專利名稱：一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于陀螺儀穩(wěn)像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前穩(wěn)像技術(shù)主要由光學(xué)穩(wěn)像、電子穩(wěn)像和陀螺儀穩(wěn)像。其中光學(xué)穩(wěn)像方法的制造工藝復(fù)雜，動態(tài)穩(wěn)像效果差。電子穩(wěn)像方法計(jì)算量大，算法復(fù)雜，通常難以保證實(shí)時性，目前還不成熟。而隨著陀螺儀技術(shù)的發(fā)展，新型的陀螺儀精度高、體積小，方便安裝于云臺上。當(dāng)云臺位置變化時，由陀螺儀檢測出云臺方位和俯仰變化情況，然后根據(jù)誤差驅(qū)動電機(jī)補(bǔ)償偏差角，使攝像機(jī)穩(wěn)定到給定的位置，從而保證圖像的相對穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種利用陀螺儀檢測和補(bǔ)償姿態(tài)偏差的小型穩(wěn)像系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:該系統(tǒng)包括上位機(jī)，單片機(jī)最小系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，步進(jìn)電機(jī)以及云臺信號采集模塊，其中云臺信號采集模塊包括偏離角度采集和加速度采集。各部分的連接關(guān)系為:上位機(jī)通過RS-232串口與單片機(jī)最小系統(tǒng)通訊，單片機(jī)最小系統(tǒng)的輸出接口與兩路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接，步進(jìn)電機(jī)再與穩(wěn)像云臺相連。此外，在穩(wěn)像云臺上安裝陀螺儀和加速度計(jì)，將采集到的信號反饋給單片機(jī)系統(tǒng)。所述上位機(jī)為PC平臺上運(yùn)行的Labview程序，上位機(jī)通過RS-232串口可向單片機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送指令，而單片機(jī)可將當(dāng)前控制器的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)實(shí)時顯示。所述單片機(jī)最小系統(tǒng)采用ATmegal6單片機(jī)，其最小系統(tǒng)電路包括外部時鐘電路，復(fù)位電路和USBASP下載線的ISP端口。所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，為簡化電機(jī)驅(qū)動電路，采用意大利SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)專用控制芯片L297以及雙H橋電機(jī)驅(qū)動芯片L298。所述云臺信號采集模塊包括偏離角度采集和加速度采集。偏離角度采集通過陀螺儀MMA7260實(shí)現(xiàn)，加速度采集通過加速度計(jì)ENC03實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的有益效果為:本穩(wěn)像系統(tǒng)適用于航拍或車載應(yīng)用，采用集成的陀螺儀芯片和加速度計(jì)芯片，電路結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。在陀螺儀測量姿態(tài)的基礎(chǔ)上融合加速度計(jì)測量，提高了姿態(tài)角度的測量精度。

圖1為所述穩(wěn)像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為所述穩(wěn)像系統(tǒng)的工作原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖1所示為整個控制器各模塊的結(jié)構(gòu)圖，包括步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、云臺信號采集模塊以及上位機(jī)。通過PC平臺上運(yùn)行的Labview程序以及RS-232串口，上位機(jī)可以向單片機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送控制指令，而單片機(jī)可將當(dāng)前控制器的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)實(shí)時顯示。采用ATmegal6的單片機(jī)最小系統(tǒng)通過其輸出接口與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接，其中步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路主要由L297和L298組成，L297是步進(jìn)電機(jī)控制器，用其輸出信號可控制L298雙橋驅(qū)動集成電路，L298是用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的集成電路，采用雙全橋接方式來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動電壓最高為46V，總電流為4A以下的步進(jìn)電機(jī)與穩(wěn)像云臺相連。在穩(wěn)像云臺上安裝陀螺儀和加速度計(jì)，將采集到的偏離角度信號和加速度信號反饋給單片機(jī)系統(tǒng)。如圖2所示為穩(wěn)像系統(tǒng)的工作原理圖，系統(tǒng)上電及初始化以后，首先輸入給定穩(wěn)像坐標(biāo)，然后通過陀螺儀MMA7260和加速度計(jì)ENC03得到偏離角度信號和加速度信號，將這些信號反饋回單片機(jī)后計(jì)算出云臺當(dāng)前坐標(biāo)，對比運(yùn)算先后兩個坐標(biāo)后，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)做出響應(yīng)動作，以保持云臺實(shí)際坐標(biāo)和給定坐標(biāo)相同。同時單片機(jī)和上位機(jī)通過RS-232串口模塊進(jìn)行實(shí)時通信，上位機(jī)可向單片機(jī)發(fā)送控制指令，單片機(jī)向上位機(jī)發(fā)送控制器的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時顯示。
權(quán)利要求1.一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)，單片機(jī)最小系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，步進(jìn)電機(jī)以及云臺信號采集模塊，其中云臺信號采集模塊包括偏離角度采集和加速度采集；各部分的連接關(guān)系為: 上位機(jī)通過RS-232串口與單片機(jī)最小系統(tǒng)通訊，單片機(jī)最小系統(tǒng)的輸出接口與兩路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接，步進(jìn)電機(jī)再與穩(wěn)像云臺相連；此外，在穩(wěn)像云臺上安裝陀螺儀和加速度計(jì)，將采集到的信號反饋給單片機(jī)系統(tǒng)；所述單片機(jī)最小系統(tǒng)采用ATmegaie單片機(jī)，其最小系統(tǒng)電路包括外部時鐘電路，復(fù)位電路和USBASP下載線的ISP端口 ；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，為簡化電機(jī)驅(qū)動電路，采用步進(jìn)電機(jī)專用控制芯片L297以及雙H橋電機(jī)驅(qū)動芯片L298 ;所述云臺信號采集模塊包括偏離角度采集和加速度采集；偏離角度采集通過陀螺儀實(shí)現(xiàn)，加速度采集通過加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)，其特征在于:陀螺儀采用MMA7260。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)，其特征在于:加速度計(jì)采用ENC03。
專利摘要本實(shí)用新型屬于陀螺儀穩(wěn)像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小型陀螺儀穩(wěn)像系統(tǒng)。系統(tǒng)中，上位機(jī)通過RS-232串口與單片機(jī)最小系統(tǒng)通訊，單片機(jī)最小系統(tǒng)的輸出接口與兩路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接，步進(jìn)電機(jī)再與穩(wěn)像云臺相連。此外，在穩(wěn)像云臺上安裝陀螺儀和加速度計(jì)，將采集到的信號反饋給單片機(jī)系統(tǒng)。本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在陀螺儀基礎(chǔ)上融合加速度計(jì)測量，提高了姿態(tài)角度的測量精度。
文檔編號G01C21/18GK203037261SQ20122064755
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李衛(wèi)國, 張學(xué)龍, 賈鵬飛, 郭偉 申請人:華北電力大學(xué)