穩定平臺及其跟隨控制系統及方法與流程

本發明涉及一種穩定平臺，尤其涉及一種穩定平臺及其跟隨控制系統及方法。

背景技術：
在操作傳統的云臺(例如，三軸手持云臺)進行跟隨拍攝時，如果要實現云臺所承載的鏡頭朝下跟隨拍攝，需要在云臺的正常模式下打開遙控器，并利用預設的遙控命令(tilt命令)將所述鏡頭轉動至朝下的位置，再利用平移軸(Pan或yaw軸)的位置傳感器測出跟隨的位置差，以根據該測得的位置差驅動驅動裝置實現鏡頭朝下位置跟隨。如果要實現鏡頭朝上跟隨拍攝時，要在倒置模式下打開遙控器，利用預設的遙控命令(tilt命令)將所述鏡頭轉動到朝上的位置，再利用所述平移軸的位置傳感器測出跟隨的位置差，以根據該位置差驅動驅動裝置實現鏡頭朝上位置跟隨。如果用戶還需要進行一些正常位姿的拍攝，則需要再次使用遙控器將云臺恢復到相應的正常狀態。在其他處理方式中，如果用戶不想使用遙控器進行遙控，要實現鏡頭朝下或朝下跟隨的話，就需要預先存儲開機時預設狀態，使得在開機時，自動地實現鏡頭的朝上或朝下拍攝。但如果用戶還想要進行一些正常位姿的拍攝，則需要重新開機使云臺恢復到相應的正常狀態。傳統技術中，無論是鏡頭朝下跟隨拍攝還是鏡頭朝下跟隨拍攝，要么都需要用戶通過操作遙控器實現，要么用戶無法方便地使用云臺，限制了在正常模式或倒置模式下其他位姿的功能使用，給使用者的操作帶來了不便。

技術實現要素：
鑒于以上內容，有必要提供一種穩定平臺及其跟隨控制系統，其無需操作者使用遙控器且不會影響到穩定平臺的正常狀態的使用，方便地實現穩定平臺所承載的鏡頭朝上或朝下的跟隨拍攝。一種穩定平臺跟隨控制系統，所述穩定平臺用于承載一負載，所述穩定平臺包括依次連接的平移軸、橫滾軸、以及俯仰軸，所述俯仰軸用于連接所述負載，該系統包括：檢測模塊：檢測所述穩定平臺是否處于一跟隨姿態，所述跟隨姿態為所述穩定平臺沿俯仰軸的方向轉動使得所述穩定平臺負載朝上或朝下時的姿態；確定模塊：實時獲取所述穩定平臺的橫滾軸的當前位置信息，并計算所述橫滾軸相對于所述跟隨姿態的相對位置信息；跟隨模塊：根據所述橫滾軸的相對位置信息，自動控制所述橫滾軸轉動，以執行所述橫滾軸的自動跟隨，直至恢復至所述跟隨姿態。此外，還有必要提供一種穩定平臺跟隨拍攝的控制方法，其無需操作者使用遙控器且不會影響到穩定平臺的正常狀態的使用，方便地實現鏡頭朝上或朝下的跟隨拍攝。一種穩定平臺跟隨拍攝的控制方法，所述穩定平臺用于承載一負載，所述穩定平臺包括依次連接的平移軸、橫滾軸、以及俯仰軸，所述俯仰軸用于連接所述負載，該方法包括：檢測步驟：檢測所述穩定平臺是否處于一跟隨姿態，所述跟隨姿態為所述穩定平臺沿俯仰軸的方向轉動使得所述穩定平臺負載朝上或朝下時的姿態；確定步驟：實時獲取所述穩定平臺的橫滾軸的當前位置信息，并計算所述橫滾軸相對于所述跟隨姿態的相對位置信息；跟隨步驟：根據所述橫滾軸的相對位置信息，自動控制所述橫滾軸轉動，以執行所述橫滾軸的自動跟隨，直至恢復至所述跟隨姿態。更進一步地，還有必要提供一種穩定平臺，其無需操作者使用遙控器且不會影響到穩定平臺的正常狀態的使用，方便地實現所述穩定平臺的負載朝上或朝下的跟隨拍攝。一種穩定平臺，該穩定平臺用于承載一負載，該穩定平臺包括平移軸、橫滾軸、俯仰軸，所述俯仰軸用于連接所述負載，以及一處理器，該處理器用于：檢測所述穩定平臺是否處于一跟隨姿態，所述跟隨姿態為所述穩定平臺沿俯仰軸的方向轉動使得所述穩定平臺的負載朝上或朝下時的姿態；實時獲取所述穩定平臺的橫滾軸的當前位置信息，并計算所述橫滾軸相對于所述跟隨姿態的相對位置信息；根據所述橫滾軸的相對位置信息，自動控制所述橫滾軸轉動，以執行所述橫滾軸的自動跟隨，直至恢復至所述跟隨姿態。相較于現有技術，本發明所述的穩定平臺及其跟隨控制系統及方法，其通過將穩定平臺進行旋轉后及檢測到所述穩定平臺為跟隨姿態時，通過橫滾軸(Roll軸)的相對位置信息控制橫滾軸的電機進行轉動，以實現所述穩定平臺承載的負載向上或向下拍攝時橫滾軸的自動跟隨。所述控制系統及方法無需操作者使用遙控器來進行輔助操作，也不會影響或限制限制正常模式或倒置模式的其他位姿的功能使用，方便了用戶的使用。附圖說明圖1為本發明穩定平臺跟隨控制系統較佳實施例的系統架構圖。圖2為本發明一穩定平臺較佳實施例的示意圖。圖3為本發明穩定平臺跟隨控制系統較佳實施例的功能模塊圖。圖4為圖2所示的穩定平臺的負載朝下的示意圖。圖5為圖2所示的穩定平臺的負載朝上的示意圖。圖6為本發明穩定平臺跟隨控制方法較佳實施例的流程圖。主要元件符號說明穩定平臺1平移軸11第一驅動裝置110第一位置檢測裝置111橫滾軸12第二驅動裝置120第二位置檢測裝置121俯仰軸13第三驅動裝置130第三位置檢測裝置131負載14慣性測量單元15處理器16存儲裝置17跟隨控制系統18檢測模塊180確定模塊181跟隨模塊182如下具體實施方式將結合上述附圖進一步說明本發明。具體實施方式參閱圖1所示，是本發明穩定平臺跟隨控制系統較佳實施例的系統架構圖。所述穩定平臺跟隨控制系統18(以下簡稱跟隨控制系統18)應用于一穩定平臺1中。所述的穩定平臺1用于承載一負載14。所述負載14可以是相機、攝影機或鏡頭等其他任意適用的成像裝置。在本較佳實施例中，所述穩定平臺1為一云臺，具體地，所述穩定平臺1為一手持云臺(如圖2所示)。所述負載14為一圖像獲取裝置。結合圖1與圖2所示，所述穩定平臺1至少包括，但不限于：依次連接的平移軸11(Pan或Yaw軸，也可以稱為航向軸)、橫滾軸12(Roll軸)、俯仰軸13(Pitch或Tilt軸)、第一驅動裝置110、第一位置檢測裝置111、第二驅動裝置120、第二位置檢測裝置121、第三驅動裝置130、及第三位置檢測裝置131。所述穩定平臺1利用所述第一驅動裝置110、第二驅動裝置120、及第三驅動裝置130可以驅動并控制所述穩定平臺1的三軸(平移軸11、橫滾軸12、俯仰軸13)進行轉動，以調整所述負載14的拍攝角度及/或位置，即調整負載14的角度及/或位置。所述俯仰軸13與所述負載14連接。需要說明的是，第一驅動裝置110、第二驅動裝置120、第三驅動裝置130可以為無刷電機，也可以為有刷電機等驅動裝置。本發明所述的穩定平臺1采用的是一個預設的萬向節系統。當所述穩定平臺1啟動后，所述穩定平臺1會進行自動校準并復位到穩定平臺1的正常狀態，此時，所述的平移軸11、橫滾軸12以及俯仰軸13的狀態表示為所述穩定平臺1的零點位置。所述第一位置檢測裝置111用于檢測所述平移軸11相對于所述零點位置的位置信息(即轉動角度)。所述第二位置檢測裝置121用于檢測所述橫滾軸12相對于所述零點位置的位置信息(即轉動角度)。所述第三位置檢測裝置131用于檢測所述俯仰軸13相對于所述零點位置的位置信息(即轉動角度)。上述的位置檢測裝置也可以設置于上述對應的驅動裝置上。在本較佳實施例中，上述的位置檢測裝置可以是編碼器。在其他較佳實施例中，上述的位置檢測裝置也可以是位置傳感器。上述各位置檢測裝置通過檢測上述各驅動裝置的驅動軸的旋轉角度，從而獲取上述各軸相對于零點位置的位置信息。應說明的是，本發明中所述的穩定平臺1具有三軸跟隨(Follow)模式，當該模式開啟時，當穩定平臺1轉動(例如旋轉或俯仰)時，所述穩定平臺1的處理器16也會控制所述三軸進行相應的轉動，以控制所述負載14平滑地進行相應的旋轉和俯仰動作，以保持所述負載14與所述穩定平臺1的相對位置不變。所述轉動的速度可以通過穩定平臺的處理器16進行精確地設置。在本較佳實施例中，所述穩定平臺1還包括，但不限于，慣性測量單元15(Inertialmeasurementunit，IMU)以及存儲裝置17。所述慣性測量單元15用于檢測所述穩定平臺1上所承載的負載14的位姿，所述位姿可以包括，但不限于所述負載14的位置和角度。所述的處理器16用于執行和處理所述穩定平臺1的各類命令和數據。所述的存儲裝置17用于存儲所述穩定平臺1的各類數據。在其它實施例中，所述存儲裝置17可以為所述穩定平臺1外接的存儲器。在...