右两侧各安装有一侧板(60)，且所述的两侧板(60)之间安装有一X轴运动机构；所述支架(30)中固定安装有一用于控制Y轴运动机构和X轴运动机构进行姿态补偿调整的陀螺仪姿态检测传感器(70)。
2.如权利要求1所述的基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，其特征在于，所述后壳体(50)与前壳体(40)之间固定安装有一热成像镜头(41)和一高清摄像机(42)。
3.如权利要求2所述的基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，其特征在于，所述Y轴运动机构包括有Y轴电机座(51)、Y轴电机(52)、Y轴减速机构(53)和Y轴(54)，所述Y轴电机(52)固定安装在Y轴电机座(51)中，Y轴(54)通过减速机构(53)与Y轴电机(52)连接。
4.如权利要求3所述的基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，其特征在于，所述X轴运动机构包括有X轴电机座(61)、X轴电机(62)、X轴减速机构(63)和X轴(64)，X轴电机座(61)固定安装在后壳体(50)的内壁，X轴电机(62)固定安装在X轴电机座(61)中，X轴(64)通过X轴减速机构(63)与X轴电机(62)连接，X轴电机(62)的转子与Y轴电机(52)的定子连接。
5.如权利要求4所述的基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，其特征在于，所述底座(10)上固定安装有一底座腔体(20)，该底座腔体(20)中固定安装有一Z轴运动机构，该Z轴运动机构包括Z轴减速机构(21)、Z轴电机(22)和Z轴(23)，所述Z轴电机(22)的转子与X轴电机(62)的定子连接。
6.如权利要求5所述的基于陀螺仪姿态检测的船载自稳云台，其特征在于，所述支架(30)底部设置有一支架座(31)，所述支架(30)通过该支架座(31)与底座腔体(20)连接。
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