CN104360690A - 一种手持三轴云台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手持三轴云台，包括两个在空间中呈正交分布的电机，两个电机分别为控制俯仰运动的X轴电机、控制横滚运动的Y轴电机，X轴电机的转子与载物座连接，X轴电机的定子与Y轴电机的转子连接；其特征在于：还包括在空间中与所述X轴电机、Y轴电机呈正交分布的Z轴电机，所述Z轴电机为控制航向轴运动的电机，Z轴电机的转子与Y轴电机的定子连接；所述Z轴电机的定子与手持部连接。本发明可以拿在手上或者安装到其他运动平台上，解决小型摄像机/照相机在运动中拍摄时有可能晃动造成的拍摄视频不稳定、效果不好的问题。
Description
技术领域
本发明涉及稳定摄像机或者照相机等拍摄设备的装置，具体是一种手持三轴云台。
背景技术
目前的摄像机云台，主要是用于专业的摄像机或者相机。这种专业的云台体积大，笨重，不利于携带，稳定效果不够优秀，多数为只能实现三个轴向上的转动功能，控制方案中多没有摄像机姿态反馈控制，只能在静止时使用，不能在动态使用时实时地进行稳定补偿，无法解决在移动中拍摄时，如果移动平台不稳定的摄像机的稳定问题。
目前摄像机，照相机已经非常普遍，体积也越来越小，原来的用于监控或者专业的摄像云台不能解决手持携带等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种手持三轴云台，这种手持云台体积小巧，携带方便，可以安装小型的摄像机或照相机等拍摄设备，在移动中进行拍摄时能达到迅速稳定地控制拍摄设备的效果。
实现本发明目的的技术方案是：
一种手持三轴云台，包括两个在空间中呈正交分布的电机，两个电机分别为控制俯仰运动的X轴电机、控制横滚运动的Y轴电机，X轴电机的转子与载物座连接，X轴电机的定子与Y轴电机的转子连接；与现有技术不同的是：
还包括在空间中与所述X轴电机、Y轴电机呈正交分布的Z轴电机，所述Z轴电机为控制航向轴运动的电机，Z轴电机的转子与Y轴电机的定子连接；
所述Z轴电机的定子与手持部连接。
所述的X轴电机与X轴控制电路连接、Y轴电机与Y轴控制电路连接、Z轴电机与Z轴控制电路连接；
所述的控制电路包括MCU（Micro Control Unit，微控制单元）、以及与MCU连接的电机控制电路、磁编码器、串口通讯电路，所述磁编码器与设置在对应的电机的转子转轴上的永磁体相互感应，测量该电机的转动角度和转动速率。
还设有加长杆，所述的加长杆设置在手持部的下端与手持部连接。
本发明可以拿在手上或者安装到其他运动平台上，解决小型摄像机/照相机在运动中拍摄时有可能晃动造成的拍摄视频不稳定、效果不好的问题。
本发明通过对X、Y、Z轴电机的控制不仅可以控制摄像机在三个轴向上转动，还可以提供及时的角度修正，当拍摄设备角度出现偏差时，及时的补偿，达到稳定拍摄的目的。不管手持或者载体如何运动，都可以保证拍摄设备保持一个稳定的姿态。
本发明小巧、便携，可以安装小型的摄像机或照相机等拍摄设备，采用了电机直接驱动的控制，能达到迅速稳定的控制效果。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为实施例中永磁体与磁编码器配装的爆炸图；
图3为实施例中加长杆的结构示意图；
图4为控制电路的方框图。
图中，1.电源开关 2.电池后盖 3.手持部 4.功能按钮 5.USB插孔 6.安装盒 7.Z轴电机 8.Y轴电机 9.X轴电机 10.第一连接臂 11.第二连接臂 12.载物座 13.卡条 14.摄像机 15.电机 16.永磁体 17.电路板 18.磁编码器 19.后盖 20.内螺纹 21.外螺纹 22.铝堵头 23.加长杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图1-图4，一种手持三轴云台，包括两个在空间中呈正交分布的电机，两个电机分别为控制俯仰运动的X轴电机9、控制横滚运动的Y轴电机8，X轴电机9的转子与载物座12连接，X轴电机9的定子与Y轴电机8的转子连接；
还包括在空间中与所述X轴电机9、Y轴电机8呈正交分布的Z轴电机7，所述Z轴电机7为控制航向轴运动的电机，Z轴电机7的转子与Y轴电机8的定子连接；
所述Z轴电机7的定子与手持部3连接。
Z轴电机7与Y轴电机8通过第一连接臂10连接，Y轴电机8与X轴电机9通过第二连接臂11连接。
所述的X轴电机9与X轴控制电路连接、Y轴电机8与Y轴控制电路连接、Z轴电机7与Z轴控制电路连接；
所述的控制电路包括MCU、以及与MCU连接的电机控制电路、磁编码器18、串口通讯电路，所述磁编码器18与设置在对应的电机的转子转轴上的永磁体16相互感应，测量该电机的转动角度和转动速率。
还设有加长杆23，所述的加长杆23设置在手持部3的下端与手持部3连接。
具体地，所述的X轴电机9、Y轴电机8、Z轴电机7均为无刷电机，不使用任何减速机构或者传动机构来控制摄像机三个轴向的转动。
如图2所示，X轴电机9、Y轴电机8、Z轴电机7以电机15表示，X轴永磁体、Y轴永磁体、Z轴永磁体以永磁体16表示，X轴磁编码器、Y轴磁编码器、Z轴磁编码器以磁编码器18表示，永磁体16设置在电机15的转子转轴上，永磁体16与设置在电路板17上的磁编码器18相互感应，测量电机15的转动角度和转动速率。永磁体16为圆形或环形，采用磁编码器方案来测量电机15的转动角度和转动速率。电机15设置在安装盒6内，安装盒6设有后盖19。
所述的X轴、Y轴、Z轴控制电路如图4所示，X轴电机9、Y轴电机8、Z轴电机7以电机15表示，控制电路采用一片MCU用于计算和作相应的控制，例如STM32系列的单片机，磁编码器芯片，可以选用如AMS5145、AMS5045、ES5012B等，用于测量电机15的旋转角度和速度，控制电路包括MCU、以及与MCU连接的电机控制电路、磁编码器18、串口通讯电路，电机控制电路与电机15连接。
手持部3腔体内可以安装电池，电池为2节或3节锂电池，或者是其他形式的电池。手持部3底部设有电池后盖2，电池从手持部3底部放入，电池后盖2上设有电源开关1。手持部3为金属材料制成，可以导电。手持部3上设有USB插孔5，以方便充电或传输数据。
采用一个功能按钮4来切换云台的工作模式，功能按钮4设置在手持部3上，可以通过该按钮切换工作模式。按钮可以做成带指示灯的，通过指示灯指示工作状态。
摄像机14安装在载物座12上，通过卡条13固定。云台的工作模式主要有三种：1.航向跟随模式，俯仰和横滚锁定，航向跟随着手持的方向平滑的转动；2.航向和俯仰跟随模式：横滚锁定，航向和俯仰的方向随着手持的方向平滑的转动；3.锁定模式：航向、俯仰和横滚都锁定。
电池后盖2上，在电源开关1这里可以做一个连接延长设计，内有螺纹，用于连接云台的加长杆23。
如图3所示，加长杆23是用于加长云台的手持部分，便于一些特殊的拍摄和安装。加长杆23可以采用炭纤、玻纤、或者铝材料，以圆形为主，每一节的长度为20-120cm，加长杆23的两端分别设有铝堵头22，一端的铝堵头为内螺纹20，另一端为外螺纹21，多根加长杆可以通过螺纹相互连接加长，再通过螺纹拧到电池后盖2的螺纹上，与手持部3相连接。
Claims (3)
1.一种手持三轴云台，包括两个在空间中呈正交分布的电机，两个电机分别为控制俯仰运动的X轴电机、控制横滚运动的Y轴电机，X轴电机的转子与载物座连接，X轴电机的定子与Y轴电机的转子连接；
其特征在于：
还包括在空间中与所述X轴电机、Y轴电机呈正交分布的Z轴电机，所述Z轴电机为控制航向轴运动的电机，Z轴电机的转子与Y轴电机的定子连接；
所述Z轴电机的定子与手持部连接。
2.根据权利要求1所述的手持三轴云台，其特征在于：所述的X轴电机与X轴控制电路连接、Y轴电机与Y轴控制电路连接、Z轴电机与Z轴控制电路连接；
所述的控制电路包括MCU、以及与MCU连接的电机控制电路、磁编码器、串口通讯电路，所述磁编码器与设置在对应的电机的转子转轴上的永磁体相互感应，测量该电机的转动角度和转动速率。
3.根据权利要求1所述的手持三轴云台，其特征在于：还设有加长杆，所述的加长杆设置在手持部的下端与手持部连接。
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