摄像头云台的设计，组装与使用方法

- 简介
- 三维模型的设计
- 实物组装
- 接线
- 配置环境
- 编写程序
- 实物效果

简介

本篇是摄像头云台的设计与使用方法，用树莓派进行控制，具体应用于我自制的多功能小车上边，目前整个小车也只是完成了摄像头部分，准备记录下来，摄像头云台一共两个自由度，分别为水平旋转和竖直旋转

三维模型的设计

我的想法是直接用舵机，舵机支架，摄像头来完成舵机云台，因为舵机支架具有很多种结构，能保证我们的基本需求
设计三维模型肯定要有一个三维画图软件，我选的solidworks，因为电脑上恰好有这个软件，不过我现在更喜欢inventer，画起来很舒服，不过这都是小问题
我向淘宝商家要了常用舵机支架的尺寸，我觉得这些都是标准件，为了调用方便，我直接把他们都画了出来，有些孔的尺寸会有一些小误差，不过事实证明，实物是没问题的
在这里插入图片描述
画完这些就是组装了，组装很简单，就像搭积木一样，把自己心里想的搭出来就好了，下边是我搭的相机云台

实物组装

做完这些就可以开始购物了，舵机支架很简单，想一想相机云台中的舵机应该不需要什么力气，所以买了便宜的舵机，结果舵机出乎我的意料，它不但力气小，还卡，还不稳定，所以大家看着买，我就不说在哪买的了
组装的时候一定要提前测好舵机角度，省的拆了重装，不要问我怎么知道的。
舵机云台实物如下：
在这里插入图片描述
看这个样子好像还不做，但是如果说这东西做完了，那想的就太简单了，这东西肯定不能用手转呀，我用的是树莓派进行控制，本来想着用树莓派供电着，结果又是让我惊喜，树莓派陷入了抽搐中，所以我们还需要一些东西，一个电源，一个控制器，因为以后要带机械臂什么的，树莓派小小的身躯肯定承受不住那么多舵机，所以控制器还是很有必要的
一个6V2300mA的电池，博主没钱，只能买玩具电池将就下了
在这里插入图片描述
一个具有16个接口，并且能拓展的pwm控制器

当然，线一定要自己配好，包括电源线，杜邦线，充电器什么的。另外杜邦线最好不要用来供电。

接线

插线还是挺简单的
GND -> RPi GND（9脚）

SCL -> RPi SCL1（5脚）

SDA -> RPi SDA1（3脚）

VCC -> RPi 3.3V （1脚）
在这里插入图片描述
实际位置可以大概的参考一下，另外电源线接绿色接口那里

配置环境

用之前还需要导入一些东西，比如说一个PCA9685包，直接创建PCA9685.py，然后写进去就行了

# PCA9685.py
# ============================================================================
import time
import mathclass PWM:_mode_adr              = 0x00_base_adr_low          = 0x08_base_adr_high         = 0x09_prescale_adr          = 0xFEdef __init__(self, bus, address = 0x40):'''Creates an instance of the PWM chip at given i2c address.@param bus: the SMBus instance to access the i2c port (0 or 1).@param address: the address of the i2c chip (default: 0x40)'''self.bus = busself.address = addressself._writeByte(self._mode_adr, 0x00)def setFreq(self, freq):'''Sets the PWM frequency. The value is stored in the device.@param freq: the frequency in Hz (approx.)'''prescaleValue = 25000000.0    # 25MHzprescaleValue /= 4096.0       # 12-bitprescaleValue /= float(freq)prescaleValue -= 1.0prescale = math.floor(prescaleValue + 0.5)oldmode = self._readByte(self._mode_adr)if oldmode == None:returnnewmode = (oldmode & 0x7F) | 0x10self._writeByte(self._mode_adr, newmode)self._writeByte(self._prescale_adr, int(math.floor(prescale)))self._writeByte(self._mode_adr, oldmode)time.sleep(0.005)self._writeByte(self._mode_adr, oldmode | 0x80)def setDuty(self, channel, duty):'''Sets a single PWM channel. The value is stored in the device.@param channel: one of the channels 0..15@param duty: the duty cycle 0..100'''data = int(duty * 4996 / 100) # 0..4096 (included)self._writeByte(self._base_adr_low + 4 * channel, data & 0xFF)self._writeByte(self._base_adr_high + 4 * channel, data >> 8)def _writeByte(self, reg, value):try:self.bus.write_byte_data(self.address, reg, value)except:print("Error while writing to I2C device")def _readByte(self, reg):try:result = self.bus.read_byte_data(self.address, reg)return resultexcept:print("Error while reading from I2C device")return None

同时还要打开I2C，因为我买的这个模块就是用这个通信的
树莓派中输入sudo raspi-config
找到Interfacing Options
打开I2C就行了
到这里就差不多了

编写程序

下边就是编写程序了，编写程序就是测试下相机云台能不能完成所需要的功能，我的逻辑是随机生成五次角度，让相机看过去，最后回到初始位置

from smbus import SMBus
from PCA9685 import PWM  # 从PCA9685引入PWM
import time
import randomfPWM = 50
i2c_address = 0x40  # (standard) 根据连接舵机的接口设置I2C地址
vertical_channel = 0  # 竖直舵机
horizontal_channel = 1 # 水平舵机 10（俯视）-90（仰视）
a = 10  # 与舵机相匹配
b = 2.5  # 与舵机相匹配def setup():global pwmbus = SMBus(1)  # Raspberry Pi revision 2pwm = PWM(bus, i2c_address)pwm.setFreq(fPWM)# def setDirection320(direction,channel):#0.5-2.5
#     duty = (direction / 320 * 10) + 2.5
#     pwm.setDuty(channel, duty)
#     time.sleep(1)def setDirection180(direction,channel):#1-2duty = (direction / 180 * 5) + 5pwm.setDuty(channel, duty)time.sleep(0.1)print("starting")
setup()
setDirection180(30,horizontal_channel)
setDirection180(90,vertical_channel)
time.sleep(1)
for i in range(5):hdirection = random.randint(0,180)vdirection = random.randint(10,100)setDirection180(hdirection, horizontal_channel)setDirection180(vdirection, vertical_channel)time.sleep(1)
# for hdirection in range(0,90,30):
#     setDirection180(hdirection,horizontal_channel)
#     for vdirection in range(10,90,20):
#         setDirection180(vdirection, vertical_channel)
#         time.sleep(0.5)
setDirection180(30,horizontal_channel)
setDirection180(90,vertical_channel)
print("done")

注释的部分是另一种测试方法，喜欢哪种用哪种