|
- UID
- 872339
|
摘要：设计了一种基于DSP的运动相机控制系统，对相机做“重复启停”运动进行控制。使用TMS320LF2407控制ASM46AK—H100谐波减速步进电机，驱动相机很快到达指定位置进行拍照，实验数据表明可以重复拍摄周期且图像清晰。
关键词：DSP；运动相机；步进电机；重复启停
0 引言
随着计算机和信息技术的飞跃发展，使具有快速和高精度处理能力的DSP出现并广泛应用。本文设计了一种通过DSP实现对运动相机控制的系统，可以使常规方式无法进行的拍摄工作变得轻松，并能达到理想效果。实现了相机快速到达指定位置，进行5点拍摄，并确保拍摄到的图像不失真。
1 系统原理
基于TMS320LF2407的运动相机控制系统框图如图1所示。
DSP在GPIO的驱动下将输入的指令进行处理，经过光电耦合和功率放大后，驱动步进电机工作，步进电机和相机机架上的齿轮结构连接，控制相机完成5点拍摄工作。
运动相机的控制原理如图2所示。运动相机控制系统需要完成相机在某个时刻快速运动到指定位置1点，立即停止，对准目标拍照并保证图像清晰，然后以同样标准在位置2点、位置3点、位置4点、位置5点拍照，再按原路快速返回到位置1点，等待下一个拍摄周期的到来。
2 系统硬件设计
在运动相机控制系统中，需要控制相机做“重复启停”运动，即在某些时刻要求相机快速运动，在特定时刻迅速停止，并能保证停止时相机静止不动，确保拍摄到的图像不失真。因此要求所选电机应易于启停控制的同时，还要具有锁定能力。本系统采用运动控制系统中广泛应用的步进电机作为执行元件。
步进电机是根据组合电磁铁的理论设计的，是一种将有效电脉冲信号转变为相应的角位移或直线位移的开环控制元件。步进电机通过专用的电源把电脉冲信号按一定顺序供给定子各相控制绕组，在气隙中产生类似于旋转磁场的脉冲磁场，使每给步进电机加一个脉冲信号，步进电机就移动一步。步进电机的转速、停止的位置只取决于输入脉冲信号的频率和脉冲个数，不需要反馈信息和A／D转换，能够直接将数字脉冲信号转化为可控角位移。步进电机只有周期性的误差而无累积误差、可以在相当宽的范围内平滑调速、具有一定的自锁能力和易于启停控制等特点，非常适合运动相机控制系统。步进电机的控制系统如图3所示。当步进电机和负载已经确定之后，整个驱动系统的性能就完全取决于驱动电源和控制方法，步进电机驱动器由脉冲信号、信号分配、功率放大器几部分组成。脉冲分配方式采用软件脉冲分配，采用软件进行脉冲分配不用改变硬件线路，只需修改软件程序就能完成控制方案修改，不仅降低了成本，还提高了可靠性。
根据电机所带负载相机的动力学要求、控制相机扫拍过程中电机运动规律和相机曝光时间的关系，选择使用ASM46AK—H100的谐波减速步进电机。ASM46AK—H100步进电机减速比为1：100，最高分辨率设定为0．36(°)／脉冲，转矩为5 N·m，最大转矩为11 N·m，电源输入电流为1．7 A，电源输入电压DC 24 V，最大输入脉冲频率为250 kHz(脉冲占空比50％时)，速度／位置控制指令是脉冲序列输入，容许速度范围为0～24 r／min，能满足CCD的要求。在过载保护、过压保护、速度差异常保护、速度过快、E2PROM数据错误、传感器异常、系统异常等保护功能工作时，输出警报信号，电动机自然停止。 |
|
