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基于Arduino开源平台的图像稳定器的设计开题报告

 2020-05-01 08:05  

1. 研究目的与意义(文献综述)


本次毕业设计我选的课题是基于arduino的图像稳定器的设计。主要任务是在arduino平台上实现图像稳定器的设计,增强摄像头的防抖能力,提高摄像的稳定性。

对于图像稳定器来说,顾名思义,是一种增强拍照稳定性的装置,是控制云台来实时调整摄像头角度的外加部件,也就是给云台减震的一个装置,配合云台一起起到稳定摄像的目的。在图像稳定器中,有一个陀螺仪,用来读取摄像头即时的倾斜方向和倾斜角度。再把测得的信息传给arduino,利用算法来得出合理的调整方案,最后通过控制电动云台运动,来补偿摄像头,保持摄像头一直在水平、垂直、朝前的状态。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:(1)了解arduino平台的硬件连接与软件的开发环境,并在此之上设计源代码,使其能够与陀螺仪测量出的数据建立联系。(2)熟悉陀螺仪的结构组成及使用规则,在测量数据时竟可能减小可控误差。(3)选出并设计出最合适的算法,保证通过算法可以最大程度上提高陀螺仪测量结果的精确度。(4)熟悉电机的使用方法及工作原理,正确驱动电机来调整摄像头,达到我们想要的效果。(5)正确建立各个模块部分的联系,是设计成果能够实现我们预期的结果。

设计目标:设计出一个基于arduino的图像稳定器,其主要可以分为三个部分,陀螺仪,arduino主板以及电机设备。其中陀螺仪负责检测即时摄像头抖动的方向和角度,并把检测到的信息转化成电信号传送给arduino主板,通过编写算法,根据陀螺仪检测到的信息输出对应的调整结果,最后驱动电机实现对摄像头的调正,从而达到稳定摄像头的作用。

拟采用的技术方案及措施:在这次设计中,难点在于如何准确的测出摄像头即时的俯仰角,这不仅要求陀螺仪的精度高,更重要的是编写合适的算法来提升陀螺仪的测量精度。对于云台减震的算法有很多种,包括pid控制算法,模糊控制算法,自适应控制算法,专家控制算法等等.....考虑到云台减振控制系统精确建模的难度和复杂性,在本次设计中拟采用pid控制算法。pid(比例(proportion )、积分(integration )、微分(differentiation ))控制是最经典的控制方法。模糊pid控制器关键是要计算pid三个参数,比例增益,积分增益,微分增益与系统误差和误差变化率之间的模糊关系,在系统运行过程中不断检测系统误差和误差变化率。根据模糊规则对三个pid参数进行在线调整,以适应不同系统误差和误差变化率对系统参数的要求,从而使被控对象输出符合系统期望的性能。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需资料。学习arduino平台开发流程与特点,完成开题报告。

第4-8周:学习mpu9250陀螺仪模块的原理,使用相关模块测试基本功能。

第9-14周:掌握基本pid控制原理与简单算法,使用成品舵机模块完成软硬件联合调试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]吴益飞,李胜,.基于msp430单片机的云台控制系统设计与实现[j].微计算机信息,2006,22(20):91-93.

[2]邓习树.步进扫描光刻机模拟隔振试验平台主动减振系统研究[d].湖南:中南大学,2007.(2):8-11

[3] d, tjepkema, j, van, dijk, h, m, j, r, soemers. sensor fusion for active vibration isolation in precision equipment[j]. journal of sound and vibration, 2012, 331(4):735-749

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