一种云台自检归零方法及装置与流程

本申请实施例涉及云台机械领域，尤其涉及一种云台自检归零方法及装置。

背景技术：

球型摄像机都需要有水平和垂直转动的功能，也可以说是需要有一个云台对球机进行控制移动。由于每次球机掉电时，控制水平和垂直的两个步进电机停止位置不固定，所以每次系统工作时，需要对步进电机的位置进行判断并驱动步进电机转到某个固定位置，如预设定好的零位。水平和垂直电机通过电机位置检测器来判断电机是否已到达零位位置，从而根据此位置来判断球机的当前位置。但由于生产工艺和组装的原因，球机的零位位置是不确定的，不同厂家，同一厂家生产的每个设备机都不一样，这个云台自检归零的精度比较难把握。如果应用在高空瞭望的摄像机设备或者做高精度跟踪算法的设备上，其精度最高只能达到0.2°，很难满足这一类场景的应用。

解决云台自检归零的问题，首先需要测量电机检测器的位置并以此为零位位置，目前通常按以下方案解决：

球机上电后水平转动和垂直上下转动，根据水平电机的位置检测信号和垂直电机返回的检测信号确定初始化的零位置位置。常规光耦的检测电路，其工作原理为:电机运行时一起运动的检测器运动到发光二极管和光敏三极管之间时，挡住二极管发出的光线后三极管便处于截止状态，输出信号为高电平，当检测器跟随电机运动后离开二极管和三极管之间后，发光二极管使三极管导通，则输出信号为低电平。所以初始化水平转动自检时，当电控板检测到输出信号从高电平变为低电平时，就可以判断该处为球机水平自检的零位。垂直转动上抬时当电控板检测到输出信号从高电平变为低电平时，就可以判断该处为球机垂直自检的上零位。垂直转动下抬时当电控板检测到输出信号从高电平变为低电平时，就可以判断该处为球机垂直自检的下零位。

现有的技术方案的缺点：

当球机上电初始化时，首先电机转动，根据光耦检测信号的电平跳变来判断电机转动后的零位位置，但是实际效果并不理想。电机检测器的检测电路由一个发光二极管和一个光敏三极管组成，可根据发光二极管导通与否使三极管输出高低电平。然而在三极管放大状态下，三极管输出端的电平并不是从0v直接切换到3.3v，而是一个曲线上升过程，这是由于三极管的特性决定。在上升过程到某个低于高电平最低触发值的电压上时电机正好到水平零位位置上，但此时并未达到高电平最低触发值，导致电控板驱动电机继续转动以达到高电平触发值才停下来，此时相比较零位位置已经偏离数步偏差，导致自检后每台归零的位置都不一致。同时由于发光二极管的寿命问题，使用一段时间后发光二极管的发光强度有所下降，也会导致利用检测电平跳变的方法判断的零位位置出现偏移。

以上基于现有技术的云台自检归零技术方案，由于发光二极管寿命问题，使用一段时间后发光二极管的发光强度有所下降引起光耦发射管老化，导致检测出的零位与机构设计的零位存在偏差，云台归零的位置不一致精度偏低的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种云台自检归零方法及装置解决了目前基于现有技术的云台自检归零技术方案，由于发光二极管寿命问题，使用一段时间后发光二极管的发光强度有所下降引起光耦发射管老化，导致检测出的零位与机构设计的零位存在偏差，云台归零的位置不一致精度偏低的技术问题。

本申请实施例提供了一种云台自检归零方法，包括以下步骤：

第一步：接通电源，通过电控板读取并记录所述线性霍尔器件返回的电压值；

第二步：连续采集3个电压值分别为v0、v1、v2，对所述v0、v1、v2进行判断，若满足v0<v1<v2，则进行第三步操作；否则，继续重新连续采集3个电压值，直至满足v0<v1<v2；

第三步：继续连续采集三个电压值分别为v3、v4、v5，对所述v3、v4、v5进行判断，若不满足v3<v4<v5且满足v3<v4和v5<v4，读取电压值v4，将读取电压值v4时云台位置记录为零位位置。

优选地，所述电机为水平电机。

优选地，所述电机为垂直电机。

优选地，所述电控板读取并记录所述线性霍尔器件返回的电压值，具体为所述电控板通过adc对所述线性霍尔器件返回的电压值进行读取并记录。

优选地，所述云台自检归零方法用于球形摄影机的云台自检归零。

本申请实施例提供了一种云台自检归零装置，其特征在于，包括驱动电机、线性霍尔器件、磁铁部件、电控板；

所述驱动电机设置在云台上，用于驱动所述云台转动；

所述线性霍尔器件安装于所述云台的初始位置；

所述磁铁部件安装在与所述初始位置相对应位置的外固定架上；

所述电控板与所述线性霍尔器件电连接。

优选地，所述驱动电机为水平驱动电机和/或垂直驱动电机。

优选地，还包括adc部件，所述adc部件安装于所述电控板上和所述线性霍尔器件之间，并于所述电控板和所述线性霍尔器件电连接。

优选地，还包括电压显示部件。

一种球形摄像机，其包括所述的云台自检归零装置。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例提供了一种云台自检归零方法，包括以下步骤：第一步：接通电源，通过电控板读取并记录所述线性霍尔器件返回的电压值；第二步：连续采集3个电压值分别为v0、v1、v2，对所述v0、v1、v2进行判断，若满足v0<v1<v2，则进行第三步操作；否则，继续重新连续采集3个电压值，直至满足v0<v1<v2；第三步：继续连续采集三个电压值分别为v3、v4、v5，对所述v3、v4、v5进行判断，若不满足v3<v4<v5且满足v3<v4和v5<v4，读取电压值v4，将读取电压值v4时云台位置记录为零位位置，解决了目前基于现有技术的云台自检归零技术方案，由于发光二极管寿命问题，使用一段时间后发光二极管的发光强度有所下降引起光耦发射管老化，导致检测出的零位与机构设计的零位存在偏差，云台归零的位置不一致精度偏低的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中一种云台自检归零方法的一个实施例的流程示意图；

图2为现有技术中常规光耦的检测电路图；

图3为霍尔电压值跟磁铁磁性对应的示意图；

图4为采集电压值跟电机转动步数对应的示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种云台自检归零方法及装置解决了目前基于现有技术的云台自检归零技术方案，由于发光二极管寿命问题，使用一段时间后发光二极管的发光强度有所下降引起光耦发射管老化，导致检测出的零位与机构设计的零位存在偏差，云台归零的位置不一致精度偏低的技术问题。

为使得本申请实施例的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例提供的一种云台自检归零方法，该方法应用于如下的云台，所述云台包括一个线性霍尔器件，所述线性霍尔器件设置在云台电机的初始位置，并在电机外固定架与所述初始位置对应的位置设置一磁铁；一adc部件，用于获取所述线性霍尔器件返回的电压值。

一种云台自检归零方法的一个实施例包括以下步骤：

第一步：接通电源，通过电控板读取并记录所述线性霍尔器件返回的电压值；

第二步：连续采集3个电压值分别为v0、v1、v2，对所述v0、v1、v2进行判断，若满足v0<v1<v2，则进行第三步操作；否则，继续重新连续采集3个电压值，直至满足v0<v1<v2；

第三步：继续连续采集三个电压值分别为v3、v4、v5，对所述v3、v4、v5进行判断，若不满足v3<v4<v5且满足v3<v4和v5<v4，读取电压值v4，将读取电压值v4时云台位置记录为零位位置。

优选地，所述电机为水平电机。

优选地，所述电机为垂直电机。

优选地，所述电控板读取并记录所述线性霍尔器件返回的电压值，具体为所述电控板通过adc对所述线性霍尔器件返回的电压值进行读取并记录。

优选地，所述云台自检归零方法用于球形摄影机的云台自检归零。

本申请实施例提供的一种云台自检归零装置的一个实施例，包括驱动电机、线性霍尔器件、磁铁部件、电控板；

所述驱动电机设置在云台上，用于驱动所述云台转动；

所述线性霍尔器件安装于所述云台的初始位置；

所述磁铁部件安装在与所述初始位置相对应位置的外固定架上；

所述电控板与所述线性霍尔器件电连接。

优选地，所述驱动电机为水平驱动电机和/或垂直驱动电机。

优选地，还包括adc部件，所述adc部件安装于所述电控板上和所述线性霍尔器件之间，并于所述电控板和所述线性霍尔器件电连接。

在更加优选的实施例中，还包括电压显示部件。

一种球形摄像机，其包括所述的云台自检归零装置。

现有方案大部分都是采用光耦检测，其检测电路如图2所示，但是因为只能输出高低电平，所以实际使用中检测出来的零位跟结构设计的零位存在偏差，导致精度偏低。本申请实施例能够提升电机在电平跳变停止移动时归零位置的精度，使得球机在实际应用能更精准地归零，进一步提高球机的一致性。

基于现有技术中出现的问题，为了提升球机云台自检归零精度，本申请实施例提供的一种基于磁性霍尔检测云台归零的高精度系统对自检归零精度进行优化，利用线性霍尔器件检测固定好磁铁的零位位置，保证在初始化时寻找零位位置更加准确。包括如下步骤：

第一步，系统上电后，水平电机顺时针转动，带动线性霍尔转动，电控板通过adc读取线性霍尔返回的电压值大小判断电机距离磁铁的位置，霍尔电压值跟磁铁磁性对应的关系如图3所示。本申请实施例中以线性霍尔与磁铁相吸设计，所以在线性霍尔远离磁铁时采集到的电压值为2.5v，越靠近电压值越高，直到最接近时达到最高。远离磁铁后电压值逐渐下降，直到完全远离时电压值恢复为2.5v，如图4所示。

第二步，电控板检测霍尔输出的电压值并记录其值，每移动一步可用硬件adc功能采集检测实时电压值并时刻反馈到电控板。采集电压值以连续三个电压值v0,v1,v2做判断。当满足v0<v1<v2时说明采集电压值开始上升，说明电机带动线性霍尔已经开始接近固定磁铁的零位位置了，转入第三步。否则继续采集电压值。

第三步，当电机带动线性霍尔已经开始接近固定磁铁的零位位置，采集检测到的实时电压值一直上升。当连续采集到三个电压值v3,v4,v5后出现不满足v3<v4<v5且v3<v4和v5<v4时，说明线性霍尔已经处于固定磁铁最中间的零位位置，读取到的电压值为v4为球机水平零位。

本申请实施例测试可得精度最高可达0.01°，相比较之前的光耦检测高低电平，使得归零精度得到大幅提高。

本申请实施例具有以下优点：

1.通过硬件adc采集电压值，避免了只能根据电平跳变判断零位位置造成误差偏大的问题，大大提高了检测精度。

2.提高归零精度不需要额外增加硬件电路，节省了生产成本。

3.避免了光耦发射管老化引起的归零位置偏移。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。