CN108459622B - 自稳云台的负载重心调整系统、方法 - Google Patents
自稳云台的负载重心调整系统、方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种自稳云台的负载重心调整系统及方法,所述自稳云台上用以搭设负载,该系统包括:信号采集调理模块,用以实时采集所述自稳云台在自稳状态下的ROLL轴电机和PITCH轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机的力矩状态,生成ROLL轴和PITCH轴的调理信号;处理模块,用以接收所述调理信号,并将其与预设的所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为所述自稳云台搭载负载状态下调整负载重心位置的反馈信号。实现重心位置可调至最佳,从而减小电机的输出功率、减轻发热状况、延长电机的使用寿命等。
Description
技术领域
本发明涉及云台技术领域,尤其涉及的是一种自稳云台搭设负载的重心调整技术。
背景技术
有刷手持云台的拍摄装置是由用户自由选择的,目前支持市面大部分手机等移动终端,也支持一些GOPRO相机(一款小型可携带固定式防水防震相机),由于各种负载长度大小重量等差异性,尤其是手机等移动终端,各款各型的大小尺寸会存在一些差异,另外将负载安装到云台上时位置也可能存在偏差,因而负载安装后并不能保证重心位置是最合适的。重心位置是否合适,会影响到拍摄效果、电机的使用寿命以及拍摄时长等。重心位置越不合适,导致云台及拍摄装置的整体需要较大力矩去平衡,那么云台在保证拍摄装置稳定的前提下,电机的输出功率就越大,就越容易发热,缩短电机使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自稳云台的负载重心调整系统及方法,实现重心位置可调至最佳,从而减小电机的输出功率、减轻发热状况、延长电机的使用寿命等。
为解决上述问题,本发明提出一种自稳云台的负载重心调整系统,所述自稳云台上用以搭设负载,包括:
信号采集调理模块,用以实时采集所述自稳云台在自稳状态下的ROLL轴电机和PITCH轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机的力矩状态,生成ROLL轴和PITCH轴的调理信号;
处理模块,用以接收所述调理信号,并将其与预设的所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为所述自稳云台搭载负载状态下调整负载重心位置的反馈信号。
根据本发明的一个实施例,所述信号采集调理模块包括ROLL轴信号采集调理单元和PITCH轴信号采集调理单元;
所述ROLL轴信号采集调理单元实时采集所述ROLL轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号;
所述PITCH轴信号采集调理单元实时采集所述PITCH轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
根据本发明的一个实施例,所述ROLL轴信号采集调理单元和PITCH轴信号采集调理单元均包括:
运算放大电路,其同相输入端输入电机的正转电流,其反相输入端输入电机的反转电流,其反向输入端和输出端之间串接有电阻,其输出端输出的电流作为所述调理信号。
根据本发明的一个实施例,所述输出信号为电机的电流、电压或功率信号。
根据本发明的一个实施例,所述处理模块包括:
坐标显示单元,提供一坐标系,将所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围以一定比例设置在所述坐标系中,并将所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号以相同的比例定位至所述坐标系中;
坐标点调整单元,根据实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号调整其在所述坐标系中的位置,从而在所述坐标显示单元中直观比较得出所述重心偏移信息。
根据本发明的一个实施例,所述处理模块通过所述自稳云台搭载的拍摄装置实现;该系统还包括:
信号传输模块,连接所述信号采集调理模块,并用以将所述调理信号上传至所述拍摄装置中。
根据本发明的一个实施例,所述信号采集调理模块还用以实时采集所述自稳云台在自稳状态下的YAW轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴电机的力矩状态,生成ROLL轴、PITCH轴、YAW轴的调理信号;
所述处理模块用以接收所述调理信号,并将其与预设的所述ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为所述自稳云台搭载负载状态下调整重心的反馈信号。
根据本发明的一个实施例,根据所述重心偏移信息,直接调整负载在自稳云台载台上的位置来进行重心位置的调整,或,通过调整自稳云台载台上配重块的数量、位置来进行重心位置的调整,或,通过转动自稳云台载台而调整载台位置来进行重心位置的调整。
本发明还提供一种自稳云台的负载重心调整方法,用于用户在自稳云台上安装负载后拍摄之前进行的重心位置调整,包括以下步骤:
S1:实时采集所述自稳云台在自稳状态下的ROLL轴电机和PITCH轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机的力矩状态,生成ROLL轴和PITCH轴的调理信号;
S2:将各调理信号与预设的所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息;
S3:判断所述重心偏移信息,若存在重心偏移则调整所述自稳云台的负载重心位置,返回至所述步骤S1继续执行直至重心偏移消失。
根据本发明的一个实施例,所述步骤S1中,同时执行以下步骤:
S11:实时采集所述ROLL轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号;
S12:实时采集所述PITCH轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
根据本发明的一个实施例,所述输出信号为电机的电流、电压或功率信号。
根据本发明的一个实施例,所述步骤S2包括以下步骤:
S21:提供一坐标系并显示,将所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围以一定比例设置在所述坐标系中;
S22:将实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号以相同的比例定位至所述坐标系中;
S23:根据不断实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号调整其在所述坐标系中的位置,从而直观比较得出所述重心偏移信息。
根据本发明的一个实施例,所述步骤S1中,还同时实时采集所述自稳云台在自稳状态下的YAW轴电机的输出信号,并调理该轴采集信号以使其能表征所述YAW轴电机的力矩状态,生成YAW轴的调理信号;
所述步骤S2中,将各轴的调理信号与预设的所述ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息。
根据本发明的一个实施例,根据所述重心偏移信息,直接调整负载在自稳云台载台上的位置来进行重心位置的调整,或,通过调整自稳云台载台上配重块的数量、位置来进行重心位置的调整,或,通过转动自稳云台载台而调整载台位置来进行重心位置的调整。
采用上述技术方案后,本发明相比现有技术具有以下有益效果:
在自稳云台可以通过姿态调整来保持平稳的情况下,信号采集调理模块检测ROLL轴电机和PITCH轴电机的输出信号进行调理,也就等于检测到了ROLL轴电机和PITCH轴电机的输出力矩状态,通过处理模块进行检测,当调理信号超出预设范围时,说明了力矩的不平衡情况,据此比较结果可确定自稳云台搭载负载情况的重心位置是否合适,从而可根据比较存在的偏移量结果来将自稳平台负载调整至最佳重心位置,减小了电机的输出功率和发热状况,延长电机的使用寿命,优化了拍摄使用时间;
由于在自稳云台实际平衡调优过程中,各轴电机有可能发生正转或反转,因而需要对正转线路中的电流和反转线路中的电流进行区分,更确切地获知各轴上力矩的完整状态,采用差分放大电路处理,使得检测结果更为准确。
附图说明
图1为本发明一实施例的自稳云台的负载重心调整系统的结构框图;
图2为本发明一实施例的信号采集调理单元的电路结构示意图;
图3为本发明一实施例的自稳云台的负载重心调整方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明实施例中,自稳云台可以是手持云台或其他,其上可以搭设负载,负载例如是移动终端或其他拍摄装置,当然还可包括自稳云台载台上搭载的其他物件。自稳云台在平衡调优的模式下,为了控制云台在ROLL轴和PITCH轴水平,相应轴上的电机输出产生不同大小的力矩实时调整云台,实现自稳。
例如可以通过姿态解算与PID控制技术实现自稳,但是并不限于此,其他用来通过控制电机的输出力矩来实现云台自稳的技术同样适用。具体来说,姿态解算与PID控制技术可以是,实时获取惯性传感器的各轴角速度和加速度,通过四元数姿态解算算法进行解算,得到位置测量数据,计算位置测量数据与位置设定数据之间的位置误差,对位置误差进行比例微分计算,在比例微分计算时可以通过惯性传感器的模拟数据信息进行补偿,根据补偿后进行比例微分计算的结果,生成对电机的力矩进行控制的力矩控制指令,以控制电机的力矩,实现自动化平衡调优。
本发明实施例中,PITCH轴由PITCH轴电机12驱动,绕PITCH轴产生的角度为俯仰角度;YAW轴由YAW轴电机驱动,绕YAW轴产生的角度为偏航角度;ROLL轴由ROLL轴电机11驱动,绕ROLL轴产生的角度为翻滚角度。
参看图1,在一个实施例中,自稳云台的负载重心调整系统包括信号采集调理模块2和处理模块3,可以在云台搭载负载时且在拍摄之前用来进行自稳云台上负载的重心位置调整。
自稳云台在自稳状态下,为了控制云台在ROLL轴和PITCH轴水平,各轴电机会输出不同大小的力矩实时调整云台,每轴输出的力矩是与电流大小成线性关系的,同样与电压和功率也有对应关系,如果负载安装位置重心越稳,ROLL轴电机11、PITCH轴电机12输出的电流、电压、功率就越小,YAW轴也是相同,因而本发明实施例直接通过电流、电压、功率的大小来判断重心位置的状态。
信号采集调理模块2可以实时采集自稳平台在自稳状态下的ROLL轴电机11和PITCH轴电机12的输出信号,作为采集信号。得到这些采集信号后,信号采集调理模块调理各采集信号,以使信号能表征ROLL轴电机11、PITCH轴电机12的力矩状态,生成ROLL轴和PITCH轴的调理信号。由于各轴电机会发生正转和反转,而若仅得到输出信号的值并不能得知是正转还是反转,不能完全反映力矩状态,因而需要通过差分放大信号调理电路,使得到的值能够反应各轴电机输出力矩状态。输出信号可以在现有的云台相应轴电机电路上采集。
可选的,输出信号为电机的电流、电压或功率信号。为了方便及电路简洁起见,本发明实施例中采集的是电机的电流。得到电机电流后,通过欧姆定律自然也可测量电压和功率,只要在电流回路上串联相应的电阻R即可。电压可由公式U=I*R得到,功率可由公式P=U*I得到,I为采集到的电流。
处理模块3接收信号采集调理模块2关于各轴电机的调理信号,并将各调理信号与预设的ROLL轴电机11和PITCH轴电机12的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为自稳云台搭载负载状态下调整重心的反馈信号。两轴的调理信号可以与预设的ROLL轴电机11和PITCH轴电机12的信号目标范围分别比较,或者也可以将两个调理信号联合起来与一ROLL轴电机11和PITCH轴电机12联合起来的信号目标范围进行比较,具体如何比较不作为限制。
当重心偏移信息反应超出信号目标范围时,说明负载安装的前后左右位置相对不合适,需要调整云台上负载的重心位置。在重心位置调整过程中,重心偏移信息会实时发生相应变化,用来实时指导重心位置的调整,换言之重心偏移信息作为调整的反馈信号。重心偏移信息可以作为提示信号提示使用者,来调整重心位置;或者重心偏移信息可以作为控制信号来控制重心调整,实现自动化控制,若为自动化控制,则可以在自稳云台上设置相应的驱动机构,通过重心偏移信息中的具体偏移数据来驱动负载移动或者驱动自稳云台运动来达到负载重心位置的适应性调整。
处理模块3和信号采集调理模块2之间可以直接连接或间接连接,间接连接情况下,通过中间模块传输数据信号。信号采集调理模块2可以将调理信号进行模数转换后传输给处理模块3进行处理。
在自稳云台可以通过姿态调整来保持平稳的情况下,信号采集调理模块检测ROLL轴电机11和PITCH轴电机12的输出信号,进行一定的调理,也就等于检测到了ROLL轴电机11和PITCH轴电机12的输出力矩状态,通过处理模块3进行检测,当调理信号超出预设范围时,说明了力矩的不平衡情况,据此比较结果可确定自稳云台搭载负载情况的重心位置是否合适,从而可根据比较存在的偏移量结果来将自稳平台负载调整至最佳重心位置,减小了电机的输出功率和发热状况,延长电机的使用寿命,优化了拍摄使用时间。
仅针对ROLL轴电机11和PITCH轴电机12上的信号进行检测等,有利于简化系统或电路,在两轴方向上调整重心,另一轴可由手持的使用者根据一般使用情况来进行调整。当然并不作为限制,也可以对YAW轴电机上的信号进行检测等,控制在三轴方向上调整。
电机包括无刷电机和有刷电机,有刷电机成本低,但有噪音,无刷电机成本较高,但噪音较小。本发明实施例的电机优选为无刷电机。
在一个实施例中,信号采集调理模块2包括ROLL轴信号采集调理单元和PITCH轴信号采集调理单元,两个单元均可以通过差分放大信号调理电路实现。
ROLL轴信号采集调理单元可以连接ROLL轴电机11的正转线路和反转线路,或者通过采样电路采样信号后输入至ROLL轴信号采集调理单元中。ROLL轴信号采集调理单元实时采集ROLL轴电机11的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
PITCH轴信号采集调理单元可以连接PITCH轴电机12的正转线路和反转线路,或者通过采样电路采样信号后输入至PITCH轴信号采集调理单元中。PITCH轴信号采集调理单元实时采集PITCH轴电机12的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
由于在自稳云台实际平衡调优过程中,各轴电机有可能发生正转或反转,因而需要对正转线路中的电流和反转线路中的电流进行区分,更确切地获知各轴上力矩的完整状态,采用差分放大电路处理,可以便于后续信号的处理。
信号采集调理模块2还可以包括模数转换模块,将得到的各个调理信号进行模数转换后得到数字信号,便于信号传输和后续的信号处理。
参看图2,ROLL轴信号采集调理单元和PITCH轴信号采集调理单元均可以采用如图2所示的差分放大信号调理电路实现。为了简要说明,以其中之一轴的信号采集调理单元为例,信号采集调理单元包括运算放大电路及连接在其上的系列电阻。
具体来说,运算放大电路包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2。运算放大器U1电源端连接工作电压VCC。可选的,如图2中设置电容C1、C2、C3用来滤波。运算放大器U1的同相输入端通过电阻R1连接电机的正转线路或正转线路的电流采样电路,从而该同相输入端输入电机的正转电流I1。运算放大器U1的反相输入端通过电阻R2连接电机的反转线路或反转线路的电流采样电路,从而该反相输入端输入电机的反转电流I2。运算放大器U1的反向输入端和输出端之间串接有电阻R3。运算放大器U1的输出端输出的电流I3作为调理信号,可在运算放大器U1的输出端连接电阻R3,通过电阻R3输出电流I3。
由于一轴电机转动时仅发生正转或仅反转,因而当有正转电流I1时,电阻R2的一端接地,运算放大电路将同相输入端的正转电流I1同相放大,而当有反转电流I2时,电阻R1的一端接地,运算放大电路将反向输入端的反转电流I2反向放大。从而运算放大电路输出的电流I3可以区别出正转电流I1还是反转电流I2,且由于电路结构已知,因而可以相互之间的计算关系已知,可以定量确定检测结果。
较佳的,运算放大电路还包括电阻R5和基准电压连接端Vref,电阻R5连接在基准电压连接端Vref和运算放大器U1的同相输入端之间。变换成为了加法运算放大电路和减法放大电路,使得输出的电流更适合直接用于处理,但不作为限制。
在一个实施例中,处理模块3包括坐标显示单元和坐标点调整单元。坐标显示单元内提供一坐标系,将ROLL轴电机11和PITCH轴电机12的信号目标范围以一定比例设置在坐标系中,并将ROLL轴和PITCH轴的调理信号以相同的比例定位至坐标系中。坐标点调整单元根据实时接收的ROLL轴和PITCH轴的调理信号调整调理信号对应在坐标系中的位置,从而在坐标显示单元中直观比较得出重心偏移信息。通过坐标显示单元来将这些信息实时呈现给用户,来观测当前的平衡状态,并可直观地提醒用户如何应该如何调整手机或添加或减少配重块来改善当前状态,直到平衡状态达到电机的最低消耗标准,便于用户对于负载重心位置的快速方便调整。
具体的,但不作为限制,在实际平衡调优过程中,电流的表征范围在-1A~+1A之间,负号表示此时电机是反转,正号表示正转,对实时的电流做线性比例处理,例如放大100倍。为了更能直观的体现重心位置,可以设计两个可以移动的标识球,一个代表ROLL轴平衡状态,一个代表PITCH轴的平衡状态;另外设置一个直角坐标系,用于定位小球的位置,ROLL轴可以理解成X轴,其范围为-100~100;同理PITCH轴可以理解为Y轴,其范围也是-100~100,单位可根据实际数据情况而定,中心位置为0,通过标识球在直角坐标系中的位置来判断重心情况,如果负载重心位置越好,则电流就越小,则标识球的位置就越靠近中心位置,如果负载重心位置越差,标识球就越偏离中心位置。以一定的范围来判断重心偏移情况,比如说只要马达的电流在0.1A范围内,就算达标,则实际的体现在标识球的位置在半经为10的圆内。
在一个实施例中,处理模块3通过自稳云台搭载的拍摄装置实现,优选的,该拍摄装置为移动终端,可以节省器件结构成本,也方便用户的操作,减小自稳云台配置结构的体积。自稳云台的负载重心调整系统还可以包括信号传输模块,该信号传输模块可以为蓝牙模块,可以与移动终端内的蓝牙进行配对后直接进行数据传输。信号传输模块连接信号采集调理模块2,将调理信号上传至拍摄装置中,进行相应的处理。
信号采集调理模块2还用以实时采集所述自稳云台在自稳状态下的YAW轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征ROLL轴电机11、PITCH轴电机12、YAW轴电机的力矩状态,生成ROLL轴、PITCH轴、YAW轴的调理信号。处理模块3用以接收所述调理信号,并将其与预设的ROLL轴电机11、PITCH轴电机12、YAW轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为自稳云台搭载负载状态下调整重心的反馈信号。除了两轴检测更换为三轴检测,其余内容可参看本发明的其他实施例的具体描述,在此不再赘述。
根据重心偏移信息,可以通过以下结构调整来实现重心调整:直接调整负载在自稳云台载台上的位置来进行重心位置的调整,或,通过调整自稳云台载台上配重块的数量、位置来进行重心位置的调整,或,通过转动自稳云台载台而调整载台位置来进行重心位置的调整。当然并不作为限制,只是如此设置可以便于实现与操作。以上方式可以通过用户手动实现调整,当然也可以设置相应的运动自动化驱动装置来实现调整。
本发明还提供一种自稳云台的负载重心调整方法,用于用户在自稳云台上安装负载后拍摄之前进行的重心位置调整,包括以下步骤:
S1:实时采集所述自稳云台在自稳状态下的ROLL轴电机和PITCH轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机的力矩状态,生成ROLL轴和PITCH轴的调理信号;
S2:将各调理信号与预设的所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息;
S3:判断所述重心偏移信息,若存在重心偏移则调整所述自稳云台的负载重心位置,返回至所述步骤S1继续执行直至重心偏移消失。
根据本发明的一个实施例,所述步骤S1中,同时执行以下步骤:
S11:实时采集所述ROLL轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号;
S12:实时采集所述PITCH轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
根据本发明的一个实施例,所述输出信号为电机的电流、电压或功率信号。
根据本发明的一个实施例,所述步骤S2包括以下步骤:
S21:提供一坐标系并显示,将所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围以一定比例设置在所述坐标系中;
S22:将实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号以相同的比例定位至所述坐标系中;
S23:根据不断实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号调整其在所述坐标系中的位置,从而直观比较得出所述重心偏移信息。
根据本发明的一个实施例,所述步骤S1中,还同时实时采集所述自稳云台在自稳状态下的YAW轴电机的输出信号,并调理该轴采集信号以使其能表征所述YAW轴电机的力矩状态,生成YAW轴的调理信号;
所述步骤S2中,将各轴的调理信号与预设的所述ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息。
根据本发明的一个实施例,根据所述重心偏移信息,直接调整负载在自稳云台载台上的位置来进行重心位置的调整,或,通过自稳云台载台上调整配重块的数量、位置来进行重心位置的调整,或,通过转动自稳云台载台而调整载台位置来进行重心位置的调整。
关于本发明负载重心调整方法的具体内容可以参看前述实施例中关于自稳云台的负载重心调整系统的描述,在此不再赘述。
本发明虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种自稳云台的负载重心调整系统,其特征在于,包括:
信号采集调理模块,用以实时采集所述自稳云台在自稳状态下的ROLL轴电机、PITCH轴电机和YAW轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴电机的力矩状态,生成ROLL轴、PITCH轴和YAW轴的调理信号;其中,通过差分放大信号调理电路,使得到的值能够反应各轴电机输出力矩状态;
处理模块,用以接收所述调理信号,并将其与预设的所述ROLL轴电机、PITCH轴电机和YAW轴电机的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为所述自稳云台搭载负载状态下调整负载重心位置的反馈信号;
其中,所述输出信号为电机的电流、电压或功率信号,各轴电机会输出不同大小的力矩实时调整云台,每轴输出的力矩是与电流大小成线性关系的,同样与电压和功率也有对应关系,如果负载安装位置重心越稳,ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴输出的电流、电压、功率就越小。
2.如权利要求1所述的自稳云台的负载重心调整系统,其特征在于,所述信号采集调理模块包括ROLL轴信号采集调理单元和PITCH轴信号采集调理单元;
所述ROLL轴信号采集调理单元实时采集所述ROLL轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号;
所述PITCH轴信号采集调理单元实时采集所述PITCH轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
3.如权利要求2所述的自稳云台的负载重心调整系统,其特征在于,所述ROLL轴信号采集调理单元和PITCH轴信号采集调理单元均包括:
运算放大电路,其同相输入端输入电机的正转电流,其反相输入端输入电机的反转电流,其反向输入端和输出端之间串接有电阻,其输出端输出的电流作为所述调理信号。
4.如权利要求1所述的自稳云台的负载重心调整系统,其特征在于,所述处理模块包括:
坐标显示单元,提供一坐标系,将所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围以一定比例设置在所述坐标系中,并将所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号以相同的比例定位至所述坐标系中;
坐标点调整单元,根据实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号调整其在所述坐标系中的位置,从而在所述坐标显示单元中直观比较得出所述重心偏移信息。
5.如权利要求1所述的自稳云台的负载重心调整系统,其特征在于,所述处理模块通过所述自稳云台搭载的拍摄装置实现;该系统还包括:
信号传输模块,连接所述信号采集调理模块,并用以将所述调理信号上传至所述拍摄装置中。
6.如权利要求1-5任意一项所述的自稳云台的负载重心调整系统,其特征在于,根据所述重心偏移信息,直接调整负载在自稳云台载台上的位置来进行重心位置的调整,或,通过调整自稳云台载台上配重块的数量、位置来进行重心位置的调整,或,通过转动自稳云台载台而调整载台位置来进行重心位置的调整。
7.一种自稳云台的负载重心调整方法,其特征在于,用于用户在自稳云台上安装负载后拍摄之前进行的重心位置调整,包括以下步骤:
S1:实时采集所述自稳云台在自稳状态下的ROLL轴电机、PITCH轴电机和YAW轴电机的输出信号,调理各采集信号以使其能表征所述ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴电机的力矩状态,生成ROLL轴、PITCH轴、YAW 轴电机的调理信号,其中,通过差分放大信号调理电路,使得到的值能够反应各轴电机输出力矩状态;
S2:将各调理信号与预设的所述ROLL轴电机、PITCH轴电机以及YAW轴电的信号目标范围比较,得出重心偏移信息,作为所述自稳云台搭载负载状态下调整负载重心位置的反馈信号;
其中,所述输出信号为电机的电流、电压或功率信号,各轴电机会输出不同大小的力矩实时调整云台,每轴输出的力矩是与电流大小成线性关系的,同样与电压和功率也有对应关系,如果负载安装位置重心越稳,ROLL轴电机、PITCH轴电机、YAW轴输出的电流、电压、功率就越小;
S3:判断所述重心偏移信息,若存在重心偏移则调整所述自稳云台的负载重心位置,返回至所述步骤S1继续执行直至重心偏移消失。
8.如权利要求7所述的自稳云台的负载重心调整方法,其特征在于,所述步骤S1中,同时执行以下步骤:
S11:实时采集所述ROLL轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号;
S12:实时采集所述PITCH轴电机的正转线路上的输出信号或反转线路上的输出信号,若为正转线路上的输出信号则将其进行同相放大作为调理信号,若为反转线路上的输出信号则将其进行反相放大作为调理信号。
9.如权利要求7所述的自稳云台的负载重心调整方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:
S21:提供一坐标系并显示,将所述ROLL轴电机和PITCH轴电机的信号目标范围以一定比例设置在所述坐标系中;
S22:将实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号以相同的比例定位至所述坐标系中;
S23:根据不断实时接收的所述ROLL轴和PITCH轴的调理信号调整其在所述坐标系中的位置,从而直观比较得出所述重心偏移信息。
10.如权利要求7-9任意一项所述的自稳云台的负载重心调整方法,其特征在于,根据所述重心偏移信息,直接调整负载在自稳云台载台上的位置来进行重心位置的调整,或,通过调整自稳云台载台上配重块的数量、位置来进行重心位置的调整,或,通过转动自稳云台载台而调整载台位置来进行重心位置的调整。
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