添加 云台视觉设计方案

2026-04-22 08:52:26 +00:00
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# 云台和视觉部分的机械结构和硬件选型
yaw轴云台采用**DM-G6220中空电机**,pitch轴电机采用**DM-J4310-2EC关节电机**,使用**3D打印**技术制作云台框架,从而制作二维云台。
云台上安装**DM-MC02 主控板**,用于通过**CAN通信**控制两个电机,主控板上搭载了高性能的**STM32H723VGT6芯片**,同时板载了**BMI088**传感器用于获取角度信息。
云台上安装**Jetson Orin Nano Super**,连接**海康全局摄像头**,用于获取视觉信息。
# 软件系统设计
## 云台部分
两个电机均为驱控一体,均具有**速度闭环**,主控板可按照通信协议控制速度环的目标值。同时,主控板读取BMI088传感器中的角度信息,在STM32芯片上计算PID控制量输出,输出量直接作为速度环的目标值,从而形成**角度闭环**。STM32通过**UART**接收从视觉处理器中传回的像素误差信息,使用PID控制器计算控制量输出,对输出量积分后作为角度环的目标值,从而形成**像素闭环**。另外,在系统中合适位置加入适当的Kalman估计器、低通滤波器和饱和器等,从而避免执行器超出物理限位、缓解比例冲击和微分冲击等。总之,采用三环串联PID结构,最终实现稳定的目标跟踪效果。
## 视觉部分
Jetson Orin Nano Super通过视觉处理获取像素误差,像素误差信息通过UART传输至STM32。算法流程大致为:图像采集与预处理、目标矩形检测、透视变换与校正、激光点位置解算、计算像素误差、发送串口数据,其中激光点位置解算部分不依赖于画面中激光点色块,而是基于电激光器和摄像头的绑定关系,通过数学模型进行解算。