[实用新型]一种小型陀螺仪稳像系统

说明书

技术领域

本实用新型属于陀螺仪稳像技术领域，特别涉及一种小型陀螺仪稳像系统。 

背景技术

目前稳像技术主要由光学稳像、电子稳像和陀螺仪稳像。其中光学稳像方法的制造工艺复杂，动态稳像效果差。电子稳像方法计算量大，算法复杂，通常难以保证实时性，目前还不成熟。而随着陀螺仪技术的发展，新型的陀螺仪精度高、体积小，方便安装于云台上。当云台位置变化时，由陀螺仪检测出云台方位和俯仰变化情况，然后根据误差驱动电机补偿偏差角，使摄像机稳定到给定的位置，从而保证图像的相对稳定。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种利用陀螺仪检测和补偿姿态偏差的小型稳像系统。 

本实用新型的技术方案为： 

该系统包括上位机，单片机最小系统，步进电机驱动电路，步进电机以及云台信号采集模块，其中云台信号采集模块包括偏离角度采集和加速度采集。

各部分的连接关系为： 

上位机通过RS-232串口与单片机最小系统通讯，单片机最小系统的输出接口与两路步进电机驱动电路连接，步进电机再与稳像云台相连。此外，在稳像云台上安装陀螺仪和加速度计，将采集到的信号反馈给单片机系统。

所述上位机为PC平台上运行的Labview 程序，上位机通过RS-232串口可向单片机最小系统发送指令，而单片机可将当前控制器的运行参数发送给上位机实时显示。 

所述单片机最小系统采用ATmega16单片机，其最小系统电路包括外部时钟电路，复位电路和USBASP下载线的ISP端口。 

所述步进电机驱动电路，为简化电机驱动电路，采用意大利SGS半导体公司生产的步进电机专用控制芯片L297以及双H桥电机驱动芯片L298。 

所述云台信号采集模块包括偏离角度采集和加速度采集。偏离角度采集通过陀螺仪MMA7260实现，加速度采集通过加速度计ENC03实现。 

本实用新型的有益效果为： 

本稳像系统适用于航拍或车载应用，采用集成的陀螺仪芯片和加速度计芯片，电路结构简单，经济实用。在陀螺仪测量姿态的基础上融合加速度计测量，提高了姿态角度的测量精度。

附图说明

图1为所述稳像系统的结构框图； 

图2为所述稳像系统的工作原理图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种小型陀螺仪稳像系统，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所示为整个控制器各模块的结构图，包括步进电机、单片机最小系统、云台信号采集模块以及上位机。 

通过PC平台上运行的Labview程序以及RS-232串口，上位机可以向单片机最小系统发送控制指令，而单片机可将当前控制器的运行参数发送给上位机实时显示。 

采用ATmega16的单片机最小系统通过其输出接口与步进电机驱动电路连接，其中步进电机的驱动电路主要由L297和L298组成，L297是步进电机控制器，用其输出信号可控制L298双桥驱动集成电路，L298是用来驱动步进电机的集成电路，采用双全桥接方式来驱动步进电机。 

驱动电压最高为46V，总电流为4A以下的步进电机与稳像云台相连。在稳像云台上安装陀螺仪和加速度计，将采集到的偏离角度信号和加速度信号反馈给单片机系统。 

如图2所示为稳像系统的工作原理图，系统上电及初始化以后，首先输入给定稳像坐标，然后通过陀螺仪MMA7260和加速度计ENC03得到偏离角度信号和加速度信号，将这些信号反馈回单片机后计算出云台当前坐标，对比运算先后两个坐标后，驱动步进电机做出响应动作，以保持云台实际坐标和给定坐标相同。同时单片机和上位机通过RS-232串口模块进行实时通信，上位机可向单片机发送控制指令，单片机向上位机发送控制器的运行参数实时显示。