本实用新型专利技术公开了一种三轴自稳云台控制装置，包括姿态传感器模块、图像传感器模块、微控制器模块、三轴云台控制模块和供电模块；姿态传感器模块与图像传感器模块机械固定连接，并通过串口总线与微控制器模块进行通信连接；三轴云台控制模块与微控制器模块定时器外设复用的引脚连接，并通过SPWM波进行调节控制；供电模块为姿态传感器模块、图像传感器模块、微控制器模块和三轴云台控制模块进行供电。本实用新型专利技术利用高精度姿态传感器实时获取图像传感器的位置姿态信息并输入到控制器进行运动补偿，成像系统稳定性高，图像传感器模块在采集图像信息的同时，通过迭代腐蚀算法对目标物体追踪，系统整体结构简单，稳定效果好，反应速度快，适用性广泛。适用性广泛。适用性广泛。
【技术实现步骤摘要】
一种三轴自稳云台控制装置
[0001]本技术涉及自稳云台控制
，特别涉及一种三轴自稳云台控制装置。
技术介绍
[0002]随着图像处理技术的发展，相关技术对图像和视频的清晰度及分辨率要求逐渐提高，因此，在提高图像硬件成像分辨率的相关参数的同时，成像稳定性的提升也十分重要。
[0003]然而，由于各种相机或小型成像设备的参数和内部结构不尽相同，所以对不同的镜头需要单独设计稳定系统及辅助算法的参数，单独的稳定系统也会增加摄像设备生产商的成本，故无法大范围使用。而一些外部机械稳定结构由于其适用性广泛且稳定效果优秀的特点被广泛用于专业摄影设备或无人机的稳定维持。
[0004]早期的稳定系统多为纯机械结构云台，需要经过较长时间的专业培训才能够使用，且易用性较差、结构复杂、价格昂贵，不能够被广泛使用。随着微电子技术以及传感器技术的快速发展，市场急需开发一款稳定效果更好，反应速度更快，适用性更广泛和成本更低的自稳云台控制系统。
技术实现思路
[0005]技术目的：本技术目的在于提供一种通过高精度姿态传感器获取系统的加速度和角速度，配合滤波姿态解算算法获取系统的姿态角度，将其输入到控制器输出控制运动补偿器进行反向补偿从而保持成像系统的稳定性的三轴自稳云台控制装置。
[0006]技术方案：本技术所述的一种三轴自稳云台控制装置，包括姿态传感器模块、图像传感器模块、微控制器模块、三轴云台控制模块和供电模块。所述姿态传感器模块的姿态传感器与图像传感器模块的图像传感器机械固定连接，均通过串口总线与微控制器模块进行通信连接；所述三轴云台控制模块与微控制器模块定时器的引脚连接，并通过SPWM波进行调节控制；所述供电模块为上述模块进行供电。
[0007]所述姿态传感器模块采集图像传感器模块的角速度和加速度信息，并实时发送至微控制器模块。
[0008]优选的，所述姿态传感器采用MPU6050传感器。
[0009]所述图像传感器模块在采集图像信息的同时，针对特定的目标信息采用迭代腐蚀算法，获取目标的中心像素位置及边缘信息。
[0010]优选的，所述图像传感器模块采用OpenMV模块。
[0011]所述微控制器模块对系统的位置姿态信息和图像信息解析，并对三轴云台控制模块进行PID输出控制。
[0012]优选的，所述微控制器模块的主控芯片采用STM32F103RCT6芯片。
[0013]所述三轴云台控制模块的驱动电机为直流无刷电机。
[0014]优选的，所述三轴云台控制模块的驱动芯片采用DRV8313芯片。
[0015]有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：利用高精度姿态传感器实
时获取图像传感器的位置姿态信息，并将其输入到微控制器输出控制运动补偿器进行反向补偿进而保持成像系统的稳定性；图像传感器模块在采集图像信息的同时，通过迭代腐蚀算法可以实现目标物体的追踪；系统整体结构简单，稳定效果好，反应速度快，适用性广泛。
附图说明
[0016]图1为本技术装置硬件结构示意图；
[0017]图2为本技术工作流程图。
具体实施方式
[0018]如图1所示，本实施例所述的一种三轴自稳云台控制装置，包括姿态传感器模块、图像传感器模块、微控制器模块、三轴云台控制模块和供电模块。其中，姿态传感器模块的姿态传感器与图像传感器模块的图像传感器固定连接，保持相对静止，均通过串口总线与微控制器模块进行通信连接；三轴云台控制模块与微控制器模块定时器外设复用的引脚连接，并通过SPWM波进行调节控制；而供电模块负责为姿态传感器模块、图像传感器模块、微控制器模块和三轴云台控制模块进行供电。
[0019]姿态传感器模块采用MPU6050传感器，主要用于采集图像传感器模块的角速度和加速度信息，并实时发送至微控制器模块。图像传感器模块采用OpenMV模块，在采集图像信息的同时，针对特定的目标信息采用迭代腐蚀算法，获取目标的中心像素位置及边缘信息，用以实现对目标物体的追踪。微控制器模块的主控芯片为STM32F103RCT6芯片，用于解析系统的位置姿态信息和图像信息，同时对三轴云台控制模块进行PID输出控制。三轴云台控制模块采用直流无刷电机，驱动芯片采用DRV8313芯片。
[0020]如图2所示，本实施例中三轴自稳云台控制装置的工作流程为：开机，程序进行初始化，包括姿态模块的初始化、图像模块的初始化和电机驱动模块的初始化，同时进行系统硬件资源的分配。姿态传感器采用MPU6050传感器，与图像传感器模块保持相对静止，通过对角速度和加速度信息的测量，配合四元数一阶互补滤波算法，解算获取并更新图像传感器模块的姿态信息，并以欧拉角的形式表示输出。图像传感器模块采用OpenMV模块，在采集图像信息的同时，针对特定的目标信息采用迭代腐蚀算法，获取目标的中心像素位置及边缘信息。微控制器模块采用STM32F103RCT6芯片，用于解析系统的位置姿态信息和图像信息，同时通过SPWM波控制DRV8313芯片驱动三轴云台控制模块的直流无刷电机，对相对运动进行补偿并同时完成目标物体的追踪功能。
[0021]实际控制器可以分为两层：内层控制器主要用于保持成像系统的稳定性，保证系统的基础功能；外层控制器主要用于图像信息的处理输出角度的控制量，实现图像的目标跟踪功能。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三轴自稳云台控制装置，其特征在于，包括姿态传感器模块、图像传感器模块、微控制器模块、三轴云台控制模块和供电模块；所述姿态传感器模块的姿态传感器与图像传感器模块的图像传感器固定连接，均通过串口总线与微控制器模块进行通信连接；所述三轴云台控制模块与微控制器模块的定时器的引脚连接，并通过SPWM波进行调节控制；所述供电模块为上述模块进行供电。2.根据权利要求1所述的三轴自稳云台控制装置，其特征在于，所述姿态传感器模块采集图像传感器模块的角速度和加速度信息，并实时发送至微控制器模块。3.根据权利要求2所述的三轴自稳云台控制装置，其特征在于，所述姿态传感器为MPU6050传感器。4.根据权利要求1所述的三轴自稳云台控制装置，其特征在于，所述图像传...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘寅莹，王珣，杜长青，庞宗强，
申请(专利权)人：国网江苏省电力工程咨询有限公司，
类型：新型
国别省市：
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