云台

2022-07-08
暂无评分

介绍

固定在设备上的相机将记录随设备运动的图像。当相机或传感器的载体(例如飞机)移动时,云台可以让相机或传感器保持水平。云台具有三个控制垂直轴旋转的电机。云台将陀螺仪信息反馈给电机控制器,用于补偿载体旋转运动时的水平偏差。

除了稳定之外,这三个马达还可以用来控制相机指向的方向,并可以用来平滑地跟踪目标或平移镜头。 三个旋转轴称为俯仰,横滚和偏航,而云台方向称为其姿态。这些轴的说明可以在 飞行控制概念open in new window中找到。

云台每个轴的旋转具有机械限位。 当传感器安装在云台上时,需要连接许多数据和控制线。 这些控制线通常捆绑在电缆组件或柔性电路中,这两者都会限制云台的旋转。 此外,云台还将限制旋转以避免相机看到起落架。

Mobile SDK提供获取云台能力,状态和控制的接口。

云台能力

云台的能力在各个产品系列中差异很大。 因此,Mobile SDK提供了在运行时获取云台能力的接口。 云台能力包括:

  • 哪些轴是可控制的
  • 各轴的机械限位
  • 对手动控制的响应速度是否可自定义
  • SmoothTrack 功能是否可用和自定义
  • End point 设置是否可用和可自定义
  • Motor control 设置是否可用和可自定义

工作模式

云台有几种工作模式,这些模式定义了云台如何跟随设备的运动,以及有多少个轴可用于控制。

  • FPV(第一人称视角)模式:仅可控制俯仰,偏航和横滚将固定。
  • 偏航跟随模式:俯仰和横滚是可控的。 偏航将跟随设备朝向。
  • 自由模式:俯仰,横滚和偏航都是可控制的,这意味着云台可以独立于设备的偏航而运动。 在此模式下,即使设备偏航发生变化,相机的朝向不会发生变化。

云台状态

云台组件可将状态信息以高达10 Hz的速度推送到移动设备。 状态信息包括当前姿态,校准状态,校准偏移,工作模式以及云台是否处于机械限位。

移动云台

自定义控制

使用Mobile SDK,可以通过两种方式移动云台:

  • 在一定时间内移动到某个角度
  • 按照一定速度移动一个方向

当使用角度模式旋转云台的俯仰,横滚和偏航时,云台的旋转角度可以定义为绝对(相对于设备航向)或相对(相对于其当前角度) )。

当使用速度旋转云台的俯仰,横滚和偏航时,方向可以设置为顺时针或逆时针。

重置

可以重置云台,并将其俯仰,横滚和偏航设置为0度。 重置位置是水平指向,并且与设备前进方向相同。

对于X3,X5和X5R,俯仰不会设置为0度,而是保持当前俯仰角度。

校准

云台将在上电时自动校准,但也可以通过SDK API进行校准。 当校准云台时,用户将看到相机围绕三个轴旋转几秒钟。

在校准过程中,设备应保持静止(不能飞行或被固定)并放置在水平面上。 对于具有可调节负载的云台,在进行校准之前,应让负载处于水平状态

微调云台横滚

可以用自定义偏移量微调云台横滚。 自定义偏移的范围是[-10,10]度。 如果偏移量为负,云台将沿逆时针方向微调指定的度数。

平衡

可以支持自定义负载的云台(如Ronin MX)要求负载的重心位于云台的旋转中心。 调整负载位置以实现此目的的过程称为平衡。

MSDK提供平衡API启动平衡测试并返回平衡结果。 在开始进行云台校准之前,需要对负载进行适当的平衡。

Osmo和Ronin-MX功能

Osmo和Ronin-MX可以在手持配置中使用,并允许对云台的移动进行定制。

SmoothTrack

SmoothTrack描述了云台如何以及何时补偿其安装座上的偏航和俯仰运动(例如Osmo手柄)。SmoothTrack速度,加速度和死区可定制。下面的动画显示了平衡杆缓慢补偿偏航旋转的云台。 SmoothTrack不支持滚动,因为通常首选水平图像。

osmoSmoothTrack

  • SmoothTrack Speed是云台向安装座旋转的跟随速度。更快的速度将对跟踪快速移动的对象做出更快的响应,但也会产生不太流畅的视频。

  • SmoothTrack Acceleration加速度决定云台补偿手柄运动的跟手程度。加速大将对较小的手柄旋转有更好的响应。

  • SmoothTrack Deadband死区确定云台开始补偿之前所需的旋转量。 更大的死区要求在云台开始移动之前需要进行更多的移动。死区较大对于相机大幅度移动但是对象相对静止时很有用。 如果需要更快的响应来进行移动,则需要较小的死区。

物理控制器

使用OSMO上的操纵杆和Ronin-MX上的遥控器,可以在俯仰轴和偏航轴上手动移动云台。 操纵杆和遥控器是设备手柄上的物理控制器。

可以使用速度,平滑度和死区设置来定制云台对物理控制器的响应。 下面的动画显示了跟随Osmo操纵杆运动的云台。

osmoJoystick

  • Controller Speed控制器速度:当用物理控制器控制时,云台的移动速度。 当控制器处于完全偏转(位移)状态时,云台将以控制器的速度移动。

  • Controller Smoothing:控制器平滑度:当物理控制器的偏斜减小时,控制云台的减速。

  • Controller Deadband 控制器死区:确定在云台开始移动之前物理控制器所需的偏转量。

自拍

Osmo云台可以通过快速按下触发三次快速调整相机进入自拍位置。相机的偏航将旋转180度(面向手柄的背面),并且俯仰轴将被调整为水平。

两次按下触发器将把相机的偏航轴调整为0度,并将俯仰轴调整为水平。

Mobile SDK支持在自拍和偏航轴为0度之间切换的API。

方向锁定

按住触发器将相机锁定在当前方向。 手柄的任何俯仰,横摇和偏航旋转都将通过云台补偿。 下面的动画说明了Osmo方向锁定。

osmoLock

Endpoint

所有云台都有机械限位,但Ronin MX也可以具有逻辑限位(Endpoint),这些Endpoint在使用物理控制器时会限制其旋转。 Mobile SDK的API支持在PitchUpPitchDownYawLeft YawRight的方向启用和设置Endpoint。

电机控制

对于可调节负载的云台,更精细的电机控制可用于补偿不同质量的负载。 控制器为比例积分微分(PID)类型,其系数均可调整。

  • 刚度: PID控制器的比例项
  • 强度: PID控制器积分项的系数
  • 预控制: PID控制器的导数项的系数
  • 陀螺仪滤波: 用于消噪输出的系数

Range Extension

范围扩展:当设备处于极端的姿势时,某些云台会自动设置限位,以防止相机看到起落架。 对于某些应用程序,只要开发人员和用户了解这种情况,则可以使用MSDK范围扩展接口把限位取消。