云台零位标定方法和云台技术

一种云台零位标定方法和云台，云台包括加速度计(5)，用于检测搭载在云台上的负载的姿态；云台零位标定方法包括：在云台处于特定状态时，基于加速度计(5)获取云台的当前姿态；根据云台的当前姿态，确定云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量；根据云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，确定云台的俯仰轴零位关节角和/或横滚轴零位关节角。利用加速度计检测的大地重力方向估计出云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，补偿对应轴的关节角的偏差，采用这种方式估算的偏移量精度较高，从而提高了关节角零位标定的精度，防止了云台横滚轴出现歪斜的情况，同时也解决了云台零位标定过分依赖治具结构精度的问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】云台零位标定方法和云台
本专利技术涉及云台领域，尤其涉及一种云台零位标定方法和云台。
技术介绍
现有的大云台不能与有结构限位的小云台一样，通过上电检测机械限位点来确定云台的关节角零位，大云台一般利用治具来完成关节角的零位标定。而长期使用治具，治具会产生磨损，磨损以及操作不当等因素会导致治具存在虚位，导致零位标定出现偏差，影响了零位标定的精度。若关节角的零位偏差大于一定阈值，陀螺仪速度映射到关节角角速度计算雅克比矩阵会出现偏差，基于速度积分方式计算获得的关节角角度也存在偏差，最终导致用户在拍摄运动的画面时，若快速遥控云台的偏航轴(yaw)转动，云台的横滚轴(roll)则会出现歪斜，使得拍摄质量不佳。
技术实现思路
本专利技术提供一种云台零位标定方法和云台。具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：根据本专利技术的第一方面，提供一种云台零位标定方法，所述云台包括加速度计，用于检测搭载在所述云台上的负载的姿态；所述方法包括：在所述云台处于特定状态时，基于所述加速度计获取所述云台的当前姿态；根据所述云台的当前姿态，确定所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量；根据所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，确定所述云台的俯仰轴零位关节角和/或横滚轴零位关节角。根据本专利技术的第二方面，提供一种云台，所述云台包括：俯仰轴组件，用于搭载负载，并能够绕俯仰轴转动；横滚轴组件，能够绕横滚轴转动，带动所述俯仰轴组件和所述负载绕横滚轴转动；加速度计，用于检测所述负载的姿态；以及处理器，与所述俯仰轴组件、所述横滚轴组件以及所述加速度计分别电连接，其中，所述处理器用于执行如下操：在所述云台处于特定状态时，基于所述加速度计获取所述云台的当前姿态；根据所述云台的当前姿态，确定所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量；根据所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，确定所述云台的俯仰轴零位关节角和/或横滚轴零位关节角。由以上本专利技术实施例提供的技术方案可见，本专利技术利用云台上的加速度计确定云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，再根据偏移量标定对应轴的零位关节角，即利用加速度计检测的大地重力方向估计出云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，补偿对应轴的关节角的偏差，采用这种方式估算的偏移量精度较高，从而提高了关节角零位标定的精度，防止了云台横滚轴出现歪斜的情况，同时也解决了云台零位标定过分依赖治具结构精度的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例中的云台的结构示意图；图2是本专利技术一实施例中的云台零位标定方法的方法流程图；图3A是本专利技术一实施例中的云台的俯仰轴关节角和横滚轴关节角不存在零位偏差时，重力加速度与俯仰轴、横滚轴的位置关系示意图；图3B是本专利技术一实施例中的云台的俯仰轴关节角和横滚轴关节角存在零位偏差时，重力加速度与俯仰轴、横滚轴的位置关系示意图；图4是本专利技术一实施例中的云台零位标定方法的一具体的方法流程图；图5是本专利技术一实施例中的云台的结构框图。附图标记：1：俯仰轴组件；11：俯仰轴轴臂；12：俯仰轴电机；2：横滚轴组件；21：横滚轴轴臂；22：横滚轴电机；3：偏航轴组件；4：承载部；5加速度计；6：握持部；7：处理器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。本专利技术实施例中，云台被配置为能够绕俯仰轴和横滚轴转动，可选的，本实施例的云台被配置为能够绕俯仰轴和横滚轴转动；可选的，云台还被配置为能够绕偏航轴转动，也即，云台被配置为能够绕偏航轴、俯仰轴和横滚轴转动。可选的，云台为两轴云台，该云台包括俯仰轴组件和横滚轴组件，其中，俯仰轴组件用于搭载负载，并能够绕俯仰轴转动，带动负载绕俯仰轴转动，使得负载的俯仰轴姿态角变化；横滚轴组件能够绕横滚轴转动，带动俯仰轴组件和负载绕横滚轴转动，使得负载的横滚轴姿态角变化。可选的，云台为三轴云台，该云台包括俯仰轴组件、横滚轴组件和偏航轴组件，其中，俯仰轴组件用于搭载负载，并能够绕俯仰轴转动，带动负载绕俯仰轴转动，使得负载的俯仰轴姿态角变化；横滚轴组件能够绕横滚轴转动，带动俯仰轴组件和负载绕横滚轴转动，使得负载的横滚轴姿态角变化；偏航轴组件能够绕偏航轴转动，带动横滚轴组件、俯仰轴组件和负载绕偏航轴转动，使得负载的偏航轴姿态角变化。以三轴云台为例，如图1所示，俯仰轴组件1可包括俯仰轴轴臂11和能够绕俯仰轴转动的俯仰轴电机12，横滚轴组件2可包括横滚轴轴臂21和能够绕横滚轴转动的横滚轴电机22，偏航轴组件3可包括能够绕偏航轴转动的偏航轴电机，其中，横滚轴轴臂21的一端连接偏航轴电机的转子，横滚轴轴臂21的另一端连接横滚轴电机22的定子；俯仰轴轴臂11的一端连接横滚轴电机22的转子，俯仰轴轴臂11的另一端连接俯仰轴电机12，负载搭载在俯仰轴电机12的转子上。负载可以为成像传感器，也可为承载部4，该承载部4用于搭载相机等具有拍摄功能的设备。进一步的，请再参见图1，云台包括加速度计5，该加速计可以用于检测负载的姿态。可以理解，负载的姿态也即云台的姿态。可选的，加速度计5固定在负载上。本专利技术实施例的云台可以为手持云台，也可以为非手持云台；该云台可以搭载在无人机、车辆等可移动设备上。当云台为手持云台时，云台进一步包括握持部6，偏航轴电机固定连接在握持部6的顶部。如图2所示，本专利技术实施例提供一种云台零位标定方法，所述方法可以包括如下步骤：S201：在云台处于特定状态时，基于加速度计5获取云台的当前姿态；本实施例中，云台的当前姿态即为负载的实时姿态。基于加速度计5获取云台的当前姿态的过程具体包括：基于加速计，获得云台在俯仰轴和横滚轴上的实时重力加速度分量；根据重力加速度分量，确定对应轴的当前姿态角；也即，根据云台在俯仰轴上的实时重力加速度分量，确定俯仰轴的当前姿态角，并根据云台在横滚轴上的实时重力加速度分量，确定横滚轴的当前姿态角。如图3A所示，若云台的俯仰轴关节角和横滚轴关节角不存在零位偏差，则重力加速度与俯仰轴共线，并与横滚轴正交，云台在俯仰轴上的实时重力加速度分量Ax＝0，云台在横滚轴上的实时重力加速度分量Ay＝g(g即为重力加速度)，此时，俯仰轴的姿态角为0度，横滚轴的姿态角也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云台零位标定方法，所述云台包括加速度计，用于检测搭载在所述云台上的负载的姿态；其特征在于，所述方法包括：/n在所述云台处于特定状态时，基于所述加速度计获取所述云台的当前姿态；/n根据所述云台的当前姿态，确定所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量；/n根据所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，确定所述云台的俯仰轴零位关节角和/或横滚轴零位关节角。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种云台零位标定方法，所述云台包括加速度计，用于检测搭载在所述云台上的负载的姿态；其特征在于，所述方法包括：
在所述云台处于特定状态时，基于所述加速度计获取所述云台的当前姿态；
根据所述云台的当前姿态，确定所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量；
根据所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，确定所述云台的俯仰轴零位关节角和/或横滚轴零位关节角。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述云台的当前姿态，确定所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，包括：
根据所述云台的当前姿态，确定所述云台的当前俯仰轴关节角和/或当横滚轴关节角；
确定所述当前俯仰轴关节角与第一预设阈值的第一偏移量和/或所述当前横滚轴关节角与第二预设阈值的第二偏移量；
若所述第一偏移量满足预设的零位偏差条件，则根据所述第一偏移量，确定所述云台的俯仰轴关节角的偏移量，和/或，若所述第二偏移量满足预设的零位偏差条件，则根据所述第二偏移量，确定所述云台的横滚轴关节角的偏移量。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述云台为第一次零位标定，则所述第一预设阈值、所述第二预设阈值均为0。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述云台非第一次零位标定，则所述第一预设阈值为所述云台最近一次进行零位标定所确定的云台的俯仰轴零位关节角，所述第二预设阈值为所述云台最近一次进行零位标定所确定的云台的横滚轴零位关节角。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一偏移量满足预设的零位偏差条件，包括：所述第一偏移量的绝对值大于预设的第一偏移阈值。


6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二偏移量满足预设的零位偏差条件，包括：所述第二偏移量的绝对值大于预设的第二偏移阈值。


7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一偏移量，确定所述云台的俯仰轴关节角的偏移量，包括：
将所述第一偏移量设定为所述云台的俯仰轴关节角的偏移量；和/或
所述根据所述第二偏移量，确定所述云台的横滚轴关节角的偏移量，包括：
将所述第二偏移量设定为所述云台的横滚轴关节角的偏移量。


8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述云台的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角的偏移量，确定所述云台的俯仰轴零位关节角和/或横滚轴零位关节角，包括：
在所述云台重新上电时，获取所述云台重新上电时的俯仰轴关节角和/或横滚轴关节角；
根据所述云台重新上电时的俯仰轴关节角与所述云台的俯仰轴关节角的偏移量，确定所述云台的俯仰轴零位关节角；和/或
根据所述云台重新上电时的横滚轴关节角与所述云台的横滚轴关节角的偏移量，确定所述云台的横滚轴零位关节角。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述云台的俯仰轴零位关节角为所述云台重新上电时的俯仰轴关节角与所述云台的俯仰轴关节角的偏移量的差值。


10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述云台的横滚轴零位关节角为所述云台重新上电时的横滚轴关节角与所述云台的横滚轴关节角的偏移量的差值。


11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定状态包括：
所述云台放置在水平面上，且所述云台处于姿态回中模式。


12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述特定状态进一步包括：
所述云台处于静止状态。


13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云台处于特定状态之后，基于所述加速度计获取所述云台的当前姿态之前，所述方法还包括：
检测到零位标定触发信号。


14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述零位标定触发信号由外部设备发送，或者，所述零位标定触发信号由所述云台的按键被触发而产生。


15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前姿态为所述负载的实时姿态，所述基于所述加速度计获取所述云台的当前姿态，包括：
基于所述加速计，获得所述云台在俯仰轴和横滚轴上的实时重力加速度分量；
根据所述重力加速度分量，确定对应轴的当前姿态角。


16.一种云台，其特征在于，所述云台包括：
俯仰轴组件，用于搭载负载，并能够绕俯仰轴转动；
横滚轴组件，能够绕横滚轴转动，带动所述俯仰轴组件和所述负载绕横滚轴转动；
加速度计，用于检测所述负载的姿态；以及
处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文麟，苏铁，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44