云台系统的控制方法及云台系统
【技术领域】
本申请涉及云台控制技术领域，特别涉及一种云台系统的控制方法及云台系统。
【背景技术】
手持云台因其能够使搭载在其上的负载保持稳定姿态，用于拍摄作业时能够拍出流畅而不抖动的画面而受到广泛的使用。其上搭载的负载，如摄像机、照拍摄装置、智能手机等，其使用场景一般需要用户通过双手或单手握持、或通过配套支架辅助静立在某平面上拍摄装置。虽然手持云台具有一定的便携性，但是仅靠用户手持拍摄或支架辅助的静立拍摄已经无法满足更专业的拍摄需求。而对于更专业的拍摄，例如拍摄广告、电视剧、电影以及其它类似作品时，大多数需要使用到滑轨拍摄装置，但是滑轨拍摄装置整体结构复杂、体积庞大、笨重且不便携带，需要专门的控制装置对整个滑轨拍摄装置进行控制并且还需要进行专业调试后才能进行拍摄，难以普遍使用。但越来越多的拍摄者在拍摄时为了获得更优质的画面，既要用到手持云台，也要用到滑轨拍摄装置。而传统的上述两种设备之间没有兼容性，也无法进行互换或协同工作，用户使用起来需要在二者间切换，非常不便。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种云台系统的控制方法及云台系统，解决现有的手持云台与滑轨拍摄装置无法兼容、互换、协同工作的技术问题，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨结合，并通过控制端实现手持云台与滑轨的联动，能够结合手持云台与滑轨装置的优势，扩大二者的使用场景。
为了解决以上提出的问题，本发明实施例第一方面提供了一种云台系统的控制方法：
所述云台系统包括控制器、云台以及滑轨，所述云台为两轴或三轴云台，所述云台与所述云台系统的其他元件可拆卸并在拆卸后可单独作为手持云台使用，所述控制方法具体包括：所述云台安装于所述滑轨上，且与所述控制器建立有线或无线连接；所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作。
控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作为了解决以上提出的技术问题，本发明实施例还提供了一种云台系统，采用了如下所述的技术方案：
一种云台系统，包括控制器、云台以及滑轨，所述云台为两轴或三轴云台，所述云台与所述云台系统的其他元件可拆卸并在拆卸后可单独作为手持云台使用；拍摄装置至少部分搭载在所述云台上；所述云台安装于所述滑轨上，且与所述控制器建立有线或无线连接；所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作。
控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作与现有技术相比，本发明实施例主要有以有益下效果：
一种云台系统的控制方法及云台系统，将云台与滑轨结合，云台与滑轨实现联动，在有需要时将搭载有拍摄装置的云台应用于滑轨上进行拍摄，在不适合滑轨的使用场景中也可作为手持稳定器使用，解决现有的手持云台与滑轨拍摄装置无法兼容、互换、协同工作的技术问题，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨结合，并通过控制端实现手持云台与滑轨的联动，能够结合手持云台与滑轨装置的优势，扩大二者的使用场景，方便用户选择和使用，使拍摄更具多元性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中云台系统的控制方法的流程框图；
图2为本发明实施例中云台系统的结构示意图；
图3A为本发明实施例中云台的结构示意图；
图3B为本发明实施例中云台的另一种形式的结构示意图。
附图标记说明：
1、拍摄装置；2、云台；3、滑轨。
【具体实施方式】
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例提供一种云台系统的控制方法，该方法中可以先将云台安装于滑轨上，使云台且与控制器建立有线或无线连接。再通过控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对于滑轨动作。具体的，该云台系统包括控制器、云台以及滑轨。其中云台既可以是两轴云台也可以是三轴云台。两轴云台可以是包括俯仰轴电机、横滚轴电机的两轴云台，也可以是包括偏航轴电机、俯仰轴电机的两轴云台，还可以是包括偏航轴电机、横滚轴电机的两轴云台。而三轴云台则可以是包括偏航轴电机、俯仰轴电机以及横滚轴电机的三轴云台。而上述的云台可以独立于云台系统单独作为使用，例如直接作为手持云台使用，也可以作为无人机、移动小车的负载使用。
在本实施例中，将云台与滑轨结合，云台与滑轨实现联动，在有需要时将搭载有拍摄装置的云台应用于滑轨上进行拍摄，在不适合滑轨的使用场景中也可作为手持稳定器使用，解决现有的手持云台与滑轨拍摄装置无法兼容、互换、协同工作的技术问题。将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨结合，并通过控制端实现手持云台与滑轨的联动，能够结合手持云台与滑轨装置的优势，扩大二者的使用场景，方便用户选择和使用，使拍摄更具多元性。
本申请的另一实施例还提供一种云台系统，该系统包括控制器、云台以及滑轨。所述云台为两轴或三轴云台，所述云台与所述云台系统的其他元件可拆卸并在拆卸后可单独作为手持云台使用；拍摄装置至少部分搭载在所述云台上；所述云台安装于所述滑轨上，且与所述控制器建立有线或无线连接；所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将参照相关附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
一种云台系统的控制方法，所述云台系统包括控制器、云台以及滑轨，所述云台为两轴或三轴云台，所述云台与所述云台系统的其他元件可拆卸并在拆卸后可单独作为手持云台使用，如图1所示，所述控制方法包括：
S10，所述云台安装于所述滑轨上，且与所述控制器建立有线或无线连接；
S20，所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作。
手持云台上可以承载负载(例如拍摄装置)，用于负载的固定，改变负载的高度、倾角和/或方向，或者用于负载稳定保持在确定的姿态上。本发明实施例的手持云台也可以用于承载非拍摄装置的其它设备。本申请的手持云台也可以是具有其它的名字，例如，负载支持架等，本申请实施例对此不作具体限定。
本发明实施例中，云台在不适合滑轨的使用场景中也可作为手持稳定器使用，在需要将搭载有拍摄装置的云台应用于滑轨上进行拍摄时，将云台与滑轨结合，云台安装于滑轨上，云台与滑轨通过有线或无线的方式建立连接，并通过控制端实现手持云台与滑轨的联动。
具体的，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨结合，控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作，实现手持云台与滑轨的联动。
步骤S20中，所述控制云台姿态变化，具体包括：
S201，生成所述云台的控制信号；
S202，对所述云台的当前姿态信息对应的测量姿态进行反馈修正，达到目标姿态。
所述测量姿态是根据云台的转轴的角速度、转轴的加速度、云台的电机的转动角度计算，转轴的角速度和转轴的加速度通过惯性测量传感器获取。本发明实施例中，惯性测量传感器为加速度计和陀螺仪，用于获取云台每个转轴的角速度及加速度；云台的电机的转动角度由霍尔传感器获取。
具体的，控制器获取用户输入的信息，并生成云台的控制信息，控制器根据云台的控制信息生成云台的目标姿态，控制器获取目标姿态与测量姿态之间的偏差，对测量姿态进行反馈修正，由惯性测量传感器和霍尔传感器测量云台的转轴的角速度、转轴的加速度、云台的电机的转动角度，最终消除偏差，使测量姿态达到目标姿态。
步骤S20中，所述控制所述云台相对所述滑轨动作，具体包括：
S203，生成所述滑轨的控制信号；
S204，控制所述云台在滑轨上移动和/或所述滑轨升降。
具体的，控制器获取用户输入的信息，生成滑轨动作的控制信息，滑轨动作包括云台在滑轨上移动和滑轨的升降，云台上搭载有拍摄装置时，控制器控制云台在滑轨上移动及控制滑轨升降，以调节拍摄装置的高度和位置。
在一些实施例中，云台在滑轨上移动，通过设置驱动机构(如电机、气缸等)带动传动机构(如丝杆、齿轮组、涡轮组等)，以带动云台运动，滑轨升降通过升降机构实现。
步骤S20，所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作还包括：
S205，控制拍摄装置执行拍摄和/或拍摄装置功能选择。
在一些实施例中，步骤S20，所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作，具体包括：
S206，所述控制器接收终端设备和/或云台系统的自身配件输入的信息，以设置云台系统的参数。
在一些实施例中，所述终端设备为手机或者PC，所述自身配件为调参屏。
具体的，云台系统的参数由调参软件进行设置，调参软件接收控制器所获取的信息，云台和滑轨均能与调参软件进行通讯，能够使用终端设备如手机或者PC设置云台和滑轨的参数，并能够读取转轴的实时角度和滑轨位置信息，或者使用云台系统的自身配件如调参屏，也能实现如上功能。
调参软件将云台和滑轨转动的各个参数进行设置后，点击开始按钮后，云台和滑轨按照预先设定路径和参数进行运动，并且将云台自身转动的信息发送给调参软件，转动信息包括云台转过的总图数、转过的总角度、角速度、通讯情况和转动路径等。
本发明实施例中，所述云台系统的参数为云台的转轴的转动数据、云台在滑轨上的移动数据、滑轨的升降数据中的至少一种。
云台的转轴的转动数据与云台姿态变化相对应，云台在滑轨上的移动数据和滑轨的升降数据与滑轨动作相对应，即滑轨动作包括云台在滑轨上移动和滑轨的升降，在调参软件上设置好云台的转轴的转动数据、云台在滑轨上的移动数据、滑轨的升降数据后，云台和滑轨按照预先设定路径和参数进行运动，通过云台的姿态变化、云台在滑轨上的移动及滑轨自身的升降，实现拍摄装置多位置、多角度的拍摄。
本发明实施例中，所述云台的转轴的转动数据包括如下至少一种：
转动的方向、转动的角度、转动的速度、转动的加速度、云台的电机的扭矩，所述转轴可以为横滚轴、俯仰轴、平移轴中的至少一种。
本发明实施例中，所述云台在滑轨上的移动数据包括如下至少一种：
移动的方向、移动的速度、移动的轨迹、滑轨的电机的扭矩。
本发明实施例中，所述滑轨的升降数据包括如下至少一种：
升降的方向、升降的速度、升降的轨迹、滑轨的电机的扭矩。
通过对云台的转轴的转动数据、云台在滑轨上的移动数据及滑轨的升降数据的设置，云台和滑轨按照预先设定路径和参数进行运动，使拍摄装置位置和角度的调整更灵活。
本发明实施例中，所述云台系统的参数还包括云台的工作模式、云台的功能选择、拍摄装置的功能选择、用户自定义参数设置中的至少一种。
在其他一些实施例中，步骤S20，所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作，具体包括：
S207，所述控制器接收遥控装置的遥控信号，以得到输入的信息。具体的，遥控装置接收到用户输入的遥控信号，遥控装置与控制器通过有线或者无线连接，控制器接收到用户输入的信息，以控制云台姿态变化、云台在滑轨上移动及滑轨的升降。
在一些实施例中，所述遥控装置包括云台控制遥杆、拍摄装置控制按键、滑轨的动作按钮中的至少一种。
本发明实施例中，所述遥控信号包括云台转轴的转动、云台的工作模式的选择、云台功能的选择、云台在滑轨上的移动、滑轨的升降、拍摄装置拍摄的执行、拍摄装置功能的选择中的至少一种。
在一些实施例中，所述云台系统与终端设备、自身配件、遥控装置可通过无线通信模块进行通信，控制器检测用户对终端设备、自身配件、遥控装置执行的操作，生成控制信号，通过无线通信模块发送给云台系统，以控制云台系统动作。
在一些实施例中，所述无线通信模块包括蓝牙模块、红外模块、超宽带UWB模块、无线保真Wi-Fi模块中的至少一种。
步骤S20，所述控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台姿态变化和/或所述云台相对所述滑轨动作之后，还包括：
S208，云台和滑轨按照设定路径和参数进行运动，并且将云台和滑轨运动的信息发送给控制器；
S209，控制器对云台和滑轨运动的信息进行保存，以在下一次运行时进行调用。
云台和滑轨每一次按照设定路径和参数进行运动后，控制器接收云台和滑轨运动的信息，控制器对滑轨和云台运行过的路径和参数进行保存，通过这种方式实现参数的预存，在下一次运行时调用保存的参数，实现高度的可重复性拍摄可能。
本发明实施例中，所述云台和滑轨运动的信息包括云台转过的总图数、云台转过的总角度、云台转动的角速度、云台的转动路径、云台在滑轨上的移动速度、云台在滑轨上的移动路径、滑轨的升降速度、滑轨的升降路径、通信情况中的至少一种。
本申请提供的云台系统的控制方法，解决现有的手持云台与滑轨拍摄装置无法兼容、互换、协同工作的技术问题，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨结合，并通过控制端实现手持云台与滑轨的联动，能够结合手持云台与滑轨装置的优势，扩大二者的使用场景，方便用户选择和使用，使拍摄更具多元性。
为了解决以上提出的技术问题，本发明实施例还提供了一种云台系统，采用了如下所述的技术方案。
请参阅图3A和图3B，图3A展示的云台状态为云台2此时可以作为手持云台使用，图3B所示的是可以将手持云台的一部分手柄卸下使其能够作为与滑轨连接的云台装置。
一种云台系统，如图2所示，包括控制器、云台2、滑轨3；拍摄装置1至少部分搭载在所述云台2上；云台2安装于所述滑轨3上，且与所述控制器建立有线或无线连接；控制器用于获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制云台2姿态变化和/或云台2相对滑轨3动作。
本发明实施例中，云台2在不适合滑轨3的使用场景中也可作为手持稳定器使用，在需要将搭载有拍摄装置1的云台2应用于滑轨3上进行拍摄时。具体的，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨3结合，控制器获取用户输入的信息并根据输入的信息生成控制信号，控制所述云台2姿态变化和/或所述云台2相对所述滑轨3动作，实现云台2与滑轨3的联动。
所述云台系统还包括惯性测量传感器和霍尔传感器。
其中，为获得云台2的实时状态及运动状态数据，惯性测量传感器直接安装在云台2上，构成云台2组成的一部分，本发明实施例中，惯性测量传感器为加速度计和陀螺仪，用于获取云台2每个转轴的角速度及加速度；霍尔传感器，用于获取云台2每个电机的角度和滑轨3每个电机的角度。
所述控制器用于生成云台2的控制信号，对所述云台2的当前姿态信息对应的测量姿态进行反馈修正，达到目标姿态。
所述控制器根据云台2的转轴的角速度、转轴的加速度、电机的转动角度，计算所述云台2的测量姿态。
本发明实施例中，转轴的角速度和转轴的加速度通过惯性测量传感器获取，本发明实施例中，惯性测量传感器为加速度计和陀螺仪，用于获取云台2每个转轴的角速度及加速度；云台2的电机的转动角度由霍尔传感器获取。
具体的，控制器获取用户输入的信息，并生成云台2的控制信息，控制器根据云台2的控制信息生成云台2的目标姿态，控制器获取目标姿态与测量姿态之间的偏差，对测量姿态进行反馈修正，由惯性测量传感器和霍尔传感器测量云台2的转轴的角速度、转轴的加速度、云台2的电机的转动角度，最终消除偏差，使测量姿态达到目标姿态。
所述控制器用于生成滑轨3的控制信号，控制所述云台2在滑轨3上移动和/或所述滑轨3升降。
具体的，控制器获取用户输入的信息，生成滑轨3动作的控制信息，滑轨3动作包括云台2在滑轨3上移动和滑轨3的升降，云台2上搭载有拍摄装置1时，控制器控制云台2在滑轨3上移动及控制滑轨3升降，以调节拍摄装置1的高度和位置。
所述控制器还用于生成拍摄装置1的控制信号，控制所述拍摄装置1执行拍摄和/或拍摄装置1功能选择。
还包括与所述云台系统通信的终端设备和/或云台系统的自身配件，以设置所述云台系统的参数。
在一些实施例中，所述终端设备为手机或者PC，所述自身配件为调参屏。
具体的，云台系统的参数由调参软件进行设置，调参软件接收控制器所获取的信息，云台2和滑轨3均能与调参软件进行通讯，能够使用终端设备如手机或者PC设置云台2和滑轨3的参数，并能够读取转轴的实时角度和滑轨3位置信息，或者使用云台系统的自身配件如调参屏，也能实现如上功能。
调参软件将云台2和滑轨3转动的各个参数进行设置后，点击开始按钮后，云台2和滑轨3按照预先设定路径和参数进行运动，并且将云台2自身转动的信息发送给调参软件，转动信息包括云台2转过的总图数、转过的总角度、角速度、通讯情况和转动路径等。
所述云台系统的参数为云台2的转轴的转动数据、云台2在滑轨3上的移动数据、滑轨3的升降数据中的至少一种。
云台2的转轴的转动数据与云台2姿态变化相对应，云台2在滑轨上的移动数据和滑轨3的升降数据与滑轨3动作相对应，即滑轨3动作包括云台2在滑轨3上移动和滑轨3的升降，在调参软件上设置好云台2的转轴的转动数据、云台2在滑轨3上的移动数据、滑轨3的升降数据后，云台2和滑轨3按照预先设定路径和参数进行运动，通过云台2的姿态变化、云台2在滑轨3上的移动及滑轨3自身的升降，实现拍摄装置1多位置、多角度的拍摄。
本发明实施例中，所述云台2的转轴的转动数据包括如下至少一种：
转动的方向、转动的角度、转动的速度、转动的加速度、云台2的电机的扭矩。
在一些实施例中，所述转轴可以为横滚轴、俯仰轴、平移轴中的至少一种。
本发明实施例中，所述云台2在滑轨3上的移动数据包括如下至少一种：
移动的方向、移动的速度、移动的轨迹、滑轨3的电机的扭矩。
本发明实施例中，所述滑轨3的升降数据包括如下至少一种：
升降的方向、升降的速度、升降的轨迹、滑轨3的电机的扭矩。
本发明实施例中，所述云台系统的参数还包括云台2的工作模式、云台2的功能选择、拍摄装置1的功能选择、用户自定义参数设置中的至少一种。
还包括遥控装置，与所述控制器进行通信，以对控制器发出遥控信号。
在一些实施例中，所述遥控装置包括云台控制遥杆、拍摄装置控制按键、滑轨的动作按钮中的至少一种。
本发明实施例中，所述遥控信号包括云台2转轴的转动、云台2的工作模式的选择、云台2功能的选择、云台2在滑轨3上的移动、滑轨3的升降、拍摄装置1拍摄的执行、拍摄装置1功能的选择中的至少一种。
在一些实施例中，所述云台系统与终端设备、自身配件、遥控装置可通过无线通信模块进行通信，控制器检测用户对终端设备、自身配件、遥控装置执行的操作，生成控制信号，通过无线通信模块发送给云台系统，以控制云台系统动作。
在一些实施例中，所述无线通信模块包括蓝牙模块、红外模块、超宽带UWB模块、无线保真Wi-Fi模块中的至少一种。
所述滑轨3与云台2可拆卸式装配，在有需要时将搭载有拍摄装置1的云台2应用于滑轨3上进行拍摄，在不适合滑轨3的使用场景中也可作为手持稳定器使用，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨3结合，云台2与滑轨3通过有线或无线的方式建立连接，并通过控制端实现手持云台与滑轨3的联动。
在一些实施例中，所述云台2独立于所述云台系统可单独作为手持云台使用，所述云台2为三轴云台，所述三轴云台包括三个转轴和三个电机，所述三个电机分别用于驱动三个转轴转动。
在其他一些实施例中，所述云台2为两轴云台，所述两轴云台包括两个转轴和两个电机，所述两个电机分别用于驱动两个转轴转动。
本申请提供的云台系统，将云台2与滑轨3结合，云台2与滑轨3实现联动，在有需要时将搭载有拍摄装置1的云台2应用于滑轨3上进行拍摄，在不适合滑轨3的使用场景中也可作为手持稳定器使用，解决现有的手持云台与滑轨拍摄装置无法兼容、互换、协同工作的技术问题，将手持云台的部分手柄卸下后，另一包含电机及拍摄装置支架的部分与滑轨3结合，并通过控制端实现手持云台2与滑轨3的联动，能够结合手持云台与滑轨装置的优势，扩大二者的使用场景，方便用户选择和使用，使拍摄更具多元性
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
