拍攝設(shè)備穩(wěn)定器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，包括分別由三相無(wú)刷交流電機(jī)一驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)軸、由三相無(wú)刷交流電機(jī)二驅(qū)動(dòng)的第二旋轉(zhuǎn)軸、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)一上的第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)二上的第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、慣性傳感器、固定件、主控器，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、慣性傳感器、第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器分別與主控器電性連接，所述慣性傳感器安裝在固定件上，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直相交，所述固定件與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，三相無(wú)刷交流電機(jī)一通過折彎件與第二旋轉(zhuǎn)軸連接。所述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧輕便，穩(wěn)定性好。本發(fā)明還提供了兩種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法。
【專利說明】拍攝設(shè)備穩(wěn)定器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著影視技術(shù)不斷發(fā)展，無(wú)論是帶有拍攝功能的手機(jī)還是專業(yè)級(jí)別數(shù)碼拍攝設(shè)備已非常普及了，但是在運(yùn)動(dòng)中拍攝非常容易造成畫面晃動(dòng)和模糊，為了在運(yùn)動(dòng)中拍攝也能得到清晰穩(wěn)定的畫面，需要借助拍攝用穩(wěn)定器材。
[0003]傳統(tǒng)的穩(wěn)定器材主要有以下四種:1、機(jī)械式穩(wěn)定裝置(常規(guī)稱謂:斯坦尼康穩(wěn)定系統(tǒng))，它是根據(jù)機(jī)械重心的慣性穩(wěn)定原理，通過低摩擦阻力的萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)拍攝負(fù)載的基本穩(wěn)定，相關(guān)的專利有:CN201220417128.4、CN201230053857.1等，但是這種穩(wěn)定裝置通過鐘擺效應(yīng)的原理控制拍攝負(fù)載的平衡，在運(yùn)動(dòng)時(shí)起到一定的穩(wěn)定作用，由于拍攝負(fù)載和配重之間存在固定比例，負(fù)載越大，整個(gè)穩(wěn)定裝置體積重量就越大，導(dǎo)致操控不靈活、使用空間有限制、快速運(yùn)動(dòng)急停慣性晃動(dòng)大等缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，完全掌握斯坦尼康系統(tǒng)需要有具備較高的操作水平；2、一種主要用于空中航拍的穩(wěn)定裝置，它使用微機(jī)械傳感器做反饋，通過微型計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，相關(guān)的專利有:CN201010171360.X、CN201310097887.6，該穩(wěn)定裝置使用角速度傳感器做反饋的開環(huán)控制方式，使用直流減速伺服電機(jī)或者航模舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，由于直流減速電機(jī)的齒輪箱正反轉(zhuǎn)后存在間隙，存在控制精度較低、可靠性差、容易震動(dòng)、壽命較低等缺陷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)順滑穩(wěn)定的增穩(wěn)控制；3、一種用于專業(yè)領(lǐng)域的高性能穩(wěn)定裝置，它使用高性能角速度傳感器做反饋，通過微型計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，相關(guān)專利有:CN201110099579.8，這種穩(wěn)定裝置所使用的電機(jī)為空心環(huán)有刷力矩電機(jī)，外殼、電機(jī)和反饋元件體積重量都比較大，功耗巨大，僅能用于專業(yè)領(lǐng)域，難以被普通消費(fèi)者所接受；4、一種航模空中拍攝應(yīng)用的穩(wěn)定云臺(tái)，它使用慣性傳感器檢測(cè)負(fù)載的姿態(tài)信息，通過微型計(jì)算機(jī)處理后通過電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，相關(guān)專利有:CN201110380351.6，但是這種穩(wěn)定裝置不足之處在于使用直流無(wú)刷電機(jī)作為直接驅(qū)動(dòng)的元件，一方面由于其電機(jī)長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其直徑，不適用于低速旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)力矩較大的穩(wěn)定云臺(tái)領(lǐng)域，另一方面直流無(wú)刷電機(jī)的在換向時(shí)造成驅(qū)動(dòng)力矩突變，對(duì)穩(wěn)定精度有影響，該穩(wěn)定云臺(tái)使用直流無(wú)刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，這種電機(jī)根據(jù)霍爾信號(hào)而改變電樞供電極性實(shí)現(xiàn)電子換向，但是在換向時(shí)會(huì)帶來較大的力矩波動(dòng)，無(wú)法滿足高性能、高精度的穩(wěn)定應(yīng)用。該發(fā)明僅使用姿態(tài)信息作為反饋控制量，控制采集無(wú)任何其他輔助信息，這在控制原理上存在較大的問題，會(huì)導(dǎo)致控制滯后和控制精度較低，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，該穩(wěn)定云臺(tái)存在結(jié)構(gòu)不緊湊、抗震性能差、便攜性差、可靠性低、不能通圈旋轉(zhuǎn)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，不僅穩(wěn)定性能優(yōu)良，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便攜性好。
[0005]其技術(shù)方案如下:[0006]—種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器,包括分別由三相無(wú)刷交流電機(jī)一驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)軸、由三相無(wú)刷交流電機(jī)二驅(qū)動(dòng)的第二旋轉(zhuǎn)軸、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)一上的第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)二上的第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、慣性傳感器、固定件、主控器，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、慣性傳感器、第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器分別與主控器電性連接，所述慣性傳感器安裝在固定件上，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直相交，所述固定件與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，三相無(wú)刷交流電機(jī)一通過折彎件與第二旋轉(zhuǎn)軸連接。
[0007]優(yōu)選的，所述固定件包括支撐板、第一夾持件、第二夾持件，所述支撐板相對(duì)的兩側(cè)上設(shè)有卡座，所述第一夾持件與第二夾持件上均設(shè)有卡軸，所述卡軸上套有扭力彈簧，第一夾持件與第二夾持件通過卡軸與卡座配合可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐板上，所述支撐板與第一旋轉(zhuǎn)軸連接。
[0008]優(yōu)選的，所述第一夾持件、第二夾持件的夾持面呈內(nèi)凹的折線狀，且第一夾持件、第二夾持件的夾持面結(jié)構(gòu)對(duì)稱。
[0009]優(yōu)選的，所述固定件包括承托板、連接板、卡位件，所述連接板包括相互垂直設(shè)置的連接部與安裝部，所述連接部通過第一絲桿螺母機(jī)構(gòu)與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，所述安裝部通過第二絲桿螺母機(jī)構(gòu)與承托板連接，所述卡位件設(shè)置在承托板側(cè)邊上。
[0010]優(yōu)選的，三相無(wú)刷交流電機(jī)二遠(yuǎn)離第二旋轉(zhuǎn)軸的一面設(shè)有顯示器，所述顯示器用于與拍攝設(shè)備電性連接。
[0011]優(yōu)選的，第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器均包括圓形磁鋼、編碼器芯片，所述圓形磁鋼安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸上，所述編碼器芯片正對(duì)圓形磁鋼設(shè)置，且編碼器芯片與主控器電性連接。
[0012]優(yōu)選的，所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器還包括萬(wàn)向手柄，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)二與萬(wàn)向手柄連接，所述主控器設(shè)置在萬(wàn)向手柄內(nèi)，萬(wàn)向手柄上設(shè)有電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿，所述電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿分別與主控器電性連接。
[0013]優(yōu)選的，所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器還包括由三相無(wú)刷交流電機(jī)三驅(qū)動(dòng)的第三旋轉(zhuǎn)軸、連接桿、操作手柄以及與主控器電性連接的地磁傳感器和第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器，所述地磁傳感器安裝在固定件上，所述第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)三上，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)三與操作手柄連接，所述第三旋轉(zhuǎn)軸通過連接桿與三相無(wú)刷交流電機(jī)二連接，第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線分別與第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直相交。
[0014]優(yōu)選的，所述第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器包括圓形磁鋼、編碼器芯片，所述圓形磁鋼安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸上，所述編碼器芯片正對(duì)圓形磁鋼設(shè)置，且編碼器芯片與主控器電性連接。
[0015]優(yōu)選的，所述第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸均為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有集電環(huán)。。
[0016]優(yōu)選的，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三均為扁平圓柱狀的盤式外形結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種兩軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其技術(shù)方案如下:
[0018]一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，包括如下步驟:
[0019]慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，并傳送給主控器；[0020]主控器根據(jù)慣性傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的位置；
[0021]第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置。
[0022]本發(fā)明還提供了一種三軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其技術(shù)方案如下:
[0023]一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，包括如下步驟:
[0024]慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，并傳送給主控器,地磁傳感器檢測(cè)空間三軸的地磁場(chǎng)強(qiáng)度，并傳送給主控器；
[0025]主控器根據(jù)慣性傳感器與地磁傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三根據(jù)主控器的控制指令調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的位置；
[0026]第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置。
[0027]進(jìn)一步，上述步驟中，主控器預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三，包括如下步驟:
[0028]主控器實(shí)時(shí)讀取慣性傳感器與地磁傳感器的數(shù)據(jù)并解算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前姿態(tài)；
[0029]主控制器以空間三軸的角速度為反饋量，以解算出的第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前姿態(tài)角度為補(bǔ)償量，計(jì)算得出各控制增量；
[0030]主控器將各控制增量累加到對(duì)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量中，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量分配占空比為三相正弦波的脈寬調(diào)制脈沖到三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三中。
[0031]優(yōu)選的，所述脈寬調(diào)制脈沖的頻率為16KHZ/S?22KHZ/S。
[0032]進(jìn)一步，上述步驟中，第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，包括如下步驟:
[0033]各個(gè)圓形磁鋼隨三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，各個(gè)編碼器芯片檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并輸出兩路正交的弦波信號(hào)給主控器，主控器根據(jù)編碼器芯片的數(shù)據(jù)解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置。
[0034]優(yōu)選的，上述步驟中，主控器采集慣性傳感器、磁旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)據(jù)的頻率為1300次/秒?1600次/秒。
[0035]下面對(duì)前述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)或原理進(jìn)行說明:
[0036]1、上述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，通過將第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直相交，固定件與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，三相無(wú)刷交流電機(jī)一通過折彎件與第二旋轉(zhuǎn)軸連接，將拍攝設(shè)備安裝在固定件上，拍攝過程中，由慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，由第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器獲取三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二的旋轉(zhuǎn)位置的數(shù)據(jù)，由高性能的主控器采集各數(shù)據(jù)并進(jìn)行姿態(tài)解算和位置解算，輸出三相交流正弦波形給三相無(wú)刷交流電機(jī)一驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)軸、三相無(wú)刷交流電機(jī)二驅(qū)動(dòng)的第二旋轉(zhuǎn)軸對(duì)拍攝設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，使拍攝設(shè)備能保持時(shí)刻姿態(tài)的穩(wěn)定，所述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧輕便，便于攜帶，適用于不同的運(yùn)動(dòng)方式和載體如步行、騎行、手持、車載、船載、機(jī)載等，所述拍攝設(shè)備包括了智能手機(jī)拍攝設(shè)備、微型攝像拍攝設(shè)備、卡片式拍攝設(shè)備、微型單鏡頭拍攝設(shè)備、單鏡頭反光拍攝設(shè)備、專業(yè)數(shù)碼攝錄設(shè)備、專業(yè)數(shù)碼電影拍攝設(shè)備，專業(yè)膠片電影拍攝設(shè)備等。
[0037]2、上述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法為兩軸的穩(wěn)定器的控制方法，具有兩個(gè)控制環(huán)路，一是主控器根據(jù)慣性傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸未來的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)位置，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的位置；二是第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置，從而實(shí)現(xiàn)使安裝在兩軸的穩(wěn)定器上的拍攝設(shè)備能保持穩(wěn)定，使拍攝出的畫面清晰、連續(xù)，不出現(xiàn)晃動(dòng)等情況。
[0038]3、上述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的另一控制方法為三軸的穩(wěn)定器的控制方法，同樣具有兩個(gè)控制環(huán)路，一是主控器根據(jù)慣性傳感器與地磁傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三根據(jù)主控器的控制指令調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的位置；二是第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置；從而實(shí)現(xiàn)使安裝在三軸的穩(wěn)定器上的拍攝設(shè)備能保持穩(wěn)定，使拍攝出的畫面清晰、連續(xù)，不出現(xiàn)晃動(dòng)等情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一所述的兩軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0040]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二所述的兩軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三所述的兩軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖4為本發(fā)明實(shí)施例四所述的三軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖5為本發(fā)明實(shí)施例五所述的三軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖6為本發(fā)明實(shí)施例六所述的二軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法的流程圖；
[0045]圖7為本發(fā)明實(shí)施例七所述的三軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法的流程圖；
[0046]圖8為本發(fā)明實(shí)施例七所述的三軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法的原理圖；
[0047]附圖標(biāo)記說明:
[0048]1、三相無(wú)刷交流電機(jī)一，2、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，3、三相無(wú)刷交流電機(jī)三，4、第一旋轉(zhuǎn)軸，5、第二旋轉(zhuǎn)軸，6、第三旋轉(zhuǎn)軸，7、固定件，711、支撐板，712、第一夾持件，713、第二夾持件，721、承托板，722、連接板，723、卡位件，8、折彎件，9、萬(wàn)向手柄，10、顯示器，11、連接桿，12、操作手柄。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0050]實(shí)施例一
[0051]如圖1所示，一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，包括分別由三相無(wú)刷交流電機(jī)一 I驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)軸4、由三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2驅(qū)動(dòng)的第二旋轉(zhuǎn)軸5、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)一 I上的第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2上的第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、慣性傳感器、固定件7、主控器，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、慣性傳感器、第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器分別與主控器電性連接，所述慣性傳感器安裝在固定件7上，第一旋轉(zhuǎn)軸4與第二旋轉(zhuǎn)軸5的軸心線垂直相交，所述固定件7與第一旋轉(zhuǎn)軸4連接，三相無(wú)刷交流電機(jī)一I通過折彎件8與第二旋轉(zhuǎn)軸5連接。
[0052]上述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，通過將第一旋轉(zhuǎn)軸4與第二旋轉(zhuǎn)軸5的軸心線垂直相交，固定件7與第一旋轉(zhuǎn)軸4連接，三相無(wú)刷交流電機(jī)一 I通過折彎件8與第二旋轉(zhuǎn)軸5連接，將拍攝設(shè)備安裝在固定件7上，拍攝過程中，由慣性傳感器檢測(cè)空間三軸(是指以慣性傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)的空間X、Y、Z三軸)的實(shí)時(shí)角速度、加速度數(shù)據(jù)，由第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器獲取三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2的旋轉(zhuǎn)位置的數(shù)據(jù)，由高性能的主控器采集各數(shù)據(jù)并進(jìn)行姿態(tài)解算和位置解算，輸出三相交流正弦波形驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 I驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)軸4、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2驅(qū)動(dòng)的第二旋轉(zhuǎn)軸5對(duì)拍攝設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，使拍攝設(shè)備能保持時(shí)刻姿態(tài)的穩(wěn)定，所述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧輕便，便于攜帶，適用于不同的運(yùn)動(dòng)方式和載體如步行、騎行、手持、車載、船載、機(jī)載等，所述拍攝設(shè)備包括了智能手機(jī)拍攝設(shè)備、微型攝像拍攝設(shè)備、卡片式拍攝設(shè)備、微型單鏡頭拍攝設(shè)備、單鏡頭反光拍攝設(shè)備、專業(yè)數(shù)碼攝錄設(shè)備、專業(yè)數(shù)碼電影拍攝設(shè)備，專業(yè)膠片電影拍攝設(shè)備等。設(shè)置第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器避免了缺少電機(jī)角度反饋環(huán)帶來的力矩異常和抖動(dòng)現(xiàn)象，提高了穩(wěn)定器的可靠性和穩(wěn)定性，且使穩(wěn)定器能隨著外部擾動(dòng)的大小自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)外部晃動(dòng)較小時(shí)功耗很低，當(dāng)遇到較大干擾時(shí)能夠立即提高力矩，實(shí)現(xiàn)了低功耗與高穩(wěn)定性的統(tǒng)一，且能夠使三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、二工作在位置伺服模式，為用戶提供更加人性化的操作體驗(yàn)，譬如將某個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的角度鎖定使之能夠隨外部的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。
[0053]本實(shí)施例所述固定件7包括支撐板711、第一夾持件712、第二夾持件713，所述支撐板711相對(duì)的兩側(cè)上設(shè)有卡座，所述第一夾持件712與第二夾持件713上均設(shè)有卡軸，所述卡軸上套有扭力彈簧，第一夾持件712與第二夾持件713通過卡軸與卡座配合可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐板711上，所述支撐板711與第一旋轉(zhuǎn)軸4連接。通過第一夾持件712、第二夾持件713配合，使拍攝設(shè)備相對(duì)支撐板711保持固定，且在扭力彈簧、卡軸、卡座的作用下，第一夾持件712、第二夾持件713之間可根據(jù)不同尺寸的拍攝設(shè)備調(diào)節(jié)成不同寬度，使固定件7適用于不同尺寸的拍攝設(shè)備。
[0054]所述第一夾持件712、第二夾持件713的夾持面呈內(nèi)凹的折線狀，且第一夾持件712、第二夾持件713的夾持面結(jié)構(gòu)對(duì)稱。通過將第一夾持件712、第二夾持件713的夾持面設(shè)置成相互對(duì)稱的內(nèi)凹折線狀，使拍攝設(shè)備在第一夾持件712的夾持面與二夾持件的夾持面作用下能相對(duì)支撐板711固定成所需的不同角度，且在不同角度上都能保持穩(wěn)定，不易從固定件7上滑出。
[0055]所述第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器包括圓形磁鋼、編碼器芯片，所述圓形磁鋼安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5后端，所述編碼器芯片正對(duì)圓形磁鋼設(shè)置，且編碼器芯片與主控器電性連接。圓形磁鋼隨著輸出軸旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，編碼器芯片檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并輸出兩路正交的弦波信號(hào)給主控器，主控器根據(jù)編碼器芯片的數(shù)據(jù)解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，避免三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2發(fā)生驅(qū)動(dòng)相位超限、力矩反轉(zhuǎn)、裝置震蕩的現(xiàn)象，提高三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2的控制精度和抗干擾性，同時(shí)能夠優(yōu)化保持力矩與功耗之間的矛盾，還可以單獨(dú)使用第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器獲得的三相無(wú)刷交流電機(jī)一
1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)作為反饋量實(shí)現(xiàn)對(duì)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2角度鎖定功能。
[0056]所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器還包括萬(wàn)向手柄9，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2與萬(wàn)向手柄9連接，所述主控器設(shè)置在萬(wàn)向手柄9內(nèi)，萬(wàn)向手柄9上設(shè)有電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿，所述電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿分別與主控器電性連接。開啟萬(wàn)向手柄9上的電源開關(guān)，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿控制第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，使安裝在固定件7上的拍攝設(shè)備處于最佳的拍攝角度，該最佳的拍攝角度即為拍攝設(shè)備在穩(wěn)定器上的初始位置，移動(dòng)萬(wàn)向手柄9，主控器控制三相無(wú)刷交流電機(jī)一 I驅(qū)動(dòng)第一旋轉(zhuǎn)軸4，控制三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2驅(qū)動(dòng)第二旋轉(zhuǎn)軸5，使固定件7上的拍攝設(shè)備能一直保持初始位置。
[0057]實(shí)施例二
[0058]如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述固定件7包括承托板721、連接板722、卡位件723，所述連接板722包括相互垂直設(shè)置的連接部與安裝部，所述連接部通過第一絲桿螺母機(jī)構(gòu)與第一旋轉(zhuǎn)軸4連接，所述安裝部通過第二絲桿螺母機(jī)構(gòu)與承托板721連接，所述卡位件723設(shè)置在承托板721側(cè)邊上。
[0059]通過設(shè)置包括承托板721、連接板722、卡位件723的固定件7，將拍攝設(shè)備安裝在承托板721上，通過設(shè)置在承托板721側(cè)邊的卡位件723使拍攝設(shè)備相對(duì)承托板721固定，通過第一絲桿螺母機(jī)構(gòu)、第二絲桿螺母機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)承托板721的位置，從而調(diào)節(jié)安裝在承托板721上的拍攝設(shè)備的重心，使拍攝設(shè)備的重心與第一旋轉(zhuǎn)軸4與第二旋轉(zhuǎn)軸5的軸心線相交點(diǎn)重合，從而進(jìn)一步提聞穩(wěn)定器的穩(wěn)定性能。
[0060]實(shí)施例三
[0061]如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2遠(yuǎn)離第二旋轉(zhuǎn)軸5的一面設(shè)有顯示器10，所述顯示器10用于與拍攝設(shè)備電性連接。
[0062]通過在三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2遠(yuǎn)離第二旋轉(zhuǎn)軸5的一面設(shè)置用于與拍攝設(shè)備電性連接的顯示器10，通過顯示屏方便使用者在拍攝過程中觀看拍攝效果。
[0063]實(shí)施例四
[0064]如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器不設(shè)置萬(wàn)向手柄9，但是還包括由三相無(wú)刷交流電機(jī)三3驅(qū)動(dòng)的第三旋轉(zhuǎn)軸6、連接桿11、操作手柄12以及與主控器電性連接的地磁傳感器和第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器，所述地磁傳感器安裝在固定件7上，所述第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)三3上，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)三3與操作手柄12連接，所述第三旋轉(zhuǎn)軸6通過連接桿11與三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2連接，第三旋轉(zhuǎn)軸6的軸心線分別與第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5的軸心線垂直相交。
[0065]設(shè)置第三旋轉(zhuǎn)軸6與地磁傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝設(shè)備方向的控制，地磁傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)空間三軸(是指以地磁傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)的空間x、Y、z三軸)的地磁場(chǎng)強(qiáng)度，并傳送給主控器，主控器根據(jù)慣性傳感器與地磁傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3，三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二
2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3根據(jù)主控器的控制指令調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的位置。本實(shí)施例中第一旋轉(zhuǎn)軸4為俯仰軸，第二旋轉(zhuǎn)軸5為橫滾軸，第三旋轉(zhuǎn)軸6為方向軸。
[0066]所述第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器包括圓形磁鋼、編碼器芯片，所述圓形磁鋼安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的后端，所述編碼器芯片正對(duì)圓形磁鋼設(shè)置，且編碼器芯片與主控器電性連接。
[0067]所述第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6均為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有集電環(huán)。通過將第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，便于電源線及控制線路等穿過，在各旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)置集電環(huán)，使穩(wěn)定器的電源線及控制線路實(shí)現(xiàn)多圈旋轉(zhuǎn)無(wú)纏繞的功能。
[0068]所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3均為扁平圓柱狀的盤式外形結(jié)構(gòu)。將三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3設(shè)置為扁平圓柱狀的盤式外形結(jié)構(gòu)，適用于低速下大力矩輸出，其不同于傳統(tǒng)的長(zhǎng)圓柱形無(wú)刷電機(jī)的，只適用于高速旋轉(zhuǎn)。
[0069]實(shí)施例五
[0070]如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例四不同之處在于，操作手柄12上設(shè)有顯示器10，所述顯示器10用于與拍攝設(shè)備電性連接。
[0071]實(shí)施例六
[0072]如圖6所示，一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，包括如下步驟:
[0073]SllO:慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，并傳送給主控器；
[0074]S120:主控器根據(jù)慣性傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5的位置；
[0075]S130:第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2，三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置。
[0076]本實(shí)施例所述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法為如實(shí)施例一、二、三兩軸的穩(wěn)定器的控制方法，具有兩個(gè)控制環(huán)路，一是主控器根據(jù)慣性傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸
4、第二旋轉(zhuǎn)軸5未來的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)位置，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5的位置；二是第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2，三相無(wú)刷交流電機(jī)一1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置，從而實(shí)現(xiàn)使安裝在兩軸的穩(wěn)定器上的拍攝設(shè)備能保持穩(wěn)定，使拍攝出的畫面清晰、連續(xù)，不出現(xiàn)晃動(dòng)等情況。
[0077]實(shí)施例7
[0078]如圖7所示，一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，包括如下步驟:
[0079]S210:慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，并傳送給主控器，地磁傳感器檢測(cè)空間三軸的地磁場(chǎng)強(qiáng)度，并傳送給主控器；
[0080]S220:主控器根據(jù)慣性傳感器與地磁傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一
1、二相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、二相無(wú)刷交流電機(jī)二 3,二相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、二相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3根據(jù)主控器的控制指令調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的位置；
[0081]S230:第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2，三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第二旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置。
[0082]本實(shí)施例所述拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的另一控制方法為如實(shí)施例四、五所述的三軸的穩(wěn)定器的控制方法，同樣具有兩個(gè)控制環(huán)路，一是主控器根據(jù)慣性傳感器與地磁傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3，三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3根據(jù)主控器的控制指令調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的位置；二是第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2，三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第二旋轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置；從而實(shí)現(xiàn)使安裝在三軸的穩(wěn)定器上的拍攝設(shè)備能保持穩(wěn)定，使拍攝出的畫面清晰、連續(xù)，不出現(xiàn)晃動(dòng)等情況。
[0083]上述步驟中，主控器預(yù)算第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3，包括如下步驟:
[0084]主控器實(shí)時(shí)讀取慣性傳感器與地磁傳感器的數(shù)據(jù)并解算出第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的當(dāng)前姿態(tài)；
[0085]主控制器以空間三軸(慣性傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)的空間X、Y、Z三軸)的角速度為反饋量，以解算出的第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6的當(dāng)前姿態(tài)角度為補(bǔ)償量，計(jì)算得出各控制增量；
[0086]主控器將各控制增量累加到對(duì)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3的驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量中，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量分配占空比為三相正弦波的脈寬調(diào)制脈沖到三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3中。
[0087]所述脈寬調(diào)制脈沖的頻率為16KHZ/S~22KHZ/s，該頻率下三相無(wú)刷交流電機(jī)一
1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3運(yùn)行平穩(wěn)，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn) 軸6無(wú)機(jī)械間隙的直接驅(qū)動(dòng)，在多個(gè)軸向?qū)崿F(xiàn)拍攝設(shè)備的順滑穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
[0088]上述步驟中，第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，包括如下步驟:
[0089]各個(gè)圓形磁鋼隨三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二 2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，各個(gè)編碼器芯片檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并輸出兩路正交的弦波信號(hào)給主控器，主控器根據(jù)編碼器芯片的數(shù)據(jù)解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一 1、三相無(wú)刷交流電機(jī)二
2、三相無(wú)刷交流電機(jī)三3運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置。
[0090]上述步驟中，主控器采集慣性傳感器、磁旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)據(jù)的頻率為1300次/秒~1600次/秒，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一旋轉(zhuǎn)軸4、第二旋轉(zhuǎn)軸5、第三旋轉(zhuǎn)軸6運(yùn)動(dòng)的精確控制，從而使拍攝設(shè)備能保持穩(wěn)定。
[0091]如圖8所示，為本實(shí)施例所述的三軸的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法的原理圖圖，由圖可知，第一控制環(huán)路:主控器實(shí)時(shí)讀取慣性傳感器和地磁傳感器的數(shù)據(jù)并通過四元數(shù)法解算出各旋轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前姿態(tài)，慣性傳感器輸出的數(shù)據(jù)包括以慣性傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)的空間空間三軸X、Y、Z的角速度和加速度，地磁傳感器輸出的數(shù)據(jù)為以地磁傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)的空間空間三軸Χ、y、ζ的地磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后以慣性傳感器為坐標(biāo)原點(diǎn)的空間空間三軸Χ、Υ、Z的角速度為反饋量，以解算出的第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前姿態(tài)角度為補(bǔ)償量，通過反饋控制算法計(jì)算獲得各控制增量，反饋控制以公知的PID控制算法為基礎(chǔ)，通過跟蹤微分器(TD)獲取高質(zhì)量的微分信號(hào)，并對(duì)積分項(xiàng)進(jìn)行抗飽和處理，有效的加快響應(yīng)速度、提高控制精度、降低震蕩；在“三相正弦波形分配”中將控制增量累加到驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量分配三相正弦波的相應(yīng)相位數(shù)據(jù)，以PWM方式將三相驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到三相無(wú)刷交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，放大后的PWM驅(qū)動(dòng)波形在三相無(wú)刷交流電機(jī)繞組中形成旋轉(zhuǎn)矢量，輸出相應(yīng)力矩推動(dòng)負(fù)載如拍攝設(shè)備；同時(shí)，第二控制環(huán)路:與各旋轉(zhuǎn)軸固連的圓形磁鋼隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過編碼器芯片輸出雙路正交的弦波信號(hào)，主控器實(shí)時(shí)讀取各磁旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)據(jù)并解算出各三相無(wú)刷交流電機(jī)的角度以及當(dāng)前磁場(chǎng)相位，主控器根據(jù)當(dāng)前磁場(chǎng)相位調(diào)整輸出三相正弦波的相位，根據(jù)控制增量調(diào)整輸出三相正弦波的幅值，使拍攝設(shè)備的姿態(tài)穩(wěn)定；該原理也適用于兩軸的穩(wěn)定器，與三軸不同的是兩軸的穩(wěn)定器的控制方法中無(wú)地磁傳感器地磁傳感器檢測(cè)空間三軸的地磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0092]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種拍攝設(shè)備穩(wěn)定器,其特征在于,包括分別由三相無(wú)刷交流電機(jī)一驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)軸、由三相無(wú)刷交流電機(jī)二驅(qū)動(dòng)的第二旋轉(zhuǎn)軸、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)一上的第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)二上的第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、慣性傳感器、固定件、主控器，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、慣性傳感器、第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器分別與主控器電性連接，所述慣性傳感器安裝在固定件上，第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直相交，所述固定件與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，三相無(wú)刷交流電機(jī)一通過折彎件與第二旋轉(zhuǎn)軸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述固定件包括支撐板、第一夾持件、第二夾持件，所述支撐板相對(duì)的兩側(cè)上設(shè)有卡座，所述第一夾持件與第二夾持件上均設(shè)有卡軸，所述卡軸上套有扭力彈簧，第一夾持件與第二夾持件通過卡軸與卡座配合可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐板上，所述支撐板與第一旋轉(zhuǎn)軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述第一夾持件、第二夾持件的夾持面呈內(nèi)凹的折線狀，且第一夾持件、第二夾持件的夾持面結(jié)構(gòu)對(duì)稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述固定件包括承托板、連接板、卡位件，所述連接板包括相互垂直設(shè)置的連接部與安裝部，所述連接部通過第一絲桿螺母機(jī)構(gòu)與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，所述安裝部通過第二絲桿螺母機(jī)構(gòu)與承托板連接，所述卡位件設(shè)置在承托板側(cè)邊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，三相無(wú)刷交流電機(jī)二遠(yuǎn)離第二旋轉(zhuǎn)軸的一面設(shè)有顯示器，所述顯示器用于與拍攝設(shè)備電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器均包括圓形磁鋼、編碼器芯片，所述圓形磁鋼安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸上，所述編碼器芯片正對(duì)圓形磁鋼設(shè)置，且編碼器芯片與主控器電性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，還包括萬(wàn)向手柄，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)二與萬(wàn)向手柄連接，所述主控器設(shè)置在萬(wàn)向手柄內(nèi)，萬(wàn)向手柄上設(shè)有電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿，所述電源開關(guān)、旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)桿分別與主控器電性連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，其還包括由三相無(wú)刷交流電機(jī)三驅(qū)動(dòng)的第三旋轉(zhuǎn)軸、連接桿、操作手柄以及與主控器電性連接的地磁傳感器和第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器，所述地磁傳感器安裝在固定件上，所述第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在三相無(wú)刷交流電機(jī)三上，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)三與操作手柄連接，所述第三旋轉(zhuǎn)軸通過連接桿與三相無(wú)刷交流電機(jī)二連接，第三旋轉(zhuǎn)軸的軸心線分別與第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直相交。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器包括圓形磁鋼、編碼器芯片，所述圓形磁鋼安裝在第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸上，所述編碼器芯片正對(duì)圓形磁鋼設(shè)置，且編碼器芯片與主控器電性連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸均為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有集電環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器，其特征在于，所述三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三均為扁平圓柱狀的盤式外形結(jié)構(gòu)。
12.—種如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，并傳送給主控器； 主控器根據(jù)慣性傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸的位置； 第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置。
13.—種如權(quán)利要求8~11任一項(xiàng)所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 慣性傳感器檢測(cè)空間三軸的實(shí)時(shí)角速度、加速度，并傳送給主控器,地磁傳感器檢測(cè)空間三軸的地磁場(chǎng)強(qiáng)度，并傳送給主控器； 主控器根據(jù)慣性傳感器與地磁傳感器傳送的數(shù)據(jù)預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三根據(jù)主控器的控制指令調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的位置； 第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器 、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，主控根據(jù)旋轉(zhuǎn)信息解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置，發(fā)出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二，三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二根據(jù)主控器的控制指令控制第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到最初設(shè)定位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，其特征在于，上述步驟中，主控器預(yù)算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的方向角度和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并輸出控制指令給三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三包括如下步驟: 主控器實(shí)時(shí)讀取慣性傳感器與地磁傳感器的數(shù)據(jù)并解算出第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前姿態(tài)； 主控制器以空間三軸的角速度為反饋量，以解算出的第一旋轉(zhuǎn)軸、第二旋轉(zhuǎn)軸、第三旋轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前姿態(tài)角度為補(bǔ)償量，計(jì)算得出各控制增量； 主控器將各控制增量累加到對(duì)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量中，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)目標(biāo)量分配占空比為三相正弦波的脈寬調(diào)制脈沖到三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，其特征在于，所述脈寬調(diào)制脈沖的頻率為16KHZ/s~22KHZ/s。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，其特征在于，上述步驟中，第一磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第二磁旋轉(zhuǎn)編碼器、第三磁旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三的旋轉(zhuǎn)信息并傳送給主控制器，包括如下步驟:各個(gè)圓形磁鋼隨三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，各個(gè)編碼器芯片檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并輸出兩路正交的弦波信號(hào)給主控器，主控器根據(jù)編碼器芯片的數(shù)據(jù)解算出三相無(wú)刷交流電機(jī)一、三相無(wú)刷交流電機(jī)二、三相無(wú)刷交流電機(jī)三運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的拍攝設(shè)備穩(wěn)定器的控制方法，其特征在于，上述步驟中，主控器采集慣性傳感器、磁旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)據(jù)的頻率為1300次/秒~1600次/秒。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103984193SQ201410098752
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】馮健, 焦志濤, 林健, 曾子斌 申請(qǐng)人:廣州虹天航空科技有限公司