CN107817823B - 云台及云台关机方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云台，所述云台包括主板电路、IMU及电机驱动模块，所述主控电路设有一电源控制电路，所述电源控制电路分别与电池及所述电机驱动模组相连，所述IMU与拍摄设备连接，用于检测拍摄设备的实时姿态信息；所述主控电路在检测到关机信号时，控制所述电源控制电路为电机驱动模组维持供电一预设时间，根据IMU所获取的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间确定并输出驱动信号，当关机时长达到预设时间时，切断电源控制电路，停止为电机驱动模组供电。本发明通过于主控电路中设有电源控制电路实现在接收关机信号时延迟关机，实现云台的保护；本发明还提供了一种云台关机方法。

Description

云台及云台关机方法

技术领域

本发明涉及云台控制技术领域，尤其涉及一种云台及云台关机方法。

背景技术

云台是用于安装拍摄设备使用的支撑工作台，用户可将拍摄设备夹设于云台以拍摄高质量的画面。一般的云台在承载不同的拍摄设备后，由于拍摄设备结构的复杂，容易导致云台不能完全三轴平衡，则通常于云台三轴方向各设有一电机以调节云台的三轴平衡并维持云台的稳定，使其自稳，而在关机时，由于电源断开，云台电机关闭动力，使得云台失去自稳功能，又由于拍摄设备及云台的重力作用，云台下降时受到很大的作用力，容易对拍摄设备或云台的限位造成损坏。

鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的云台及云台关机方法，实现云台接收到关机信号时可延时关机并降落至未伸展使用时的初始状态以保护拍摄设备及云台。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种云台以使云台接收到关机信号时延时关机并降落至未伸展使用时的初始状态，从而保护拍摄设备及云台。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种云台关机方法，以实现云台延时关机，控制云台降落至未伸展使用时的初始状态，从而保护拍摄设备及云台。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：一种云台，所述云台包括一主控电路、一IMU及一电机驱动模组，所述主控电路设有一电源控制电路，所述电源控制电路分别与电池及所述电机驱动模组相连，所述主控电路与一开关相连以控制云台的开关机；所述IMU与拍摄设备连接，用于检测拍摄设备的实时姿态信息，所述电机驱动模组包括三电机驱动板，每一电机驱动板分别与一电机电性连接以驱动电机工作；所述主控电路在检测到关机信号时，控制所述电源控制电路为电机驱动模组维持供电一预设时间，根据IMU所获取的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间确定并输出驱动信号至所述电机驱动模组，以驱动电机运转而控制云台降落，当关机时长达到预设时间时，切断所述电源控制电路而停止为所述电机驱动模组供电。

其进一步技术方案为：所述主控电路还设有一定时器，用于根据预设时间控制云台的关机时长并于检测到关机信号时开始计时。

其进一步技术方案为：所述主控电路、三电机驱动板及IMU采用依序串联方式连接。

其进一步技术方案为：所述电源控制电路包括一第一开关管及一第二开关管，所述第一开关管连接于电源控制电路的供电输入端和输出端之间，所述供电输入端用于与电池相连，所述输出端用于与电机驱动模组相连，所述第一开关管的控制端通过第二开关管与电源控制管脚相连，所述电源控制管脚用于接收主控电路的电源控制信号。

其进一步技术方案为：所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种云台关机方法，其包括以下步骤：

步骤S1，主控电路检测到关机信号时，控制所述电源控制电路在预设时间内为电机驱动模组维持供电，根据IMU所获取的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间确定驱动信号，并将其输出至电机驱动模组，驱动电机运转，控制云台降落；

步骤S2，控制电源控制电路在关机时长达到预设时间时，断开电源，停止供电。

其进一步技术方案为：所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S1.1，获取IMU测量的拍摄设备的实时姿态信息；

步骤S1.2，检测到关机信号时，控制电源控制电路为电机驱动模组维持供电并控制定时器开始计时；

步骤S1.3，根据拍摄设备的实时姿态信息获取电机的实时运动信息；

步骤S1.4，根据云台的目标状态信息、拍摄设备的实时姿态信息、电机的实时运动信息及预设时间确定驱动信号，并将其输出至电机驱动模组；

步骤S1.5，根据驱动信号，驱动电机运转，控制云台降落。

本发明的有益技术效果在于：本发明提供的云台通过于主控电路中设置一电源控制电路以控制云台电源的通断，当主控电路检测到关机信号时，电源控制电路继续为云台工作提供电源，根据IMU检测的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间获取驱动信号，并将其发送至电机驱动模组驱动电机工作，以使云台做降落运动，使得云台不会在关机时立刻失去自稳功能，避免对拍摄设备或云台造成损坏。本发明提供的云台关机方法操作简单，实用性强。

附图说明

图1是本发明云台的结构原理框图。

图2是本发明云台电源控制电路的电路原理图。

图3是本发明云台关机方法的流程图。

图4是本发明云台关机方法一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明云台10，其包括一主控电路110、一IMU130及一电机驱动模组120。其中，所述云台10用于装设拍摄设备20以便用户拍摄图像，所述拍摄设备20可为智能手机、摄像机等具有摄像功能的设备。

所述主控电路110设有一电源控制电路111，所述电源控制电路111的输入端与电池140连接，而输出端则与电机驱动模组120连接，以为电机驱动模组120供电。一开关150与所述主控电路110电性连接以控制云台10的开关机。

所述IMU130与拍摄设备20连接，用于检测拍摄设备20的实时姿态信息，所述电机驱动模组120包括三电机驱动板121，每一电机驱动板121分别与一电机160电性连接以驱动电机160工作，所述三电机160分别设置于云台10的相互垂直的三轴方向上，以分别调整云台10在三轴方向上的运动姿态，维持云台10的三轴平衡。

其中，所述IMU130用于获取拍摄设备20的实时姿态信息并传送至主控电路110，当云台关机时，所述主控电路110对接收到的拍摄设备20的实时姿态信息进行换算处理获取电机160的实时运动信息，再结合云台10的目标状态信息进行分析处理，获取并输出的降落信号。所述拍摄设备20的实时姿态信息为拍摄设备20的三轴姿态角或角速度角以及其加速度，所述电机160的实时运动信息为电机160的角速度，所述云台10的目标状态信息为云台10未伸展使用时的初始状态的姿态信息。

所述主控电路110在检测到关机信号时，控制电源控制电路111为电机驱动模组120维持供电一预设时间，根据IMU130所获取的拍摄设备20的实时姿态信息、云台10的目标状态信息及预设时间确定并输出驱动信号至所述电机驱动模组120，以根据所述驱动信号驱动电机160运转而控制云台10降落，当关机时长达到预设时间时，切断所述电源控制电路111，停止为所述电机驱动模组120供电。在本实施例中，所述主控电路110根据IMU130所获取的拍摄设备20的实时姿态信息及云台10的目标状态信息，获取控制云台降落的降落信号，同时根据所述预设时间获取阻碍云台10降落的缓冲信号，结合所述降落信号及缓冲信号获取并输出控制云台10缓慢降落的驱动信号至电机驱动模组120，以控制电机驱动板121驱动电机160运转，实现控制云台10缓慢降落。

在本实施例中，所述主控电路110、三电机驱动板121及IMU130采用依序串联方式连接。其中，IMU130检测获得的拍摄设备20的实时姿态信息通过一电机驱动板121发送至另一电机驱动板121，再经由所述另一电机驱动板121通过剩下的电机驱动板121发送至所述主控电路110，信号通过串联的方式一级一级依序传递；根据拍摄设备20的实时姿态信息，主控电路110通过利用三轴方向上各电机坐标系进行处理换算，可获得各电机160的实时运动信息，所述主控电路110根据各电机160的实时运动信息结合云台10的目标状态信息，获取控制云台10降落的降落信号。

其中，驱动每个电机160均需要相应的电机角度传感器及驱动电路，若将其集中在一起控制，容易造成结构上连线过多，同时，过长的连线也容易造成信号不稳定，因此，采用串联的连接方式既可保证电机驱动板121之间可通过中转的方式相互通讯，同时连线简单，信号稳定可靠。

在本实施例中，所述主控电路110还设有一定时器112，用于根据预设时间控制云台10的关机时长并于检测到关机信号时开始计时。其中，预设时间为云台10缓降至未伸展使用时的初始状态所需的时间，关机时长为云台10关机所用的时间，所述关机时长与预设时间相同，避免定时器112计时结束且切断电源控制电路111时由于云台10仍未完全降落至未伸展使用时的初始状态导致的云台10及拍摄设备20的损坏。

参照图2，所述电源控制电路111包括一第一开关管及一第二开关管，在本实施例中，所述电源控制电路111的供电输入端VBATT的一端与电池140相连，其另一端通过所述第一开关管与输出端VBATT_SW的一端相连，所述输出端VBATT_SW的另一端与电机驱动模组120相连，以控制云台工作的供电状态；所述第一开关管为PMOS管，该PMOS管Q206的源极S作为第一开关管的输入端，其与供电输入端VBATT的另一端相连，PMOS管Q206的漏极D作为第一开关管的输出端，其与输出端VBATT_SW的一端相连，PMOS管Q206的栅极G作为第一开关管的控制端，其通过所述第二开关管与电源控制管脚POWER_KEY相连，所述电源控制管脚POWER_KEY用于接收主控电路110的电源控制信号；所述第二开关管为NMOS管，所述NMOS管Q202的漏极D与所述PMOS管Q206的栅极G相连，所述供电输入端VBATT通过一第一电阻R224连接于PMOS管Q206的栅极G与NMOS管Q202的漏极D之间，NMOS管Q202的源极S接地，其栅极G与电源控制管脚POWER_KEY相连；开关机按键POWER_CTL为开关150，其通过一第一二极管207与PMOS管Q206的栅极G连接，所述第一二极管207的阴极与开关机按键POWER_CTL相连，其阳极并接于所述PMOS管Q206的栅极G与NMOS管Q202的漏极D之间，所述第一二极管207的阳极通过一第二电阻R223与所述PMOS管Q206的栅极G相连；开关机检测引脚BUTTON_PRESS通过一第二二极管Q208连接于开关机按键POWER_CTL与所述第一二极管Q207之间，以检测开关机按键POWER_CTL的工作状态，所述第二二极管Q208的阳极与所述开关机检测引脚BUTTON_PRESS相连，其阴极连接在开关机按键POWER_CTL与第一二极管Q207的阴极之间。

用户按压开关机按键POWER_CTL以关机时，所述主控电路110通过开关机检测引脚BUTTON_PRESS检测到关机信号，控制电源控制管脚POWER_KEY输入高电平以维持云台10的开机状态，此时，第二开关管即NMOS管Q202导通，进而使第一开关管即PMOS管Q206导通，输出端VBATT_SW输出电压为云台器件的工作正常供电，同时定时器112开始计时，当关机时长达到预设时间，主控电路110控制电源控制管脚POWER_KEY输入低电平，导致第二开关管即NMOS管Q202关断，进而使第一开关管即PMOS管Q206关断，输出端VBATT_SW无电压输出，停止为云台10供电。

基于上述设计，用户按压开关150以关闭云台时，主控电路110根据开关150的状态，检测到用户的关机信号，控制电源控制电路111在预设时间内维持云台工作状态，不切断电池140的电源，为电机驱动模组120、电机160及IMU130的工作提供工作电源，达到关机延迟的目的，并且控制定时器112开始计时，同时，主控电路110根据IMU130所获取的拍摄设备20的实时姿态信息进行处理换算，获取电机160的实时运动信息，结合云台10的目标状态信息，获取控制云台10降落的降落信号，同时根据所述预设时间获取阻碍云台10降落的缓冲信号，结合所述降落信号及缓冲信号获取并输出驱动信号至电机驱动模组120，控制云台10缓慢降落，当关机时长达到预设时间时，主控电路110切断电源控制电路111而停止为电机驱动模组120供电。

参照图3和图4，本发明还提供了一种云台关机方法，该方法可基于上述云台进行，所述方法为：

步骤S1，主控电路检测到关机信号时，控制所述电源控制电路在预设时间内为电机驱动模组维持供电，根据IMU所获取的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间确定驱动信号，并将其输出至电机驱动模组，驱动电机运转，控制云台降落。

进一步地，步骤S1具体为：

步骤S1.1，获取IMU测量的拍摄设备的实时姿态信息。其中，在云台的正常工作过程中，均需IMU检测拍摄设备的实时姿态信息并发送至主控电路，主控电路根据接收到的拍摄设备的实时姿态信息结合云台的目标状态信息以获取控制云台降落的降落信号，同时可保持云台的三轴平衡，避免云台在受到外界环境产生的振动、晃动而导致的拍摄设备获取图像不清晰、不流畅的缺陷，而且便于云台状态的控制。

步骤S1.2，检测到关机信号时，控制电源控制电路为电机驱动模组维持供电并控制定时器开始计时。主控电路检测到用户的关机信号时，控制电源控制电路维持云台的工作状态，不切断电池的电源，为电机驱动模组、电机及IMU的工作提供工作电源，达到关机延迟的目的，利用定时器可准确把握云台的关机时长。

步骤S1.3，根据拍摄设备的实时姿态信息获取电机的实时运动信息。在本实施例中，所述拍摄设备的实时姿态信息为拍摄设备的角速度，电机的实时运动信息为电机的角速度，根据拍摄设备的角速度，结合拍摄设备坐标系到电机坐标系的变换矩阵，换算获得电机的角速度。

步骤S1.4，根据云台的目标状态信息、拍摄设备的实时姿态信息、电机的实时运动信息及预设时间确定控制云台缓慢降落的驱动信号，并将其输出至电机驱动模组。

其中，所述云台的目标状态信息为云台未伸展使用时的初始状态的姿态信息，在本实施例中，所述步骤S1.4具体为：根据云台的目标状态信息、拍摄设备的角速度及电机的角速度获取控制云台降落的降落信号，利用自然界阻尼系统的原理，根据所述预设时间获取阻碍云台降落的缓冲信号，结合所述降落信号及缓冲信号获取并输出控制云台缓慢降落的驱动信号至电机驱动模组，驱动电机运转以控制云台缓慢降落，避免云台过快降落至自然状态导致的云台限位的损坏，达到保护云台及拍摄设备的效果。

步骤S1.5，根据驱动信号，驱动电机运转，控制云台降落。

步骤S2，控制电源控制电路在关机时长达到预设时间时，断开电源，停止供电，定时器计时结束。

基于上述云台关机方法步骤，本发明云台关机方法操作简单，施工难度小，采用电源控制电路实现了关机延迟，大大降低了关机时导致的拍摄设备及云台损坏的可能性，实现了对云台的保护。

综上所述，本发明提供的云台及云台关机方法，该云台通过设置电源控制电路实现关机时维持对电机驱动模组的供电，实现云台延时关机，利用定时器计时可控制云台的关机时长，利用IMU检测拍摄设备的实时姿态信息使得云台姿态的控制工作更加精确可靠；主控电路、三电机驱动板及IMU之间采用依序串联方式连接，线路连接简单，信号稳定可靠。同时，本发明提供的云台关机方法操作简单，施工难度小，大大降低了关机时导致的拍摄设备及云台损坏的可能性，实现了对云台及拍摄设备的保护。

以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种云台，所述云台包括一主控电路、一IMU及一电机驱动模组，其特征在于：所述主控电路设有一电源控制电路，所述电源控制电路分别与电池及所述电机驱动模组相连，所述主控电路与一开关相连以控制云台的开关机；

所述IMU与拍摄设备连接，用于检测拍摄设备的实时姿态信息，所述电机驱动模组包括三电机驱动板，每一电机驱动板分别与一电机电性连接以驱动电机工作；

所述主控电路在检测到关机信号时，控制所述电源控制电路为电机驱动模组维持供电一预设时间，根据IMU所获取的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间确定并输出驱动信号至所述电机驱动模组，以驱动电机运转而控制云台降落，当关机时长达到预设时间时，切断所述电源控制电路而停止为所述电机驱动模组供电。

2.如权利要求1所述的云台，其特征在于：所述主控电路还设有一定时器，用于根据预设时间控制云台的关机时长并于检测到关机信号时开始计时。

3.如权利要求1所述的云台，其特征在于：所述主控电路、三电机驱动板及IMU采用依序串联方式连接。

4.如权利要求1所述的云台，其特征在于：所述电源控制电路包括一第一开关管及一第二开关管，所述第一开关管连接于电源控制电路的供电输入端和输出端之间，所述供电输入端用于与电池相连，所述输出端用于与电机驱动模组相连，所述第一开关管的控制端通过第二开关管与电源控制管脚相连，所述电源控制管脚用于接收主控电路的电源控制信号。

5.如权利要求4所述的云台，其特征在于：所述第一开关管为PMOS管，所述第二开关管为NMOS管。

6.一种云台关机方法，其特征在于，所述云台关机方法包括以下步骤：

步骤S1，主控电路检测到关机信号时，控制电源控制电路在预设时间内为电机驱动模组维持供电，根据IMU所获取的拍摄设备的实时姿态信息、云台的目标状态信息及预设时间确定驱动信号，并将其输出至电机驱动模组，驱动电机运转，控制云台降落；

步骤S2，控制电源控制电路在关机时长达到预设时间时，断开电源，停止供电。

7.如权利要求6所述的云台关机方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

步骤S1.1，获取IMU测量的拍摄设备的实时姿态信息；

步骤S1.2，检测到关机信号时，控制电源控制电路为电机驱动模组维持供电并控制定时器开始计时；

步骤S1.3，根据拍摄设备的实时姿态信息获取电机的实时运动信息；

步骤S1.4，根据云台的目标状态信息、拍摄设备的实时姿态信息、电机的实时运动信息及预设时间确定驱动信号，并将其输出至电机驱动模组；

步骤S1.5，根据驱动信号，驱动电机运转，控制云台降落。

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