本發明涉及一種控制云臺的裝置及云臺系統。

背景技術：

隨著社會的發展和工業的突飛猛進，無人機航拍應用在越來越廣的領域，對航拍的要求也越來越專業，要求與云臺三軸電機的控制也要越來越精確。

然而，現有技術中通常采用IMU(Inertial measurement unit，慣性測量單元，是測量物體三軸姿態角(或角速率)以及加速度的裝置)的信息反饋來獲得攝像機的角度信息，這樣的信息反饋方式可用于對專業要求不是很高的航拍設置，卻無法滿足專業級別的航拍設備。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中控制攝像機角度的設備精度不高的缺陷，提供一種控制云臺的裝置及云臺系統。

本發明是通過下述技術方案解決上述技術問題的：

一種控制云臺的裝置，其特點在于，包括一控制器、一IMU、至少一電機和至少一編碼器，所述云臺上固設有一攝像設備，所述IMU用于獲取所述云臺的姿態并發送一姿態信號至所述控制器，所述電機用于驅動所述云臺運動，所述編碼器用于檢測所述電機的轉角并向所述控制器發送一反饋信號，所述控制器用于在獲得一用于表征所述云臺的目標姿態的目標姿態信號后根據所述姿態信號和所述反饋信號輸出一校正信號，所述電機根據所述校正信號調整所述云臺的姿態。

其中，攝像設備可為攝像機、照相機等拍攝成像的設備，云臺的姿態包括云臺的位置、速度、角度等信息中的一種或多種。通過編碼器檢測電機的轉角，使得控制器能夠根據電機當前的運轉狀態對電機進行校正，從而使云 臺的姿態趨向于目標姿態，避免了云臺在受到外界環境產生的震動、晃動而導致的攝像設備獲取圖像不清晰、不流暢的缺陷，提高了對云臺的控制精度，實現了對云臺目標姿態的良好跟隨，具有更好的拍攝效果。

較佳地，所述電機的數量為3個，所述編碼器的數量為3個，3個電機分別設置在所述云臺的相互垂直的三軸方向上，以調整所述云臺在三軸方向上的運動姿態。

其中，通過在三個軸方向來控制云臺的姿態，使得控制器獲取到的云臺的姿態信息量更大，從而對云臺的運動姿態控制精度也更高。

較佳地，其中一軸上的電機內設有一滑環，檢測設有所述滑環的電機的轉角的編碼器為光電編碼器，檢測另外兩個軸上的電機的轉角的編碼器均為磁電編碼器。

對于具有滑環的電機，使用光電編碼器來檢測該電機的轉角時能夠更好地與電機的結構進行配合。

較佳地，所述控制云臺的裝置還包括一溫度傳感器和一加熱電阻，所述加熱電阻用于使所述IMU內的陀螺儀保持恒定的溫度，所述溫度傳感器用于檢測所述陀螺儀的溫度并向所述控制器發送一溫度信號，所述控制器通過與所述溫度傳感器共用一信號線的方式向所述IMU發送一電信號，所述IMU根據所述電信號使所述加熱電阻導通或斷開。

具體地，當檢測到陀螺儀的溫度較高時，則斷開所述加熱電阻，當檢測到陀螺儀溫度較低時，則導通加熱電阻以將陀螺儀的溫度升高。相對于傳統的連接方式而言，即控制器通過連線直接控制加熱電阻的導通和斷開，本申直接與所述溫度傳感器共用一信號線的方式，通過IMU來控制該加熱電阻的導通或斷開，減少了該連線的同時還能達到與現有技術相同的溫度控制效果。

較佳地，所述控制云臺的裝置還包括一接收機，所述控制器通過所述接收機獲得外部的發射機發射的目標姿態信號。

使用接收機時，可以實現遠程控制。

較佳地，所述目標姿態信號為所述控制器內預設的信號。使用預設的信號時能夠實現自動的云臺姿態的控制。

較佳地，所述控制器通過一通信線與一飛行器連接。與飛行器連接時能夠實現更高精度的航拍。

較佳地，所述控制器通過一通信線與一手持支架連接。與手持支架連接時能夠實現地面上的拍攝操作。

本發明還提供一種云臺系統，其特點在于，包括如上所述的控制云臺的裝置和其中的云臺。

本發明的積極進步效果在于：本發明將編碼器與IMU結合起來，通過編碼器檢測電機的轉角，使得控制器能夠不斷校正電機的轉動狀態，從而使云臺的姿態趨向于目標姿態，避免了云臺在受到外界環境產生的震動、晃動而導致的攝像設備獲取圖像不清晰、不流暢的缺陷，提高了對云臺的控制精度，實現了對云臺目標姿態的良好跟隨，具有更好的拍攝效果。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的控制云臺的裝置的結構示意圖。

圖2為本發明實施例2的控制云臺的裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。

實施例1

本實施例提供一種控制云臺的裝置，如圖1所示，包括一控制器100，控制器100為一單片機、一IMU101、一電機102和一編碼器103，所述云臺上固設有一攝像機，所述IMU101用于獲取所述云臺的姿態并發送一姿態信號至所述控制器100，所述電機102用于驅動所述云臺運動，本實施例中通過電機驅動器1021驅動所述電機102運轉，控制器100與電機驅動器1021 均設置在同一塊電路板200上，所述編碼器103用于檢測所述電機102的轉角并向所述控制器發送一反饋信號，所述控制器100用于在獲得一用于表征所述云臺的目標姿態的目標姿態信號后根據所述姿態信號和所述反饋信號輸出一校正信號，所述電機根據所述校正信號調整所述云臺的姿態。

在圖1中，花式箭頭表示只有電源傳遞，單線箭頭表示只有信號傳遞，粗線箭頭表示既有電源傳遞，又有信號傳遞。其中，控制器可通過接收機獲得目標姿態信號，也可通過內部預設的方式獲得。

本實施例中，編碼器可以實時檢測電機的轉角，也可定期檢測電機的轉角，通過編碼器對電機轉角的反饋，使得控制器能夠及時校正電機的轉動狀態，從而實現對云臺的目標姿態的跟隨控制。

本實施例使用一個電機和一個編碼器實現對云臺的姿態控制，實際上，也可以使用多個電機和多個編碼器實現對云臺在多個軸方向上的姿態控制，可根據需要設定需要控制運動姿態的軸的數量。

實施例2

本實施例提供一種控制云臺的裝置，如圖2所示，本實施例與實施例的區別在于：本實施例包括3個電機和3個編碼器，3個電機分別設置在所述云臺的相互垂直的三軸方向上，以調整所述云臺在三軸方向上的運動姿態。

其中，每個編碼器檢測一個電機的轉角，其中一軸上的電機內設有一滑環，檢測設有所述滑環的電機的轉角的編碼器為光電編碼器，檢測另外兩個軸上的電機的轉角的編碼器均為磁電編碼器。具體他，本實施例在豎直軸上的編碼器為光電編碼器1031，在水平軸上的編碼器為磁電編碼器1032，在實際使用過程中，還可將攝像設備的圖像實現遠程傳輸。

本實施例在獲得實施例1的效果的同時，控制器獲取到的云臺的姿態信息量更大，對云臺的運動姿態控制精度也更高，且對于具有滑環的電機，使用光電編碼器來檢測該電機的轉角時能夠更好地與電機的結構進行配合。

實施例3

本實施例提供一種控制云臺的裝置，本實施例與實施例2的區別在于： 本實施例中控制云臺的裝置還包括一接收機，所述控制器通過所述接收機獲得外部的發射機發射的目標姿態信號。所述控制云臺的裝置還包括一溫度傳感器和一加熱電阻，所述加熱電阻用于使所述IMU內的陀螺儀保持恒定的溫度，所述溫度傳感器用于檢測所述陀螺儀的溫度并向所述控制器發送一溫度信號，所述控制器通過與所述溫度傳感器共用一信號線的方式向所述IMU發送一電信號，所述IMU根據所述電信號使所述加熱電阻導通或斷開。

當檢測到陀螺儀的溫度較高時，則斷開所述加熱電阻，當檢測到陀螺儀溫度較低時，則導通加熱電阻以將陀螺儀的溫度升高。相對于傳統的連接方式而言，即控制器通過連線直接控制加熱電阻的導通和斷開，本申直接與所述溫度傳感器共用一信號線的方式，通過IMU來控制該加熱電阻的導通或斷開，減少了該連線的同時還能達到與現有技術相同的溫度控制效果。

此外，所述控制器通過一通信線與一飛行器連接，使用接收機時，可以實現遠程控制，該飛行器能夠實現更高精度的航拍。

本發明將編碼器與IMU結合起來，通過編碼器檢測電機的轉角，使得控制器能夠不斷校正電機的轉動狀態，從而使云臺的姿態趨向于目標姿態，避免了云臺在受到外界環境產生的震動、晃動而導致的攝像設備獲取圖像不清晰、不流暢的缺陷，提高了對云臺的控制精度，實現了對云臺目標姿態的良好跟隨，具有更好的拍攝效果。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。