[发明专利]一种基于直驱电机驱动的球机

说明书

本发明提供一种基于直驱电机驱动的球机，其云台包括Z轴、Y轴及X轴，控制各轴均使用直驱电机，所述Z轴、Y轴及X轴方向联动；还包括姿态传感器感应所述摄像头的动态，姿态传感器获取所述摄像头的姿态角度和角速度，根据姿态角度和角速度并基于PID控制算法计算出所述直驱电机输出控制量。直接使用直驱电机替换步进电机，作为动力的输出，直接连接负载，驱动负载。球机云台上加入姿态传感器，用于检测设备振动的频率、振幅和方向等，再通过算法反馈给直驱电机进行补偿，从而可以到达消除外部环境的带来的振动影响，使摄像头可以拍到很稳定的画面。

技术领域

本发明属于视频安防监控领域，具体涉及一种基于直驱电机驱动的球机。

背景技术

随着技术的发展，现在市场上生产的摄像头很多都有变倍的功能，而且放大的倍率越来越大，即能看到越来越远的地方，这也就意味着摄像头在工作的过程中需要保持更加稳定的状态，否则稍微的抖动，都会导致视频画面的不清晰和不适感。目前市场上承载摄像头的设备主要有枪机、球机和云台，球机即为球型摄像机。因为枪机是固定式的，所以对摄像头的抖动影响很小。现有的应用主要针对是球机和云台，这两种设备的工作原理都是一样的，即通过两个步进电机分别控制水平和垂直的转动，使摄像头能够大范围的转动，看到多角度的画面。

现在市场上的球机集成一体化摄像机、云台、防护罩等多功能于一体，其中球机云台大都是使用步进电机，再利用同步带或者齿轮蜗杆等传动方式控制摄像头的转动。所以现有方案的技术缺点就是步进电机和传动方式，步进电机由于技术的瓶颈，它的反应速度、精度、回程差以及寿命都已经达到极限，没法再有所提升，再加上传动部分的装配误差和摩擦损耗，整机的性能又会有所下降，达不到高精准的要求，再加上现在的球机云台在设计上都没有做减振处理，无法准确的控制摄像头转动到我们所需要的点，同时画面也会出现抖动的现象，一旦外部环境带来振动的干扰，振动现象就会更加明显，导致拍摄的画面无法正常观看，视觉感受较差。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种基于直驱电机驱动的球机，主要就是为了从根本上解决问题，直接使用直驱电机替换步进电机，作为动力的输出。直驱电机反应速度快、高精度、没有回程差，更重要的它不需要复杂的传动系统，可以直接连接负载，驱动负载，所以整体的性能都能有效的提高。同时，基于直驱电机的这些优点，本发明在球机云台上加入姿态传感器，用于检测设备振动的频率、振幅和方向等，再通过算法反馈给直驱电机进行补偿，从而可以到达消除外部环境的带来的振动影响，使摄像头可以拍到很稳定的画面，而这种调节的方式只能应用于直驱电机。为解决上述技术问题：

本发明提供了一种基于直驱电机驱动的球机，包括云台，所述云台包括Z轴、Y轴及X轴，其特征在于，包括：控制所述Z轴的第一直驱电机，控制所述Y轴的第二直驱电机，控制所述X轴的第三直驱电机；所述第一、第二和第三直驱电机包括定子和转子；所述定子固定不动，所述转子带动负载转动；所述Z轴、Y轴及X轴方向联动；所述云台的摄像头安装于所述X轴的负载内；姿态传感器感应所述摄像头的动态，所述姿态传感器和所述摄像头刚性连接；所述姿态传感器获取所述摄像头的姿态角度和角速度；根据所述姿态角度和所述角速度并基于PID控制算法计算出所述直驱电机输出控制量。

进一步地，所述云台还包括用于固定的底座，所述第一直驱电机的定子固定于所述底座上，所述第一直驱电机的转子与上层负载连接。

进一步地，所述云台还包括支架，所述第二直驱电机的定子固定于所述支架上，所述第二直驱电机的转子与所述Y轴负载相连。

进一步地，所述第三直驱电机的定子固定于所述支架上，所述第三直驱电机的转子与所述X轴负载相连。

进一步地，上述第一、第二和第三直驱电机定子的固定方式，均为通过螺丝间接或直接的方式进行固定；所述第一、第二和第三直驱电机转子与负载的连接方式，均为通过螺丝间接或直接的方式进行连接。

进一步地，所述姿态传感器为六轴传感器。