一种云台及其控制方法与流程

本发明涉及安全控制领域，尤指一种云台及其控制方法。

背景技术：

自锁云台摄像机，顾名思义，是指在云台静止时，通过机械结构锁住云台，无需通过电机驱动向电机施加电流来保持云台状态，从而达到降低功耗的目的。目前自锁云台主要是通过蜗轮蜗杆、减速电机这两种形式来实现自锁功能。

基于蜗轮蜗杆的自锁云台利用当蜗杆的导程角小于蜗轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆的原理，实现云台反向自锁。然而基于蜗轮蜗杆的自锁云台传动效率低，发热量大，磨损严重，转速低，云台无法实现高速旋转。

基于减速电机的自锁云台，利用了减速电机转速降低时输出力矩增大的原理。减速电动机的转数比等于输入转数除以输出转数，例如，在转数比为100时，输出转矩大约为输入转矩的100倍，同时反向力矩也增大100倍，通过此反向力矩就可以保持云台状态。基于减速电机的自锁云台，减速箱内部齿轮多，只要有一个齿损坏，整个云台传动性能就大打折扣。由于齿轮多，减速电机精度差，从而影响云台预置点精度。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种云台及其控制方法，用以解决现有技术中存在的云台运转受限和预置点精度不够的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种云台，包括：控制器、电机、电机驱动模块、刹车部件和刹车驱动模块；

所述控制器分别与所述电机驱动模块和所述刹车驱动模块连接；所述电机驱动模块与所述电机电连接；所述刹车驱动模块与所述刹车部件连接；

所述刹车部件包括：刹车线圈和制动结构；所述刹车线圈与所述制动结构电连接；

所述刹车驱动模块与所述刹车线圈连接；

所述控制器，用于在所述云台保持静止超过预设时间时，控制所述刹车驱动模块使所述刹车线圈处于断电状态，使所述制动结构对所述电机进行制动后，控制所述电机驱动模块关闭所述电机，实现所述云台的锁止；在所述云台进行解锁时，控制所述电机驱动模块向所述电机输出恒定电流后，控制所述刹车驱动模块使所述刹车线圈处于通电状态，使所述制动结构与所述电机分离，使所述云台解锁，控制所述云台进行转动。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述云台中，还包括：用于检测所述刹车线圈所在回路中的电流信号的电流检测电路；

所述控制器分别与所述电流检测电路和所述刹车驱动模块连接；

所述控制器，用于控制所述刹车驱动模块使所述刹车线圈通电或断电后，接收所述电流检测电路检测到的检测信号，并根据接收到的所述检测信号确定所述刹车线圈是否异常。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述云台中，还包括：信号调理电路，所述信号调理电路分别连接所述电流检测电路与所述控制器；

所述信号调理电路，用于对所述检测信号进行滤波处理。

第二方面，本发明实施例提供一种基于上述任一云台的控制方法，包括：

在所述云台保持静止超过预设时间时，控制器向刹车驱动模块输出断开控制信号，使所述刹车驱动模块控制所述刹车线圈处于断电状态；

制动结构在所述刹车线圈处于断电状态时，对电机进行制动；

所述控制器向电机驱动模块输出关闭控制信号，使所述电机驱动模块控制电机关闭，控制所述云台保持静止，实现所述云台的锁止。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，当所述云台包括电流检测电路时，在所述控制器向刹车驱动模块输出断开控制信号，使所述刹车驱动模块控制所述刹车线圈处于断电状态之后，还包括：

所述电流检测电路检测刹车线圈所在回路中的电信号，并向所述控制器输出检测到的第一检测信号；

所述控制器根据接收到的所述第一检测信号确定所述刹车线圈是否异常；

所述控制器向电机驱动模块输出关闭控制信号，使所述电机驱动模块控制电机关闭，控制所述云台保持静止，实现所述云台的锁止，包括：

所述控制器在确定所述刹车线圈未发生异常时，向电机驱动模块输出关闭控制信号，使所述电机驱动模块控制电机关闭，控制所述云台保持静止，实现所述云台的锁止。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，当所述云台包括信号调理电路时，所述电流检测电路检测所述刹车线圈所在回路中的电信号，并向所述控制器输出检测到的第一检测信号，包括：

所述电流检测电路检测所述刹车线圈所在回路中的电信号，并向信号调理电路输出检测到的所述第一检测信号；

所述信号调理电路对所述第一检测信号进行滤波处理后向所述控制器输出；

所述控制器根据接收到的所述第一检测信号确定所述刹车线圈是否异常，包括：

所述控制器根据接收到的经过滤波处理后的第一检测信号，确定所述刹车线圈是否异常。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，还包括：

所述控制器在确定所述刹车线圈发生异常时，控制所述云台处保持解锁状态。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，还包括：

在对所述云台进行解锁时，所述控制器向所述电机驱动模块输出打开控制信号，使所述电机驱动模块向所述电机输出恒定电流；

所述控制器向所述刹车驱动模块输出闭合控制信号，使所述刹车驱动模块控制所述刹车线圈处于通电状态；

所述制动结构在所述刹车线圈处理通电状态时，与所述电机分离；

所述控制器对所述云台进行解锁，控制所述云台进行转动。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，当所述云台包括电流检测电路时，在所述控制器向所述刹车驱动模块输出闭合控制信号，使所述刹车驱动模块控制所述刹车线圈处于通电状态之后，还包括：

所述电流检测电路检测所述刹车线圈所在回路中的电信号，并向所述控制器输出检测到的第二检测信号；

所述控制器根据接收到的所述第二检测信号确定所述刹车线圈是否异常；

所述控制器对所述云台进行解锁，控制所述云台进行转动，包括：

所述控制器在确定所述刹车线圈未发生异常时，对所述云台进行解锁，控制所述云台进行转动。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，当所述云台包括信号调理电路时，所述电流检测电路检测所述刹车线圈所在回路中的电信号，并向所述控制器输出检测到的第二检测信号，包括：

所述电流检测电路检测所述刹车线圈所在回路中的电信号并向信号调理电路输出检测到的所述第二检测信号；

所述信号调理电路对所述第二检测信号进行滤波处理后向所述控制器输出；

所述控制器根据接收到的所述第二检测信号确定所述刹车线圈是否异常，包括：

所述控制器根据接收到的经过滤波处理后的第二检测信号，确定所述刹车线圈是否异常。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，还包括：

所述控制器在确定所述刹车线圈发生异常时，控制所述云台保持锁止状态。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的云台及其控制方法中，云台包括：控制器、电机、电机驱动模块、刹车部件和刹车驱动模块；控制器分别与电机驱动模块和刹车驱动模块连接；电机驱动模块与电机电连接；刹车驱动模块与刹车部件连接；刹车部件位于电机的尾部；其中，刹车部件包括：刹车线圈和制动结构；刹车线圈与制动结构电连接；控制器，用于在云台保持静止超过预设时间时，控制刹车驱动模块使刹车线圈处于断电状态，使制动结构对电机进行制动后，控制电机驱动模块关闭电机，实现云台的锁止；在云台进行解锁时，控制电机驱动模块向电机输出恒定电流后，控制刹车驱动模块使刹车线圈处于通电状态，使制动结构与电机分离，使云台解锁，控制云台进行转动。由于通过控制器控制刹车线圈的通电和断电，使得在刹车线圈通电状态下，控制制动结构处于松开状态，使制动结构与电机分离，从而由控制器控制云台转动；在刹车线圈断电状态下，控制制动结构对电机进行抱刹制动，由此，控制器对刹车线圈施加相应的电信号使云台解锁后，就可以对云台做精确的控制。此外，本发明实施例提供的云台避免了基于蜗轮蜗杆的自锁云台传动效率低，磨损严重，云台无法实现高速旋转的问题，也避免了基于减速电机的自锁云台齿轮多，云台预置点精度差的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中云台的结构示意图之一；

图2为本发明实施例中云台的结构示意图之二

图3为本发明实施例中电流检测电路的连接示意图；

图4为本发明实施例中云台的控制方法的流程图之一；

图5为本发明实施例中云台的控制方法的流程图之二。

具体实施方式

针对现有技术中存在的云台运转受限和预置点精度不够的问题，本发明实施例提供了一种云台及其控制方法。

如图1所示，本发明实施例提供的云台，包括：控制器11、电机12、电机驱动模块13、刹车部件14和刹车驱动模块15；

控制器11分别与电机驱动模块13和刹车驱动模块15连接；电机驱动模块13与电机12电连接；刹车驱动模块15和刹车部件14连接；

刹车部件14包括：刹车线圈141和制动结构142；刹车线圈141制动结构142电连接；刹车驱动模块15与刹车线圈141连接；

控制器11，用于在云台保持静止超过预设时间时，控制刹车驱动模块15使刹车线圈141处于断电状态，使制动结构142对电机12进行制动后，控制电机驱动模块13关闭电机12，实现云台的锁止；在云台进行解锁时，控制电机驱动模块13向电机12输出恒定电流后，控制刹车驱动模块15使刹车线圈141处于通电状态，使制动结构142与电机12分离，使云台解锁，控制云台进行转动。

由于通过控制器控制刹车线圈的通电和断电，使得在刹车线圈通电状态下，控制制动结构处于松开状态，使制动结构与电机分离，从而由控制器控制云台转动；在刹车线圈断电状态下，控制制动结构对电机进行抱刹制动，由此，控制器对刹车线圈施加相应的电信号使云台解锁后，就可以对云台做精确的控制。此外，本发明实施例提供的云台避免了基于蜗轮蜗杆的自锁云台传动效率低，磨损严重，云台无法实现高速旋转的问题，也避免了基于减速电机的自锁云台齿轮多，云台预置点精度差的问题。

需要说明的是，在实现云台的锁止过程中，需要先控制刹车驱动模块15使刹车线圈141处于断电状态，再控制电机驱动模块13关闭电机12；在实现云台的转动过程中，需要先控制电机驱动模块13向电机输出恒定电流，使云台保持力矩，再控制刹车驱动模块15使刹车线圈141处于通电状态。采用上述的控制方式可以在对电机12和刹车线圈141进行通电和断电控制时，可使控制刹车线圈141和电机12在断电或通电状态下，仍为云台提供保持力矩，从而使云台可以保持预设点的静止或实现云台的自由转动，避免云台失步。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述云台中，如图2所示，还包括：用于检测刹车线圈141所在回路中的电流信号电流检测电路16；

控制器11分别与电流检测电路16与刹车驱动模块15连接；

控制器11，用于控制刹车驱动模块15使刹车线圈141通电或断电后，接收电流检测电路16检测的检测信号，并根据接收到的检测信号确定刹车线圈141是否异常。

采用上述的电流检测电路16，可在对刹车线圈141进行控制之前检测刹车线圈141是否异常，避免在刹车线圈或其电路出现问题时，造成云台不能正常解锁，使得在刹车线圈抱刹车状态下而驱动电机转动，对电机和皮带造成破坏；或者在云台解锁状态下，直接关闭电机，造成云台失步。

在具体实施时，如图3所述，上述的刹车驱动模块15、电流检测电路16、电源及刹车线圈141组成回路，在对云台进行锁止时，控制器11控制刹车驱动模块15使刹车线圈141处于断电状态，在刹车线圈141所在的上述回路中，电流检测电路16检测到的电流信号作为第一检测信号发送控制器11，控制器11在接收到该第一检测信号并且确定该第一检测信号符合预设规则时，例如，确定第一检测信号的值为零或小于预设阈值时，可判定此时刹车线圈141未发生异常，刹车线圈141所在的回路中不存在电流，从而控制刹车线圈141处于断电状态，继而控制云台不再转动，来实现云台的锁止。而在控制器11未接收到电流检测电路16发送的第一检测信号，或者在接收到的第一检测信号不符合预设规则时，例如，在此时状态下仍可检测到回路中的电流时，即上述的第一检测信号的值不为零或者大于或等于预设阈值时，可判定此时刹车线圈141发生异常，则控制刹车线圈141处于通电状态，继而控制云台保持解锁状态。由此，先进行刹车线圈141的检测，再对云台进行控制，避免了由刹车线圈141异常而造成的电机损坏和云台失步。

在对云台进行解锁时，控制器11控制刹车驱动模块15使刹车线圈处于通电状态，在刹车线圈141所在的上述回路中，电流检测电路16可检测到回路中的电流，并将检测到的电流信号作为第二检测信号发送控制器11，控制器11在接收到该第二检测信号并且确定该信号符合预设规则时，例如，在确定该第二检测信号的值大于或等于预设阈值时，可判定此时刹车线圈141未发生异常，回路中存在电流，从而控制刹车线圈141保持通电状态，继而控制云台转动，来实现云台的解锁。而在控制器11未接收到电流检测电路16发送的第二检测信号，或者在接收到的第二检测信号不符合预设规则时，例如，上述的第二检测信号的值为零或小于预设阈值时，可判定此时刹车线圈141发生异常，则控制刹车线圈141处于断电状态，继而控制云台保持锁止状态。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述云台中，如图2所示，还包括：信号调理电路17，信号调理电路17分别连接电流检测电路16与所述控制器11。

信号调理电路17，用于对检测信号进行滤波处理。

在实际应用时，在本发明实施例提供的上述云台中，电流检测电路16可为与刹车线圈141串联的电阻，信号调理电路17在接收到经过电阻的电流信号时，对该电流信号进行滤波处理，使控制器11接收到的检测信号为经过信号调理电路17处理后的数字信号或模拟信号。此外，本发明实施例提供的上述信号调理电路17还可根据实际需要具备信号放大、滞回等信号处理功能，在此不做限定。

此外，控制器11在对刹车线圈进行异常检测之后，可将检测结果上报系统，由工作人员进一步进行故障诊断。

基于上述任一云台，本发明实施例还提供一种云台的控制方法，如图4所示，本发明实施例提供的云台的控制方法，包括如下步骤：

s401、在云台保持静止超过预设时间时，控制器向刹车驱动模块输出断开控制信号，使刹车驱动模块控制刹车线圈处于断电状态；

s402、制动结构在刹车线圈处于断电状态时，对电机进行制动；

s403、控制器向电机驱动模块输出关闭控制信号，使电机驱动模块控制电机关闭，控制云台保持静止，实现云台的锁止。

在本发明实施例提供的上述云台的控制方法中，通过控制器通过控制刹车线圈和云台的电机处于断电状态，在刹车线圈断电状态下，对电机进行抱刹制动，由此，控制器对刹车线圈施加相应的电信号使云台解锁后，就可以对云台做精确的控制。并且，本发明实施例提供的云台避免了基于蜗轮蜗杆的自锁云台传动效率低，磨损严重，云台无法实现高速旋转的问题，也避免了基于减速电机的自锁云台齿轮多，云台预置点精度差的问题。此外，本发明实施例提供的上述云台的控制方法中，在控制电机关闭之前，检测刹车线圈的异常，避免了由于刹车线圈故障而造成的在刹车线圈处于松开状态时关闭电机，使云台无保持力矩而出现的云台失步现象。

进一步地，本发明实施例提供的上述方法中，当上述云台包括电流检测电路时，在上述的步骤s401之后，还包括：

电流检测电路检测刹车线圈所在回路中的电流信号，并将该电流信号作为第一检测信号向控制器输出；

控制器根据接收到的第一检测信号确定刹车线圈是否异常；

进一步地，在上述的步骤s403中，控制器向电机驱动模块输出关闭控制信号，使电机驱动模块控制电机关闭，控制云台保持静止，实现云台的锁止，具体可以包括：

控制器在确定刹车线圈未发生异常时，向电机驱动模块输出关闭控制信号，使电机驱动模块控制电机关闭，控制云台保持静止，实现云台的锁止。

进一步地，当上述的云台还包括信号调理电路时，上述的步骤中，电流检测电路检测刹车线圈所在回路中的电流信号，并将该电流信号作为第一检测信号向控制器输出，具体可以包括：

检测电路检测刹车线圈所在回路中的电流信号，并将该电流信号作为第一检测信号向信号调理电路输出；

信号调理电路对第一检测信号进行滤波处理后向控制器输出；

进一步地，上述的步骤中，控制器根据接收到的第一检测信号确定刹车线圈是否异常，具体可以包括：

控制器根据接收到的经过滤波处理后的第一检测信号，确定刹车线圈是否异常。

具体地，在本发明实施例提供的上述方法中，在控制器确定刹车线圈发生异常时，还包括如下步骤：

控制器在确定刹车线圈发生异常时，控制云台处保持解锁状态。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述方法中，如图5所示，还包括如下步骤：

s501、在对云台进行解锁时，控制器向电机驱动模块输出打开控制信号，使电机驱动模块向电机输出恒定电流；

s502、控制器向刹车驱动模块输出闭合控制信号，使刹车驱动模块控制刹车线圈处于通电状态；

s503、制动结构在刹车线圈处理通电状态时，与电机分离；

s504、控制器对云台进行解锁，控制云台进行转动。

在本发明实施例提供的上述云台的控制方法中，在控制云台进行转动之前，先对刹车线圈进行异常检测，并且在刹车线圈未发生异常时，控制云台转动，由此，可以防止刹车线圈出现故障，处于抱刹车状态时对云台进行转动而造成的部件损坏，保护了云台，保证云台的使用寿命。

进一步地，本发明实施例提供的上述方法中，当上述云台包括电流检测电路时，在上述的步骤s502之后，还包括如下步骤：

电流检测电路检测刹车线圈所在回路中的电流信号，并将该电流信号作为第二检测信号向控制器输出；

控制器根据接收到的第二检测信号确定刹车线圈是否异常；

进一步地，在上述的步骤s504中，控制器对云台进行解锁，控制云台进行转动，具体可以包括：

控制器在确定刹车线圈未发生异常时，对云台进行解锁，控制云台进行转动。

进一步地，当上述的云台还包括信号调理电路时，在上述的步骤中，电流检测电路检测刹车线圈所在回路中的电流信号，并将该电流信号作为第二检测信号向控制器输出，具体可以包括：

检测电路检测刹车线圈所在回路中的电流信号，并将该电流信号作为第二检测信号向信号调理电路输出；

信号调理电路对第二检测信号进行滤波处理后向控制器输出；

进一步地，在上述的步骤中，控制器根据接收到的第二检测信号确定刹车线圈是否异常，具体可以包括：

控制器根据接收到的经过滤波处理后的第二检测信号，确定刹车线圈是否异常。

具体地，在本发明实施例提供的上述方法中，在控制器确定刹车线圈发生异常时，还包括如下步骤：

控制器在确定刹车线圈发生异常时，控制云台保持锁止状态。

应该说明的是，在控制器根据接收到的检测信号确定刹车线圈发生异常时，控制云台保持原来的状态，并将故障信息进行上报，待排除故障后重新执行上述操作实现云台的锁止或转动。

本发明实施例提供的上述云台的控制方法中，为保证控制器接收到的检测信号，即上述的第一检测信号和第二检测信号的有效性，可在向控制器输出检测信号之前，采用本发明实施例提供的上述信号调理电路对检测信号进行滤波、滞回等处理，从而使控制器接收到的经过处理后的检测信号可直接用于刹车线圈是否发生异常的判定。

本发明实施例提供的云台及其控制方法中，云台包括：控制器、电机、电机驱动模块、刹车部件和刹车驱动模块；控制器分别与电机驱动模块和刹车驱动模块连接；电机驱动模块与电机电连接；刹车驱动模块与刹车部件连接；其中，刹车部件包括：刹车线圈和制动结构；刹车线圈与制动结构电连接；刹车驱动模块与刹车线圈连接；控制器，用于在云台保持静止超过预设时间时，控制刹车驱动模块使刹车线圈处于断电状态，使制动结构对电机进行制动后，控制电机驱动模块关闭电机，实现云台的锁止；在云台进行解锁时，控制电机驱动模块向电机输出恒定电流后，控制刹车驱动模块使刹车线圈处于通电状态，使制动结构与电机分离，使云台解锁，控制云台进行转动。由于通过控制器控制刹车线圈的通电和断电，使得在刹车线圈通电状态下，控制制动结构处于松开状态，使制动结构与电机分离，从而由控制器控制云台转动；在刹车线圈断电状态下，控制制动结构对电机进行抱刹制动，由此，控制器对刹车线圈施加相应的电信号使云台解锁后，就可以对云台做精确的控制。此外，本发明实施例提供的云台避免了基于蜗轮蜗杆的自锁云台传动效率低，磨损严重，云台无法实现高速旋转的问题，也避免了基于减速电机的自锁云台齿轮多，云台预置点精度差的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。