运动相机稳定器及其稳定控制方法技术

本发明专利技术公开一种运动相机稳定器及其稳定控制方法，主要由相机固定架、陀螺仪传感器、俯仰电机、俯仰角度传感器、俯仰驱动电路、俯仰横滚电机连杆、横滚电机、横滚角度传感器、横滚驱动电路、固定连接杆、按键控制电路、供电电路和电池组成。本发明专利技术能够实现运动相机的自适应调节，这样无论是手持稳定器还是将稳定器固定在运动装备上，都能够保证运动相机保持平稳的状态，从而让运动相机所拍摄的图像的取景角度保持相对一致，所获得的图像满足使用者的需求。

【技术实现步骤摘要】
运动相机稳定器及其稳定控制方法
本专利技术涉及运动相机附件领域，具体涉及一种运动相机稳定器及其稳定控制方法。
技术介绍
极限运动是结合了一些难度较高，且挑战性较大之组合运动项目的统称，例如：直排轮、滑板、极限单车、攀岩、雪板、空中冲浪、街道疾降、跑酷、极限越野和极限滑水等都是极限运动项目。为了能够将这些极限运动的画面轻松捕捉，极限运动爱好者尼古拉斯·伍德曼专利技术了极限运动相机，该极限运动相机的出现使得极限运动参与者们可以在高速状态下录下自己矫健的身姿。目前，极限运动相机的使用方式主要有手持拍摄式或固定拍摄式两种。手持拍摄方式，需要极限运动的参与者将手腾出来握持相机进行拍摄。虽然手持拍摄方式可以根据人的需求进行取景，在取景过程中，需要参与者分心在取景上而不能尽情地专注与运动中，因而不利于参与者运动的施展。此外，在极限运动的过程中，参与者的身体晃动较为厉害，因而所获得的图像也往往不是预想中的图像。固定拍摄方式，需要通过一个的固定支架将极限运动相机固定在头盔、腰带、自行车或汽车等极限运动装备上进行拍摄。虽然固定拍摄方式能够让极限运动参与者的双手解放出来，但是由于现有固定支架的俯仰角度始终是固定不变的，其取景角度不会随着极限运动装备的晃动而自适应调整，因此所拍摄出的图像往往也不是预想中的图像。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种运动相机稳定器及其稳定控制方法，其可以实现运动相机取景角度的自适应调整，从而让运动相机能够拍摄出稳定并符合使用者预期的图像。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种运动相机稳定器，主要由相机固定架、陀螺仪传感器、俯仰电机、俯仰角度传感器、俯仰驱动电路、俯仰横滚电机连杆、横滚电机、横滚角度传感器、横滚驱动电路、固定连接杆、按键电路、供电电路和电池组成。相机固定架为框架式结构，运动相机固定在该相机固定架内；陀螺仪传感器固定在相机固定架上；俯仰电机的电机轴的前端固连在相机固定架的横向侧壁上；俯仰电机的电机轴的后端设有俯仰磁铁；俯仰角度传感器安装在俯仰电机的后方，并与俯仰磁铁相对；俯仰横滚电机连杆呈L形，该俯仰横滚电机连杆的一端固连在俯仰电机的侧壁上，另一端则固连在横滚电机的电机轴的前端；横滚电机的电机轴的后端设有横滚磁铁；横滚角度传感器安装在横滚电机的后方，并与横滚磁铁相对；固定连接杆呈中空柱状，横滚电机的侧壁连接在固定连接杆的上端；电池、供电电路和按键电路安装在固定连接杆的内部，且按键电路上的按键伸出固定连接杆外；俯仰驱动电路安装在俯仰电机的后方或固定连接杆的内部；横滚驱动电路安装在横滚电机的后方或固定连接杆的内部。电池经供电电路连接按键电路、俯仰驱动电路和横滚驱动电路的电源端；横滚角度传感器和按键电路的数据输出端与横滚驱动电路的数据输入端连接；陀螺仪传感器、俯仰角度传感器、按键电路和横滚驱动电路的数据输出端均与俯仰驱动电路的数据输入端连接；俯仰驱动电路的数据输出端与横滚驱动电路的数据输入端连接；俯仰驱动电路的控制输出端与俯仰电机相连；横滚驱动电路的控制输出端与横滚电机相连。上述方案中，所述横滚电机的侧壁固定连接在固定连接杆的上端，但为了能够对运动相机的航向进行控制，所述横滚电机的侧壁最好通过一定位螺钉铰链在固定连接杆的上端。上述方案只能实现运动相机的二维自适应控制，而为了能对运动相机进行三维自适应控制，所述的运动相机稳定器还进一步包括横滚航向电机连杆、航向电机、航向角度传感器和航向驱动电路；此时，横滚航向电机连杆呈L形；横滚电机的侧壁固连在该横滚航向电机连杆的一端，航向电机的电机轴的前端固连在该横滚航向电机连杆的另一端；航向电机的侧壁安装在固定连接杆的上端；航向电机的电机轴的后端设有航向磁铁；航向角度传感器安装在航向电机的后方，并与航向磁铁相对；航向驱动电路安装在航向电机的后方或固定连接杆的内部；电池经供电电路连接航向驱动电路的电源端；航向角度传感器和按键电路的数据输出端与航向驱动电路的数据输入端连接，航向驱动电路的数据输出端与俯仰驱动电路的数据输入端连接，俯仰驱动电路的数据输出端与航向驱动电路的数据输入端连接；航向驱动电路的控制输出端连接航向电机。上述方案中，所述相机固定架由后固定框，前固定杆、上固定螺杆和下固定螺杆构成；后固定框为回字形框体，且该后固定框的上下两侧的中部均留有前后贯通的安装孔；前固定杆为直杆状，且该前固定杆的上下两端均留有前后贯通的安装孔；上固定螺杆的一端连接在前固定杆上端的安装孔内，另一端则连接在后固定框上侧的安装孔内；下固定螺杆的一端连接在前固定杆下端的安装孔内，另一端则连接在后固定框下侧的安装孔内；运动相机的摄像头侧安装在前固定杆一侧，运动相机的背屏侧则安装在后固定框一侧。这种结构的相机固定架不仅易于更换相机，而且能够适应于不同大小和类型的相机的固定，从而可以使用户更换相机的成本大大降低。上述方案中，所述陀螺仪传感器安装在与俯仰电机的电机轴的前端固连的横向侧壁上。上述方案只能实现运动相机的手持拍摄，而为了能够将运动相机稳定器固定在运动设备上，所述固定连接杆的下端还设有与运动装备相连的连接件。为了能够对运动相机稳定器的控制算法进行升级和更新，所述固定连接杆的内部还进一步设有控制升级电路，该控制升级电路经横滚驱动电路与俯仰驱动电路相连。为了提高控制精度，所述横滚电机、航向电机和俯仰电机均为伺服电机。所述横滚角度传感器、航向角度传感器和俯仰角度传感器均为线性角度传感器。上述运动相机稳定器的稳定控制方法，包括如下步骤：步骤1，陀螺仪传感器实时采集相机固定架即运动相机的三轴角速度，并将上述采集到的信号实时地传送至俯仰驱动电路的单片机中；步骤2，俯仰驱动电路的单片机根据陀螺仪传感器所采集到的信号，计算出运动相机在本采集时刻下相对于上一采集时刻下的三轴角度偏移量；步骤3，横滚角度传感器实时采集横滚电机的电机轴的横滚角度，将采集到的信号实时地传送至横滚驱动电路的单片机中；步骤4，横滚驱动电路的单片机根据横滚角度传感器所采集的信号，计算出横滚电机的电机轴在本采集时刻下相对于最初时刻下的横滚角度偏移量，并将该横滚角度偏移量送入俯仰驱动电路的单片机中；步骤5，俯仰角度传感器实时采集俯仰电机的电机轴的俯仰角度，并将采集到的信号实时地传送至俯仰驱动电路的单片机中；步骤6，俯仰驱动电路的单片机根据俯仰角度传感器所采集的信号，计算出俯仰电机的电机轴在本采集时刻下相对于最初时刻下的俯仰角度偏移量；步骤7，俯仰驱动电路的单片机根据步骤2所得的三轴角度偏移量、步骤4所得的横滚角度偏移量和步骤6所得的俯仰角度偏移量，计算横滚角度回偏量和俯仰角度回偏量；并将该横滚角度回偏量返回至横滚驱动电路的单片机中；步骤8，横滚驱动电路实时采集横滚电机的电流，横滚驱动电路的单片机将横滚电机的电流和步骤7所获得的横滚角度回偏量进行PID运算后，输出横滚电机的控制信号去控制横滚电机的运动；步骤9，俯仰驱动电路实时采集俯仰电机的电流，俯仰驱动电路的单片机将俯仰电机的电流和步骤7所获得的俯仰角度回偏量进行PID运算后，输出俯仰电机的控制信号去控制俯仰电机的运动。为了实现运动相机稳定器的三维稳定控制，上述运动相机稳定器的稳定控制方法还进一步包括航向电机的控制过程，即航向角度传感器实时采集航向电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
运动相机稳定器，其特征在于：主要由相机固定架(1)、陀螺仪传感器(2)、俯仰电机(3)、俯仰角度传感器(4)、俯仰驱动电路(5)、俯仰横滚电机(7)连杆(6)、横滚电机(7)、横滚角度传感器(8)、横滚驱动电路(9)、固定连接杆(10)、按键控制电路(11)、供电电路(12)和电池(13)组成；其中相机固定架(1)为框架式结构，运动相机固定在该相机固定架(1)内；陀螺仪传感器(2)固定在相机固定架(1)上；俯仰电机(3)的电机轴的前端固连在相机固定架(1)的横向侧壁上；俯仰电机(3)的电机轴的后端设有俯仰磁铁；俯仰角度传感器(4)安装在俯仰电机(3)的后方，并与俯仰磁铁相对；俯仰横滚电机(7)连杆(6)呈L形，该俯仰横滚电机(7)连杆(6)的一端固连在俯仰电机(3)的侧壁上，另一端则固连在横滚电机(7)的电机轴的前端；横滚电机(7)的电机轴的后端设有横滚磁铁；横滚角度传感器(8)安装在横滚电机(7)的后方，并与横滚磁铁相对；固定连接杆(10)呈中空柱状，横滚电机(7)的侧壁连接在固定连接杆(10)的上端；电池(13)、供电电路(12)和按键控制电路(11)安装在固定连接杆(10)的内部，且按键控制电路(11)上的按键伸出固定连接杆(10)外；俯仰驱动电路(5)安装在俯仰电机(3)的后方或固定连接杆(10)的内部；横滚驱动电路(9)安装在横滚电机(7)的后方或固定连接杆(10)的内部；电池(13)经供电电路(12)连接按键控制电路(11)、俯仰驱动电路(5)和横滚驱动电路(9)的电源端；横滚角度传感器(8)和按键电路的数据输出端与横滚驱动电路(9)的数据输入端连接；陀螺仪传感器(2)、俯仰角度传感器(4)、按键电路和横滚驱动电路(9)的数据输出端均与俯仰驱动电路(5)的数据输入端连接；俯仰驱动电路(5)的数据输出端与横滚驱动电路(9)的数据输入端连接；俯仰驱动电路(5)的控制输出端与俯仰电机(3)相连；横滚驱动电路(9)的控制输出端与横滚电机(7)相连。...

【技术特征摘要】
1.运动相机稳定器，其特征在于：包括相机固定架(1)、陀螺仪传感器(2)、俯仰电机(3)、俯仰角度传感器(4)、俯仰驱动电路(5)、俯仰横滚电机连杆(6)、横滚电机(7)、横滚角度传感器(8)、横滚驱动电路(9)、固定连接杆(10)、按键电路(11)、供电电路和电池；其中相机固定架(1)为框架式结构，运动相机固定在该相机固定架(1)内；陀螺仪传感器(2)固定在相机固定架(1)上；俯仰电机(3)的电机轴的前端固连在相机固定架(1)的横向侧壁上；俯仰电机(3)的电机轴的后端设有俯仰磁铁；俯仰角度传感器(4)安装在俯仰电机(3)的后方，并与俯仰磁铁相对；俯仰横滚电机连杆(6)呈L形，该俯仰横滚电机连杆(6)的一端固连在俯仰电机(3)的侧壁上，另一端则固连在横滚电机(7)的电机轴的前端；横滚电机(7)的电机轴的后端设有横滚磁铁；横滚角度传感器(8)安装在横滚电机(7)的后方，并与横滚磁铁相对；固定连接杆(10)呈中空柱状，横滚电机(7)的侧壁连接在固定连接杆(10)的上端；电池、供电电路和按键电路(11)安装在固定连接杆(10)的内部，且按键电路(11)上的按键伸出固定连接杆(10)外；俯仰驱动电路(5)安装在俯仰电机(3)的后方或固定连接杆(10)的内部；横滚驱动电路(9)安装在横滚电机(7)的后方或固定连接杆(10)的内部；电池经供电电路分别连接按键电路(11)的电源端、俯仰驱动电路(5)的电源端和横滚驱动电路(9)的电源端；横滚角度传感器(8)的数据输出端和按键电路的数据输出端分别与横滚驱动电路(9)的数据输入端连接；陀螺仪传感器(2)的数据输出端、俯仰角度传感器(4)的数据输出端、按键电路的数据输出端和横滚驱动电路(9)的数据输出端均分别与俯仰驱动电路(5)的数据输入端连接；俯仰驱动电路(5)的数据输出端与横滚驱动电路(9)的数据输入端连接；俯仰驱动电路(5)的控制输出端与俯仰电机(3)相连；横滚驱动电路(9)的控制输出端与横滚电机(7)相连。2.根据权利要求1所述的运动相机稳定器，其特征在于：所述横滚电机(7)的侧壁固定连接在固定连接杆(10)的上端，或通过一定位螺钉(12)铰链在固定连接杆(10)的上端。3.根据权利要求1所述的运动相机稳定器，其特征在于：还进一步包括横滚航向电机连杆(13)、航向电机(14)、航向角度传感器(15)和航向驱动电路(16)；此时，横滚航向电机连杆(13)呈L形；横滚电机(7)的侧壁固连在该横滚航向电机连杆(13)的一端，航向电机(14)的电机轴的前端固连在该横滚航向电机连杆(13)的另一端；航向电机(14)的侧壁安装在固定连接杆(10)的上端；航向电机(14)的电机轴的后端设有航向磁铁；航向角度传感器(15)安装在航向电机(14)的后方，并与航向磁铁相对；航向驱动电路(16)安装在航向电机(14)的后方或固定连接杆(10)的内部；电池经供电电路连接航向驱动电路(16)的电源端；航向角度传感器(15)和按键电路(11)的数据输出端与航向驱动电路(16)的数据输入端连接，航向驱动电路(16)的数据输出端与俯仰驱动电路(5)的数据输入端连接，俯仰驱动电路(5)的数据输出端与航向驱动电路(16)的数据输入端连接；航向驱动电路(16)的控制输出端连接航向电机(14)。4.根据权利要求3所述的运动相机稳定器，其特征在于：所述横滚电机(7)、航向电机(14)和俯仰电机(3)均为伺服电机；所述横滚角度传感器(8)、航向角度传感器(15)和俯仰角度传感器(4)均为线性角度传感器。5.根据权利要求1所述的运动相机稳定器，其特征在于：所述相机固定架(1)由后固定框(1-1)，前固定杆(1-2)、上固定螺杆(1-3)和下固定螺杆(1-4)构成；后固定框(1-1)为回字形框体，且该后固定框(1-1)的上下两侧的中部均留有前后贯通的安装孔；前固定杆(1-2)为直杆状，且该前固定杆(1-2)的上下两端均留有前后贯通的安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：桂林智云电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45