視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器，屬于云臺(tái)自動(dòng)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]基于精確制導(dǎo)、反恐防暴、公路巡航和抗災(zāi)救援、航拍等應(yīng)用的需求，安裝視覺跟蹤設(shè)備、能對(duì)地面或低空目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的無人機(jī)系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。以往云臺(tái)只能采用純?nèi)斯た刂?，或者半自?dòng)加人工控制，不僅增加操縱手的負(fù)擔(dān)而且也容易丟失跟蹤目標(biāo)。能夠自動(dòng)控制跟蹤對(duì)象的視覺穩(wěn)定云臺(tái)便可以克服這一缺點(diǎn)。視覺穩(wěn)定云臺(tái)不但能夠使被穩(wěn)定的視覺設(shè)備保持方位不變，還能夠按照一定指令使方位發(fā)生變化，保證視覺設(shè)備對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤。這個(gè)方位是由組成穩(wěn)定云臺(tái)的三個(gè)正交軸旋轉(zhuǎn)一定角度來實(shí)現(xiàn)的，這三軸分別為俯仰軸、橫滾軸和方位軸。根據(jù)不同的需要和適用范圍，可以選擇其中兩個(gè)軸或三軸來組成穩(wěn)定云臺(tái)，本設(shè)計(jì)選擇方位軸和俯仰軸。穩(wěn)定云臺(tái)隔離外界干擾，使視軸穩(wěn)定，才能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)跟蹤。視頻目標(biāo)跟蹤是在連續(xù)的圖像幀中，檢測(cè)目標(biāo)并確定其位置，在許多方面都有著重要的應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題，涉及諸如圖像濾波和轉(zhuǎn)換，圖像特征提取，目標(biāo)特征描述及匹配等很多方面。只有準(zhǔn)確的目標(biāo)跟蹤和精確的穩(wěn)定控制才能更好的發(fā)揮視覺穩(wěn)定云臺(tái)的作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型專利的目的是提供一種視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器，實(shí)現(xiàn)保持視覺設(shè)備穩(wěn)定同時(shí)使視覺設(shè)備自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器包括:一種視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器，其特征在于:所述云臺(tái)包括一視軸穩(wěn)定平臺(tái)和一圖像采集處理兩個(gè)部分，所述的視軸穩(wěn)定平臺(tái)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路兩個(gè)部分，所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括一雙軸碳纖維框架，所述的控制電路部分包括驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、陀螺加速度計(jì)模塊以及控制芯片三個(gè)部分，所述的雙軸碳纖維框架包括俯仰和方位兩個(gè)環(huán)架結(jié)構(gòu)，所述的俯仰雙軸碳纖維環(huán)架結(jié)構(gòu)由兩個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述的俯仰環(huán)架結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)±90°和方位軸可以旋轉(zhuǎn)360°，所述的控制芯片實(shí)現(xiàn)與圖像處理板的通信和控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，所述的圖像采集處理部分包括一監(jiān)控?cái)z像頭、一視頻采集模塊、一圖像處理單元以及通訊接口。
[0005]具體地，所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，方位框和俯仰框，方位框和俯仰框分別繞兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的俯仰環(huán)架結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)±90°和方位軸可以旋轉(zhuǎn)360°。所述的方位框和俯仰框采用碳纖維材料。
[0006]具體地，所述的方位框由I個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的俯仰框由2個(gè)舵機(jī)從正反兩個(gè)方向同時(shí)驅(qū)動(dòng)，相比單舵機(jī)驅(qū)動(dòng)有較高的性能提升，同時(shí)可將驅(qū)動(dòng)力矩提高近兩倍，同時(shí)能夠消除旋轉(zhuǎn)回差。
[0007]具體地，所述的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，采用雙軸承，數(shù)碼控制，力矩在10kg.cm以上的舵機(jī)，舵機(jī)內(nèi)部由電子控制電路板、小型直流馬達(dá)、齒輪傳動(dòng)組、旋轉(zhuǎn)電位計(jì)組成，其中，所述的電路板被拆除，所述舵機(jī)控制線和電位計(jì)信號(hào)線連接所述的云臺(tái)控制芯片，控制頻率提高至8khz，云臺(tái)控制芯片可以采集與輸出軸同軸的電位計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，相當(dāng)于陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0008]具體地，所述的陀螺加速度計(jì)模塊，感測(cè)攝像機(jī)平臺(tái)角運(yùn)動(dòng)和加減速運(yùn)動(dòng)，使用SPI接口與外部通信。所述的陀螺加速度計(jì)模塊選用集成的慣性測(cè)量單元ADIS16350。所述的ADIS16350三軸陀螺數(shù)字比例縮放可設(shè)定±75°/s，± 150°/s，± 300°/s測(cè)量范圍，14位分辨率;軸加速度± 1g測(cè)量范圍，14位分辨率，可編程采樣頻率;可編程狀態(tài)監(jiān)控;數(shù)字激化自檢;可編程電源管理;2000g震蕩忍耐度。
[0009]具體地，所述的控制芯片，實(shí)現(xiàn)與圖像處理板的通信，經(jīng)過控制算法得到控制量輸出給驅(qū)動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)平臺(tái)穩(wěn)定。所用芯片為MC9S12DG128單片機(jī)，MC9S12DG128是一款增強(qiáng)型16位單片機(jī)，片內(nèi)資源豐富，接口模塊包括SP1、SC1、CAN、IIC、A/D、PWM等。
[0010]具體地，所述的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，采用1/4英寸彩色CCD攝像機(jī)，輸出PAL制式的模擬視頻信號(hào)。
[0011 ]具體地，所述的視頻采集模塊，采用飛利浦公司的SAA7113H視頻解碼芯片，能夠?qū)⑺龅目刂茢z像機(jī)模擬視頻信號(hào)解碼，輸出VPO標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。SAA7113H可同時(shí)輸入四路視頻信號(hào)，通過IIC總線讀寫內(nèi)部寄存器。
[0012]具體地，所述的圖像處理單元，采集SAA7113H輸出的標(biāo)準(zhǔn)ITU 656,YUV 4: 2: 2格式，對(duì)圖像進(jìn)行濾波，通過USB接口與電腦通信，并將處理結(jié)果通過串口通信給云臺(tái)穩(wěn)定控制芯片，完成目標(biāo)跟蹤。所述的圖像處理單元采用TI公司的C5000系列超低功耗DSPTMS320VC5502，最高時(shí)鐘頻率300MHz，每個(gè)周期可以執(zhí)行2條指令。TMS320VC5502的特點(diǎn)如下:片上16K X 8位的1-Cache，用于對(duì)指令高速緩存；片上ROM總?cè)萘繛?6K X 16位；片上DARAM總?cè)萘繛?2K X 16位;32位外部高速并行總線;豐富的片上外設(shè)，4路64位定時(shí)器、DMA、HP1、McBSP接口、IIC總線、UART 接口 等。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有的云臺(tái)，本實(shí)用新型的視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器不但能夠使被穩(wěn)定的視覺設(shè)備保持方位不變，還能夠按照一定指令使方位發(fā)生變化，保證視覺設(shè)備對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟足示O
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器的系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2為圖1中的視軸穩(wěn)定平臺(tái)組成示意圖。
[0016]圖3為圖2中的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0017]圖4為圖2中的控制電路組成示意圖。
[0018]圖5為圖1中的視頻采集處理組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型的實(shí)施例如下:
[0020]請(qǐng)一并參閱圖1-5，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的視覺穩(wěn)定云臺(tái)控制器包括:一視軸穩(wěn)定平臺(tái)和一圖像采集處理兩個(gè)部分。所述的視軸穩(wěn)定平臺(tái)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路兩個(gè)部分。所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括一雙軸碳纖維框架。所述的控制電路部分包括驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、陀螺加速度計(jì)模塊以及控制芯片三個(gè)部分。所述的雙軸碳纖維框架包括俯仰和方位兩個(gè)環(huán)架結(jié)構(gòu)。所述的俯仰雙軸碳纖維環(huán)架結(jié)構(gòu)由兩個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述的俯仰環(huán)架結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)±90°和方位軸可以旋轉(zhuǎn)360°。所述的控制芯片實(shí)現(xiàn)與圖像處理板的通信和控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)。所述的圖像采集處理部分包括一監(jiān)控?cái)z像頭、一視頻采集模塊、一圖像處理單元以及通訊接口。
[0021]具體地，如圖3所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，方位框和俯仰框，方位框和俯仰框分別繞兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的俯仰環(huán)架結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)±90°和方位軸可以旋轉(zhuǎn)360°。所述的方位框和俯仰框采用碳纖維材料。
[0022]具體地，圖3所述的方位框由I個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的俯仰框由2個(gè)舵機(jī)從正反兩個(gè)方向同時(shí)驅(qū)動(dòng)，相比單舵機(jī)驅(qū)動(dòng)有較高的性能提升，同時(shí)可將驅(qū)動(dòng)力矩提高近兩倍，同時(shí)能夠消除旋轉(zhuǎn)回差。
[0023]具體地，圖4所述的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，采用雙軸承，數(shù)碼控制，力矩在1kg.cm以上的舵機(jī)，舵機(jī)內(nèi)部由電子控制電路板、小型直流馬達(dá)、