一种云台校准方法技术

本发明专利技术公开了一种云台校准方法。具体步骤为云台通电后，将云台驱动电机转动到电机限位挡或电机上标注的刻度线所在的位置或手机水平时的位置，用户操作上位机发送校准指令，云台MCU接收校准指令后进入校准状态并记录电机的相应位置姿态A；断开云台与上位机的连接并重启进入正常工作模式，IMU组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B‑A，即得到云台真实的姿态角；该种云台校准方法，具有操作简单，校准效率高，可靠性好的特点。

Pan tilt calibration method

The invention discloses a pan tilt calibration method. Specific steps for tilt power, will tilt drive motor rotation to limit motor or motor marked on the dial location or mobile phone location level, user operation of the host computer to send instructions, the corresponding position A head MCU receiving calibration command into the calibration status and record the electric machine; disconnect connect the camera with PC and restart in normal operation mode, real-time attitude angle is measured IMU component B, MCU B A calculation, obtain the real head pose angle; the camera calibration method has the advantages of simple operation, high calibration efficiency and good reliability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及云台领域，尤其涉及一种云台校准方法。
技术介绍
云台是安装和固定相机或手机等拍摄装置的承载设备，其能根据姿态感应组件监测外界的扰动，驱动电机转动连接的结构组件，促使相机或手机保持稳定水平，从而保证拍摄画面质量。云台姿态感应组件一般主要由角度传感器组件及惯性测量组件(IMU)构成，它们与电机固连，能实时监测相机或手机的运动状态，特别是水平姿态角度。在出厂时为了确定角度传感器组件与云台相对位置关系，需要进行机械校准，而机械校准现阶段一般需要使用夹具，将云台放入校准夹具内保持云台处于机械零位，接通云台电源后通过校准软件进行校准，该种方法由于需要使用夹具，会带来额外的操作和工具要求极不方便。采用MEMS传感器组成的IMU组件以其轻巧和集成度高在云台上得到广泛应用，但是其安装误差和容易受环境温度影响等因素，都会造成云台上的承载设备的实际角度与IMU组件测量结果不符，导致拍摄画面倾斜，因此需要通过校准加以调整。目前常用的校准方法，是对云台系统进行多位置校准，如六面校准法，但这种方法校准过程复杂且时间长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种云台校准方法，它弥补了上述缺陷，使得云台的校准操作简单，提高了云台校准的精确度，可靠性和操作效率。具体操作步骤如下：S1：云台通电后，将云台驱动电机转动至一定位置并保持此状态；S2：操作上位机或操作云台进入自动校准模式发送校准指令，云台MCU接收校准指令后进入校准状态；S3：云台MCU记录电机的相应位置姿态，此时云台感应组件测出的初始零位姿态角为A，并将该姿态角反馈指示云台校准完毕；S4：断开云台与上位机的连接或退出云台自动校准模式并重启进入正常工作模式，感应组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B-A即得到云台真实的姿态角；S5：通过减少真实姿态角B的值完成相应的增稳控制。进一步地，所述步骤S1中的一定位置是电机限位挡所在的位置。更进一步地，还包括将电机设置于驱动电机限位挡的位置时，感应组件相对初始零位的角度值设定为C的步骤，则A-C即为该电机所在轴的角度为零的位置；感应组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B-(A-C)即得到云台系统的真实姿态角。进一步地，所述步骤S1中的一定位置是将在云台所驱动电机定子与转子设置的对应刻度线对齐时驱动电机所在的位置。进一步地，所述云台的承载设备为手机时，所述的步骤S1中的一定位置是将手机内基于陀螺仪的水平仪应用程序打开，根据水平仪的提示保持手机俯仰轴及横滚轴水平时驱动电机所在的位置。更进一步地，所述的云台感应组件包括角度传感器和惯性测量组件。更进一步地，前面所述的步骤S3中测得的初始零位姿态角A所在的位置可作为惯性测量组件校准的零位位置。进一步地，所述云台为单轴云台、两轴云台或三轴云台，所述驱动电机分别有一个、两个或三个。进一步地，所述云台为手持云台或机载云台。综上所述，本申请提供一种云台校准方法，该种方法通过以云台电机上的一定位置作为电机校准的位置，具有操作简单，校准效率高，可靠性好的特点。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1是将云台转至电机限位挡位置进行校准时的示意图。图2是将云台转至电机上的刻度线位置进行校准时的示意图。图3是本专利技术的云台校准的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为对本专利技术的限定。云台系统，包括承载设备、感应组件、驱动电机及其连接轴、微型控制单元(MCU)及其控制组件等部件。承载设备一般是相机或手机等拍摄装置；感应组件主要包括角度传感器和惯性测量组件，设置于电机组件上，与电机固连，用于实时监测承载设备的运动状态；三轴云台的驱动电机及其连接轴一般由3组构成，其中一组为俯仰轴和俯仰轴电机，用于驱动承载设备沿俯仰轴转动，一组为横滚轴和横滚轴电机，用于驱动承载设备沿横滚轴转动，另一组为航向轴和航向轴电机，用于驱动承载设备沿航向轴转动。每个驱动电机上都连接有角度传感器，角度传感器可以是电位器、或者磁阻传感器等。一旦角度传感器安装于电机上，其重复性和稳定性一般来说比较稳定，能够测量电机转轴转动的相对角度；MCU及其控制组件则用于控制电机转动到目标角度。目前绝大部分的云台驱动电机内都设计有限位挡，以限定电机在一定范围内转动，如附图1所示。由于限位挡所在的位置在设计之初就已确认其固定角度值，因此可利用此特性来提高后续云台感应组件单面校准的精确性，此方法具有极高的便利性和准确度。即三组驱动电机转动至限位挡位置并保持，电机两侧均有限位，确定其中一侧即可，MCU及其控制组件可接收控制指令，并指示云台状态，包括云台校准指令、云台校准状态等。基于上述云台系统，云台校准及其运行过程如下：S1：云台通电后，将云台驱动电机转动到电机限位挡一侧，并保持该状态；S2：操作上位机或操作云台进入自动校准模式发送校准指令，云台MCU接收校准指令后进入校准状态；S3：云台MCU记录电机的相应位置姿态，此时云台感应组件测出的初始零位姿态角为A，并将该姿态角反馈指示云台校准完毕；S4：断开云台与上位机的连接或退出云台自动校准模式并重启进入正常工作模式，感应组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B-A即得到云台真实的姿态角；S5：通过减少真实姿态角B的值完成相应的增稳控制。此时，如果感应组件所在驱动电机的限位挡位置相对初始零位设计角度不是零，而是角度C时，记录该角度C，则A-C即为此轴角度为零的位置；以此类推，感应组件测出的实时姿态角B则计算为B-(A-C)。附图2是在云台的每个电机上设置有刻度线，在处于初始零位状态下即相机保持水平正向前的驱动电机定子与转子对应部位设置相应刻度线，当所有驱动电机定转子对应刻度线重合时，负载的相机俯仰角为零、横滚角为零、航向角为零度，即云台及其负载的相机处于零位状态；MCU及其控制组件能接收控制指令，并且能指示云台状态，包括云台校准指令、云台校准状态等。基于上述云台系统，云台校准及其运行过程如下：S1：云台通电后，与上位机校准软件连接，将云台驱动电机定子与转子对应刻度线对齐，并保持此状态；S2：操作上位机或操作云台进入自动校准模式发送校准指令，云台的MCU接收校准指令后进入校准状态；S3：云台的MCU记录相应位置姿态，此时感应组件测出的初始零位姿态角为A值，并反馈指示云台校准完毕；S4：断开云台与上位机的连接或退出云台自动校准模式并重启进入正常工作模式，感应组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B-A，即得到云台真实的姿态角。S5：通过减少真实姿态角B的值完成相应的增稳控制。本申请的云台系统所搭载的承载设备可以是手机也可以是相机等摄影装置，当所搭载的设备为手机时，该云台的校准还可以采用以下方法：S1：将手机置于云台上，云台通电后，打开手机内基于陀螺仪的水平仪应用程序，根据提示保持手机俯仰轴和横滚轴的位置为水平状态；S2：用户操作上位机或操作云台进入自动校准模式发送校准指令，云台的MCU接收校准指令后进入校准状态；S3：云台的MCU记录各电机相应位置姿态，此时IMU组件测出的姿态角为A值，并反馈指示云台校准完毕；S4：断开云台与上位机的连接或退出云台自动校准模式并重启进入正常工作模式，IMU组件测出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种云台校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：云台通电后，将云台驱动电机转动至一定位置并保持此状态；S2：操作上位机或操作云台进入自动校准模式发送校准指令，云台MCU接收校准指令后进入校准状态；S3：云台MCU记录电机的相应位置姿态，此时云台感应组件测出的初始零位姿态角为A，并将该姿态角反馈指示云台校准完毕；S4：断开云台与上位机的连接或退出云台自动校准模式并重启进入正常工作模式，感应组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B‑A即得到云台真实的姿态角；S5：通过减少真实姿态角B的值完成相应的增稳控制。

【技术特征摘要】
1.一种云台校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：云台通电后，将云台驱动电机转动至一定位置并保持此状态；S2：操作上位机或操作云台进入自动校准模式发送校准指令，云台MCU接收校准指令后进入校准状态；S3：云台MCU记录电机的相应位置姿态，此时云台感应组件测出的初始零位姿态角为A，并将该姿态角反馈指示云台校准完毕；S4：断开云台与上位机的连接或退出云台自动校准模式并重启进入正常工作模式，感应组件测出的实时姿态角为B，MCU计算B-A即得到云台真实的姿态角；S5：通过减少真实姿态角B的值完成相应的增稳控制。2.根据权利要求1中所述的一种云台校准方法，其特征在于，所述的步骤S1中的一定位置是驱动电机限位挡的位置。3.根据权利要求2中所述的一种云台校准方法，其特征在于，还包括将电机设置于驱动电机限位挡的位置时，感应组件相对初始零位角度的值为C的步骤，则A-C即为该电机所在轴的角度为零的位置。4.根据权利要求3中所述的一种云台校准方法，其特征在于，在所述的A-C即为该电机所在轴的角度为零的位置，感应组件测出的实时姿态...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祥凡，吴孟，李亚，
申请(专利权)人：极翼机器人上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31