[实用新型]一种智能自稳定摄像系统控制单元

说明书

技术领域

本实用新型属于摄像机云台技术领域，特别涉及一种智能自稳定摄像系统控制单元。

背景技术

目前，摄像系统自稳定技术已广泛应用于军事、航空等领域，在小型摄像机上也均安装了防止手抖动造成画面模糊的装置，但在摄像系统自稳定技术民用方面，还存在以下主要问题：

1)传统的云台结构主要应用于公共场所等的监控，具有体积大，过于笨重的特点。同时这类云台的内部传动系统结构特别复杂，不适用于民用的小型可移动的摄像装置。

2)目前已有的自稳定摄像系统具有精度高调节响应迅速的特点。但结构复杂庞大，而且成本昂贵，不能够经济有效地广泛利用。相对于民用和小型的摄像系统来说，画面的精度要求并不需要达到高清晰的水平，故该类型摄像系统难以在民用方面得到推广。

3)目前国内外广泛应用的云台均采用直流力矩电机直接驱动负载，这种控制方法虽然调节速度较快，但在电机速度控制和角度控制精度方面难以达到基本要求，同时还需要额外增加码盘等装置，造成系统结构复杂。

实用新型内容

本实用新型针对上述缺陷公开了一种智能自稳定摄像系统控制单元。本实用新型的目的是提供一种可自动调节云台姿态角实现摄像机自稳定的控制单元

一种智能自稳定摄像系统控制单元的结构如下：单片微处理器小型嵌入式系统分别连接陀螺仪、加速度仪和步进电机驱动器，上位机通过通信单元连接单片微处理器小型嵌入式系统；步进电机驱动器分别连接第一步进电机和第二步进电机；步进电机驱动器、第一步进电机和第二步进电机构成步进电机控制单元。

所述陀螺仪为三轴微机械陀螺仪，三轴微机械陀螺仪的一个轴沿摄像机轴线安装，另外两轴相互垂直，并且这两轴构成的平面与摄像机轴线垂直；

所述单片机微处理器小型嵌入式系统采用AVR单片机。

所述AVR单片机为ATmega16单片机。

所述通讯单元采用SCI串口通讯接口。

本实用新型的有益效果为：

可实现根据指令同时控制摄像机云台的转角和转速；可以通过陀螺仪和加速度仪精确获得摄像头在惯性坐标系下的姿态角度，通过步进电机实时补偿实现摄像头姿态的自稳定。系统具有高精密、高准确性、小型化、智能化的特点，可广泛应用于车载摄像系统，手持摄像机等方面，避免因振动产生的图像模糊等问题，实现图像的清晰录制。

附图说明

图1是本实用新型结构框图。

图2是步进电机控制流程图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种智能自稳定摄像系统控制单元，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种智能自稳定摄像系统控制单元的结构如下：单片微处理器小型嵌入式系统分别连接陀螺仪、加速度仪和步进电机驱动器，上位机通过通信单元连接单片微处理器小型嵌入式系统；步进电机驱动器分别连接第一步进电机和第二步进电机；步进电机驱动器、第一步进电机和第二步进电机构成步进电机控制单元。

陀螺仪为三轴微机械陀螺仪，三轴微机械陀螺仪的一个轴沿摄像机轴线安装，另外两轴相互垂直，并且这两轴构成的平面与摄像机轴线垂直；可以测得摄像机三个轴上的转动角速度矢量(即可以测得摄像机云台在三个轴上的姿态角数据)。摄像机云台在三个轴方向的控制由步进电机驱动。

单片机微处理器小型嵌入式系统采用AVR单片机。单片机微处理器小型嵌入式系统获得由陀螺仪和加速度仪测得的摄像机在惯性空间的角速度输出电压信号，当单片机完成接收数据后，自动进入中断服务程序，读取结果。然后经计算获得云台的空间三维姿态角，并将数据传送给步进电机控制单元。

AVR单片机为ATmega16单片机。

通讯单元采用SCI串口通讯接口。通讯单元向上位机传输电机的姿态、转角等各种状态参数，同时接受上位机的相应控制命令。整个系统可以根据指令精确控制云台转角和转速，也可智能补偿由于云台本体运动产生的角度偏差，具有高精度、高可靠性的特点。

步进电机控制单元根据姿态测量单元的数据和上位机命令，产生PWM脉冲，控制电机的转角与转速。摄像机控制单元通过I/O产生一定占空比的方波信号，控制摄像头的偏转角度等状态参数。

如图2所示，步进电机的步进脉冲由单片机的PWM通道产生，方向由单片机的I/O通道产生的高低电平来控制。首先根据发送来的步进电机转动角度和速度指令，编程计算出需要的PWM周期和个数。通过改变定时器周期寄存器的值可以改变PWM的频率，在定时器的周期寄存器一定的情况下，改变比较寄存器的值就可以改变输出PWM的占空比，最终通过步进电机达到补偿的作用。