CN114649909A - 一种驱动装置、摄像头装置及电子设备 - Google Patents

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CN114649909A CN202011510335.XA CN202011510335A CN114649909A CN 114649909 A CN114649909 A CN 114649909A CN 202011510335 A CN202011510335 A CN 202011510335A CN 114649909 A CN114649909 A CN 114649909A
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Abstract

本申请涉及一种驱动装置、摄像头装置及电子设备，其中，驱动装置包括定子、转子和电路板，以及用于采集电路板的霍尔元件的信息的芯片***，磁性部件包括多个磁性段，相邻磁性段的磁极相反，霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，在驱动装置沿其高度方向的投影范围中，第一霍尔元件的投影范围到磁性部件的投影范围的中心的方向为L1，第二霍尔元件的投影范围到磁性部件的投影范围的中心的方向为L2，LI与L2之间具有预设的夹角，夹角的度数为90/P+(360/P)*n。通过这样的设计能够减少驱动装置所需的部件、降低成本，更加符合实际的使用需求。

Description

一种驱动装置、摄像头装置及电子设备
技术领域
本申请涉及驱动装置技术领域，尤其涉及一种驱动装置、摄像头装置及电子设备。
背景技术
随着科技水平的发展，摄像头的应用也越来越广泛，摄像头可以转动，以对不同区域进行监控，在控制摄像头运动的过程中，处理器需要获取摄像头的当前位置，以便于对摄像头的运动进行控制，使摄像头能够运动至指定的位置，通常情况下，为获取摄像头的当前位置，摄像头通常设置有加速度计、陀螺仪、姿态角度传感器等检测部件，这些部件能够相互配合，以构成数据反馈链，处理器在获取各检测部件的数据后，通过指定算法计算出摄像头的当前位置。这样的方式由于需要设置多个不同的检测部件，导致摄像头的结构复杂，因此，需要提供一种新的驱动装置。
发明内容
本申请提供了一种驱动装置、摄像头装置及电子设备，用于提供一种新的驱动装置。
本申请实施例提供一种驱动装置，驱动装置包括安装于壳体的定子、安装于连接部件的转子和电路板，以及用于采集电路板的霍尔元件的信息的芯片***，磁性部件包括多个磁性段，相邻磁性段的磁极相反，霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，在驱动装置沿其高度方向的投影范围中，第一霍尔元件的投影范围到磁性部件的投影范围的中心的方向为L1，第二霍尔元件的投影范围到磁性部件的投影范围的中心的方向为L2，LI与L2之间具有预设的夹角，夹角的度数为90/P+(360/P)*n。
芯片***可以通过采集第一霍尔元件和第二霍尔元件的信息并对采集获得的信息进行处理以计算驱动装置的转动角度，从而获知驱动装置驱动待驱动对象转动的角度，这样的设计具有结构简单、成本较低的优点。
在一种可能的实施方式中，定子为环形的磁性部件，转子为金属部件，且定子套设于转子的外侧。
通过这样的设计可以通过电磁驱动的方式驱动转子相对于定子转动，能够降低转子与定子之间的摩擦力，减小转子运动时收到的阻力，提升驱动装置的驱动力。
在一种可能的实施方式中，转子具有轮齿结构，绕组通过轮齿结构设置于转子。
通过这样的设计能够便于在转子设置绕组。
在一种可能的实施方式中，轮齿结构为等齿宽轮齿结构。
通过这样的设计能够使绕组的设置的更加均匀，从而使驱动装置能够更加稳定的输出驱动力。
在一种可能的实施方式中，绕组的设置方式可以使并联或串联。
绕组的具体设置方式可以根据实际需求进行选取。
在一种可能的实施方式中，连接部件可以为中空结构，线缆穿过连接部疯的通孔与电路板连接，并能够随电路板转动。
通过这样的设计能够降低在驱动装置运动的过程中线缆发生缠绕的可能。
在一种可能的实施方式中，当驱动装置的转速小于其最大转速的10％时，芯片***采用反正切方式计算驱动装置的转动角度，具体为：θarc＝arc(Va/Vb)。
在一种可能的实施方式中，当驱动装置的转速大于其最大转速的50％时，芯片***采用正交锁相环方式计算驱动装置的转动角度。
在一种可能的实施方式中，当驱动装置的转速大于等于其最大转速的10％且小于等于其最大转速的50％时，芯片***采用角速度融合的方式计算驱动装置的转动角度，具体为：θ＝f(ω)θarc+(1-f(ω))θpll。
通过这样的设计能够提升芯片***对于驱动装置的转子转动角度的位置检测精度，从而能够时芯片***更加准确的获知转子的当前位置，进而得到待驱动对象的当前位置。
在一种可能的实施方式中，芯片***还包括离线校正程序，芯片***的离线校正程序包括：驱动装置驱动待驱动部件转动一周，在驱动部件的运动过程中，芯片***进入霍尔信号校正模式，并获取霍尔信号的直流偏移值。在驱动装置正常工作的过程中，在脉冲宽度调制载波周期内，芯片***重新对霍尔信号进行采样，并判断新的采样信号是否超出限幅值，即采样的霍尔信号是否位于一个电周期内的霍尔信号的最大值与最小值所形成的区间内。如果采样信号超出了该区间，则芯片***对采样信号进行幅值修正(采样信号大于最大值时，取该区间的最大值，采样信号小于最小值时，取该区间的最小值)，在修正之后，芯片***对直流偏移值和相位差进行校正。如果采样信号没有超出限幅值，则芯片***直接进入对霍尔信号的直流偏移值和相位差进行校正的步骤。在芯片***完成霍尔信号的直流偏移值和相位差校正步骤后，芯片***对转子进行位置解算。在芯片***完成对转子的位置解算步骤后，当驱动装置的工作时间未结束时，在芯片***收到停机命令后(即摄像头组件到达指定位置)，芯片***结束离线校正程序。当驱动装置的工作时间未结束，且芯片***未收到停机命令时，芯片***控制程序返回至脉冲宽度调制载波周期内对霍尔信号进行采样的步骤，芯片***继续运行程序，此时，摄像头组件处于运动状态，直至芯片***收到停机命令(即摄像头组件到达指定位置)。当驱动装置的工作时间结束且芯片***未收到停机命令时，此时摄像头组件还未到达指定位置，芯片***控制程序返回开始阶段，驱动装置再次进行开环运行，芯片***进入霍尔信号校正模式，直至芯片***收到停机命令(即摄像头组件到达指定位置)。当芯片***运行完离线校正程序(即芯片***收到停机命令)，芯片***保存离线校正参数。
通过这样的方式能够提升芯片***对于转子的位置检测的精度。
在一种可能的实施方式中，芯片***还包括在线校正程序。在线校正程序包括：在完成离线校正之后，驱动装置驱动待驱动对象运动至预设位置，或以预设速度运动预设时间。在驱动装置驱动待驱动对象运动的过程中，驱动装置进入闭环驱动模式，在脉冲宽度调制载波周期内进行采样。控制时间达到校正周期，当控制时间未达到校正周期或驱动装置未转动一个完整的机械周期，在线校正程序重新控制驱动装置进入闭环驱动模式；当控制时间达到校正周期且驱动装置转动完成一个完整的机械周期时，芯片***进行直流偏移值和相位偏差校正，并更新校正参数，此时如果收到停机命令，则结束在线校正程序，如果未收到停机命令则芯片***重新控制驱动装置进入闭环驱动模式。
在线校正程序能够对芯片***的参数进行实时更新，降低外界因素对于检测见过的影响，从而提升检测结果的精度。
本申请的第二方面提供了一种驱动装置，驱动装置包括安装于壳体的定子、安装于连接部件的转子和电路板，以及用于采集电路板的霍尔元件的信息的芯片***，磁性部件包括19个N极的磁性段和19个S极的磁性段，相邻磁性段的磁极相反，霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，在沿驱动装置的高度方向的投影中，第一霍尔元件到磁性部件中心的方向与第二霍尔元件到磁性部件中心的方向具有预设的夹角，夹角的度数为4.737°，绕组通过转子的轮齿结构设置于转子。芯片***包括在线校正程序和离线校正程序。
本申请的第三方面提供了一种摄像头装置，摄像头装置包括摄像头组件和用于驱动摄像头组件转动的驱动装置，其中，驱动装置可以为以上任一项中所涉及的驱动装置。
通过这样的设计能够提升摄像头组件的运动精度，便于检测摄像头组件的位置，同时还能够降低成本，更加符合实际的使用需求。
在一种可能的实施方式中，摄像头装置包括多个驱动装置，各驱动装置用于驱动摄像头组件沿不同方向转动。
通过这样的设计能够使摄像头组件转动至不同的位置，拍摄不同的角度，更加符合实际的使用需求。
在一种可能的实施方式中，摄像头装置包括用于驱动摄像头组件围绕竖直方向运动的第一驱动装置和用于驱动摄像头组件围绕水平方向运动的第二驱动装置。
通过这样的设计能够是摄像头组件转动至不同的位置，具有较广的拍摄角度。
本申请的第四方面提供了一种电子设备，其中，该电子设备可以是球形摄像机或全景摄像机等。
本申请所提供的电子设备具有转速较快、噪音较小的优点，更加符合实际的使用需求。
本申请涉及一种驱动装置、摄像头装置及电子设备，其中，驱动装置包括定子、转子和电路板，以及用于采集电路板的霍尔元件的信息的芯片***，磁性部件包括多个磁性段，相邻磁性段的磁极相反，霍尔元件包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，在驱动装置沿其高度方向的投影范围中，第一霍尔元件的投影范围到磁性部件的投影范围的中心的方向为L1，第二霍尔元件的投影范围到磁性部件的投影范围的中心的方向为L2，LI与L2之间具有预设的夹角，夹角的度数为90/P+(360/P)*n。通过这样的设计能够减少驱动装置所需的部件、降低成本，更加符合实际的使用需求。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的摄像头装置的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的驱动装置的***图；
图3为本申请实施例所提供的定子与霍尔元件的投影位置示意图；
图4为本申请实施例所提供的转速ω函数；
图5为本申请实施例所提供的离线校正的流程图；
图6为本申请实施例所提供的霍尔元件信号的波形图；
图7为本申请实施例所提供的转子位置解算流程图；
图8为本申请实施例所提供的正交信号计算公式；
图9为本申请实施例提供的在线校正的流程图；
图10为本申请实施例所提供的驱动装置的结构示意图；
图11为本申请实施例所提供的驱动装置的角度拟真示意图；
图12为本申请实施例所提供的驱动装置的转速拟真示意图；
图13为本申请实施例所提供的第一驱动装置的结构示意图；
图14为本申请实施例所提供的摄像头装置的内部结构示意图；
图15为本申请实施例所提供的第二驱动装置的结构示意图。
附图标记：
1-壳体；
2-驱动装置、21-定子、211-磁性段、22-转子、221-轮齿结构、23-电路板、24-霍尔元件、25-转动部件、26-连接部件；
3-第一驱动装置、31-第一定子、32-第一转子、33-第一电路板、34-第三霍尔元件、35-第四霍尔元件；
4-第二驱动装置、41-第二定子、42-第二转子、43-第二电路板、44-第五霍尔元件、45-第六霍尔元件；
5-线缆。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
在一种具体实施例中，下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
随着科技水平的发展，摄像头已经成为了常用的监控设备，随着摄像头的应用范围越来越广，由于固定式的摄像头覆盖的角度单一，已经不能满足人们的需求，因此，能够运动以改变照射角度的摄像头，例如可以转动的球形摄像头，已逐渐取代了固定式摄像头。
在摄像头转动的过程中，需要获取摄像头的当前位置，通常情况下，摄像头的内部设置有加速度计、陀螺仪、姿态角度传感器等多个位置检测部件，在摄像头工作过程中，加速度计、陀螺仪、姿态角度传感器等位置检测部件对摄像头的位置数据进行检测，形成数据反馈链。处理器对各位置检测部件的检测数据进行收集，通过内部的运算程序计算得出摄像头的当前位置。
然而，这样的方式在计算摄像头的位置时，需要综合各位置检测部件的数据进行计算，当各位置检测部件中的任意一者或多者出现故障时，数据反馈链无法正常工作，导致处理器无法计算出摄像头的当前位置。此外，这样的方式需要在摄像头安装多个位置检测部件，占用摄像头的内部空间，导致摄像头的体积增大，同时，陀螺仪等位置检测装置的成本较高，极大的增加了摄像头的整体成本。
鉴于此，本申请实施例提供了一种摄像头装置，用于提供一种新的检测摄像头位置的方案，不仅能够提升对摄像头装置的位置检测精度，还能够提升摄像头的运动精度，简化摄像头的结构，并降低成本。
如图1所示，本申请实施例提供了一种摄像头装置，摄像头装置包括壳体1、用于采集视频信息的摄像头组件以及用于驱动摄像头组件相对于壳体1转动的驱动装置2。摄像头装置可以包括多个驱动装置2，各驱动装置2分别驱动摄像头组件沿不同方向运动，以实现驱动摄像头组件转动至不同位置，从而使摄像头组件从不同位置采集视频信息。
如图2所示，在一种可能的实施方式中，驱动装置2包括定子21、转子22和电路板23。定子21和转子22中的任意一者为磁性部件，另一者为通电导体，在一种具体地实施方式中，定子21为磁性部件，转子22可以为金属部件，且转子22设置有绕组，当有电流通过绕组时，在磁性部件磁场的作用下，绕组受到安培力的作用，在安培力的驱动下，转子22能够相对于定子21转动，从而转子能够驱动待驱动对象转动。具体地，电路板23能够随转子22相对于定子21转动。电路板23可以设置有至少两个霍尔元件24，由于在处理器计算摄像头组件的位置过程中，需要一个霍尔元件24作为参照基准，因此，需要至少两个霍尔元件24才能够计算出摄像头的当前位置。霍尔元件24能够用于采集电路板23的位置信息，并将数据发送给处理器，处理器可以安装于驱动装置2，也可以安装于具有驱动装置2的设备。处理器对霍尔元件24采集的信息进行处理以得到电路板23的转动角度，进而能过获知转子22的转动角度，根据转子22的转动角度能够计算出待驱动对象的转动角度，进而获知待驱动对象的当前位置。
如图2所示，在一种可能的实施方式中，当驱动装置2应用于摄像头装置时，为便于安装，驱动装置2通常还可以包括连接部件26以及转动部件25，转动部件25可以为轴承等转动件。具体地，将驱动装置2可以通过连接部件26与壳体1相对固定连接，转动部件25可以使驱动装置2的至少部分(转子22、电路板23等)能够相对于壳体1转动，从而更加便于驱动装置2驱动摄像头组件相对于壳体1转动，以使摄像头组件能够到达预设的位置。
如图3所示，在一种可能的实施方式中，定子21为磁环，磁环套设于转子22的外侧。磁环包括多个磁性段211，多个磁性段211相互连接围成磁环，各磁性段211的磁极为各磁性段211朝向转子22的一侧的磁极。如图3所示，在一种可能的实施方式中，箭头所示的方向为对应的磁性段211的磁感线方向，该磁性段211朝向转子22的一侧(即磁环的内侧)为S极，远离转子22的一侧(即磁环的外侧)为N极，则该磁性段211在磁环中的磁极可以被定义为S极。如图3所示，相邻磁性段211的磁极相反，通常情况下，S极的磁性段211的数量与N极的磁性段211的数量相等，从而能够使磁环中相邻的磁性段211的磁极相反。霍尔元件24包括第一霍尔元件和第二霍尔元件，在沿摄像头装置的高度方向的投影中，第一霍尔元件的投影范围到磁环的投影范围的中心的方向为L1，第二霍尔元件的投影范围到磁环的投影范围的中心的方向为L2，L1和L2之间夹角为α，其中，α＝90/P+(360/P)*n，其中，P为S极的磁性段211数量或N极的磁性段211的数量。n可以为0或正整数，*表示乘号。
驱动装置2的输出角度和驱动装置2的实际转动角度越接近形成线性关系，则驱动装置2的精度越高，当L1和L2之间的夹角满足α＝90/P+(360/P)*n时，驱动装置2的输出角度和驱动装置2的实际转动角度趋近于线性关系。
如图3所示，在一种可能的实施方式中，磁环包括19对磁性段211，即磁环有19个N极的磁性段211和19个S极的磁性段211围成，预先设置其中一个霍尔元件24的位置，P为19，n取0，则夹角α＝90/19+(360/19)*0≈4.737°，在加工时，工作人员可以根据夹角α的大小可以确定另一霍尔元件24的设置位置。处理器能够选择并检测符合条件的两霍尔元件24(在本实施例中为夹角度数为4.737°的两霍尔元件24)的信息并通过处理器的程序进行计算，得到摄像头组件的当前位置。
当两霍尔元件24按上述的方式设置于电路板23时，处理器能够根据霍尔元件24的信息计算出转子的位置，进而使处理器能够计算出待驱动对象的当前位置。
本申请实施例还提供了一种芯片***，芯片***可以设置于驱动装置2的处理器，芯片***用于采集霍尔元件24的数据，并通过预先录入芯片***的程序对霍尔元件24的数据进行加工，从而使处理器能够得出待驱动对象的位置。
当驱动装置2的转速低于其最大转速的10％时，芯片***采用反正切计算获得电路板23的转动角度。当驱动装置2的转速高于其最大转速的50％时，芯片***采用正交锁相环计算获得电路板23的转动角度。
角速度的融合公式为：θ＝f(ω)θarc+(1-f(ω))θpll。
其中f(ω)为转速ω的函数，具体函数如图4所示，θarc为处理器通过反正切计算的方式获得的角度，θpll为处理器通过正交锁相环计算得到的角度，θ为采用上述公式融合后的角度。
当驱动装置2的转速处于其最大转速的10％至50％之间时，处理器通过上述的角度融合公式将反正切计算得到的角度和正交锁相环计算得到角度进行融合计算，以得到在当前转速下，电路板23的转动角度，从而根据电路板23的转动角度获知转子22的角度，进而使处理器能够得到摄像头组件的当前位置。
当驱动装置2的转速处于其最大转速的10％至50％时，处理器可以通过上述的公式计算得到电路板23的角度，进而能够获知待驱动对象的转动角度并得到其当前位置。
处理器对于霍尔信号可以进行离线校正和在线校正，如图5所示，处理器的离线校正的具体步骤如下：
使用者控制***上电，并使驱动装置2工作，通过处理器下达指令，使得驱动装置2驱动摄像头组件转动一周，驱动装置2开环运行，处理器进入霍尔信号校正模式，使用者可以预设驱动装置2的工作时间。
通过处理器对霍尔信号进行采样，霍尔信号的波形图如图6所示，其中，纵坐标为电压值，横坐标为取样点，例如，1可以理解为第一个取样点，19可以理解为第19个取样点，使用者可以在一个正弦波信号的周期内，预先设置有多个取样点，处理器可以分别对各取样点的电压值进行测量，即在驱动装置2转动过程中，处理器对霍尔元件24位于不同位置时的电压值进行测量，即可时处理器得到霍尔信号的波形图，CH1表示示波器的通道一，即图6所示的波形图为驱动装置2的其中一个霍尔元件24的波形图(其他霍尔元件24的波形图由其他通道显示，图中未示出)。处理器通过比较每个电周期的霍尔信号，分别获取霍尔元件A的霍尔信号的最大值和最小值以及霍尔元件B的霍尔信号的最大值和最小值。
在摄像头组件转动一周的过程中，处理器计算的数据包括每一个电周期内，霍尔信号的直流偏移值OffsetA和OffsetB，霍尔信号的幅值转换系数K以及相位差φ。在获取以上数据后，驱动装置2可以驱动摄像头组件运动至预设的位置，或驱动装置2可以驱动摄像头组件以预设的速度转动预设的时间，以使摄像头组件到达指定位置，即摄像头装置进入正常工作状态，使用者可以根据需求通过驱动装置2驱动摄像头组件到达指定的位置。
在摄像头装置正常工作的过程中，在脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)载波周期内，处理器重新对霍尔信号进行采样，判断新的采样信号是否超出限幅值，即采样的霍尔信号是否位于一个电周期内的霍尔信号的最大值与最小值所形成的区间内。如果采样信号超出了该区间，则处理器对采样信号进行幅值修正(采样信号大于最大值时，取该区间的最大值，采样信号小于最小值时，取该区间的最小值)，在修正之后，处理器对直流偏移值和相位差进行校正。如果采样信号没有超出限幅值，则处理器直接进入对霍尔信号的直流偏移值和相位差进行校正的步骤。
在处理器完成霍尔信号的直流偏移值和相位差校正步骤后，处理器对转子22进行位置解算。在处理器完成对转子22的位置解算步骤后，当驱动装置2的工作时间未结束时，在处理器收到停机命令后(即摄像头组件到达指定位置)，处理器结束离线校正程序。当驱动装置2的工作时间未结束，且处理器未收到停机命令时，处理器控制程序返回至PWM载波周期内对霍尔信号进行采样的步骤，处理器继续运行程序，此时，摄像头组件处于运动状态，直至处理器收到停机命令(即摄像头组件到达指定位置)。当驱动装置2的工作时间结束且处理器未收到停机命令时，此时摄像头组件还未到达指定位置，处理器控制程序返回开始阶段，驱动装置2再次进行开环运行，处理器进入霍尔信号校正模式，直至处理器收到停机命令(即摄像头组件到达指定位置)。当处理器运行完离线校正程序(即处理器收到停机命令)，处理器保存离线校正参数。
在驱动装置2正常工作的过程中，当处理器完成对霍尔信号的采样以及对霍尔信号的直流偏移值、相位差校正后，处理器对转子22进行位置解算，以使处理器获取转子22的当前位置，从而使处理器能够得到驱动装置2的转动角度。
当摄像头装置正常工作时，处理器进行转子22位置解算步骤，转子位置解算的流程如图7所示，如图7中Hall信号校正左侧部分所示，处理器进行的在线校正参数搜索步骤包括处理器计算直流偏移值、霍尔信号幅值、幅值转换系数K和相位差φ的过程。以霍尔元件A为例，在线校正参数计算公式如下所示：
在摄像头组件运动的过程中，处理器通过霍尔信号的波形图得到霍尔元件A的霍尔信号的最大值HallRawAMax和最小值HallRawAMin。
霍尔元件A的直流偏移值OffsetA的计算步骤为：
OffsetA＝(HallRawAMax+HallRawAMin)/2。
霍尔元件A的霍尔信号幅值HallAAmp的计算步骤为：
HallAAmp＝HallRawAMax–HallRawAMin。
同理处理器可以计算得到霍尔元件B的直流偏移值OffsetB和霍尔信号幅值HallBAmp。
幅值转换系数HallK的计算公式为：HallK＝HallAAmp/HallBAmp。
相位差的计算公式为：φ＝t/T0*2π，其中，T0为霍尔信号的周期，t为霍尔元件A的霍尔信号超前霍尔元件B的霍尔信号的时间。
HallRawA和HallRawB为霍尔信号的采样值，正交信号HallA和HallB的计算公式如图8所示。
如图7(Hall信号校正的右侧部分)所示，在处理器计算正交锁相环角度值时，使用者可以预先设定初始角度值θpll，处理器将hallB与cosθpll的乘积减去hallA与sinθpll的乘积以得到霍尔信号角度误差信号ε(t)，处理器将ε(t)带入调节器PI得到霍尔信号角速度误差信号Δω，具体计算过程为：Δω＝Kp*ε(t)+Ki*∫ε(t)dt，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数。处理器再将Δω与霍尔信号角速度初始值ω0相加即可得到实时的霍尔信号角速度值ω’，处理器对ω’求积分即可得到新的θpll，即正交锁相环角度值，在处理器进行下一次计算时，计算过程用到的θpll为上一次计算所的到的θpll。
处理器反正切角度值的计算过程为arc(Va/Vb)，其中，Va为霍尔元件A的电压值，Vb为霍尔元件B的电压值。
通过上述计算，处理器可得到θpll和θarc，将二者带入前述的角速度融合公式，即可使处理器得到融合后的角度θ，即驱动装置2的转速处于其最大转速的10％至50％的状态下，驱动装置2转动的角度，进而使处理器能够得到驱动装置2驱动摄像头组件的转动角度，从而使处理器得到摄像头组件的当前位置。
如图9所示，处理器的在线校正具体步骤为：使用者控制***上电，处理器运行离线校正步骤，在处理器完成离线校正步骤后，驱动装置2进入闭环驱动模式，此时，摄像头装置处于正常工作状态，即驱动装置2能够驱动摄像头组件到达指定的位置，或，驱动装置2驱动摄像头组件以预设的速度运动预设的时间。
在驱动装置2驱动摄像头组件运动的过程中，在PWM载波周期内，处理器对霍尔信号进行采样。
校正周期T可以由使用者预先设定，例如T可以为一小时、两小时等，使用者可以根据实际情况进行选取T的具体数值。当控制时间达到校正周期T且驱动装置2转动完成一个完整的机械周期(通常为转动360°)时，处理器对霍尔信号的直流偏移值和相位差进行校正。如果控制时间未达到校正周期和/或驱动装置2未转动一个完整的机械周期，则处理器控制程序返回至开始阶段，驱动装置2重新进入闭环驱动模式。如果控制时间达到校正周期且驱动装置2转动一个完整的机械周期，则处理器控制程序进入下一步。
处理器进行直流偏移值和相位差校正，并更新校正参数。在处理器更新过校正参数后，如果处理器未收到停机命令，则处理器控制程序返回开始阶段，驱动装置2重新进入闭环驱动模式。如果处理器收到停机命令，则处理器结束程序，驱动装置2停止驱动摄像头组件。
通过这样的方式能够使处理器对驱动装置2的校正参数进行更新，本申请实施例所提供的驱动装置2可以通过处理器对驱动装置2进行离线校正和在线校正，处理器通过在线校正能够提升驱动装置2的校正精度，从而提升驱动装置2的位置精度。同时，处理器的在线校正还能够对驱动装置2的校正参数进行时时补偿，降低外界因素对于驱动装置2运动精度的影响。例如，当外界的温度发生变化时，温度容易对驱动装置2的运动精度造成影响，此时，可以通过处理器的在线校正程序对驱动装置2进行时时校正，以降低温度对于驱动装置2的运动精度的影响，提升驱动装置2的运动精度。
如图10所示，在一种可能的实施方式中，定子21为磁环，转子22为金属部件，转子22设置有轮齿结构221，通过在转子22设置轮齿结构221能够便于在转子22设备绕组。
在一种可能的实施方式中，转子22的轮齿结构221为等齿宽轮齿结构221。
这样的设计能够使绕组的分布更加均匀，提升绕组在受到安培力的作用时对于转子22驱动的稳定性。
绕组可以采用并联或串联的方式绕设在转子22，具体地绕设方式可以根据实际情况进行选择。
如图10所示，在一种可能的实施方式中，摄像头装置可以具有连接部件26，具体地，连接部件26可以为连接轴，连接轴可以沿摄像头组件的高度方向设置，转动部件25套设于连接轴的外侧，转子22和电路板23分别通过转动部件25与连接轴连接，转动部件25可以选用轴承，转子22和电路板23可以围绕连接轴转动。
通过这样的设计能够便于转子22和电路板23相对于壳体1转动，转子22和电路板23通过轴承安装于连接轴能够降低转子22和电路板23在转动过程中受到的磨损，延长转子22和电路板23的使用寿命。
本申请实施例所提供的驱动装置2通过电磁的方式进行驱动，可以减少定子21与转子22之间的相互接触，以减低驱动装置2在运动过程中定子21和转子22的摩擦，降低定子21和转子22的在工作工程中受到的磨损，以延长电机的使用寿命。
相较于传统的带轮传动的电机，本申请实施例所提供的驱动装置2转子22在运动时受到的阻力较小，因此，本申请实施例所提供的驱动装置2在工作时可以提供更大的驱动力以及更高的转速，经实际实验，本申请实施例所提供的驱动装置2的转速每秒可达800°。
如图11所示，附图为本申请实施例所提供的驱动装置2的拟真示意图，该图的横坐标为时间，纵坐标为转动角度，本申请实施例所提供的驱动装置2的定位误差小于0.1°，角度稳态波动小于0.3°，因此，本申请实施例所提供的驱动装置2的定位精度较高，更加符合实际的使用需求。
如图12所示，附图为本申请实施例所提供的驱动装置2的拟真示意图，该图的横坐标为时间，纵坐标为转速，本申请实施例所提供的驱动装置2的相应速度相较于传动的带轮传动电机的相应速度更快，更加符合实际的使用需求。
本申请实施例提供了一种摄像头装置，在一种可能的实施方式中，摄像头装置的驱动装置2可以包括第一驱动装置3和第二驱动装置4，其中，第一驱动装置3用于驱动摄像头组件围绕摄像头组件的高度方向转动，第二驱动装置4用于驱动摄像头组件围绕摄像头组件的宽度方向转动，在使用的过程中，可以通过第一驱动装置3与第二驱动装置4进行配合，以使摄像头组件能够转动，以使摄像头组件能够从不同角度采集视频信息。驱动装置2驱动摄像头组件的转动方向可以根据实际情况进行设置，摄像头组件的实际转动方向包括但不仅限于上述的方向。
在此需要说明的是，本申请实施例所提供的驱动装置2的应用领域包括但不仅限于这摄像头装置，其他需要在运动过程中对位置进行检测的设备均可采用本申请实施例所提供的驱动装置2。
如图13所示，在一种可能的实施方式中，第一驱动装置3可以包括第一转子32、第一定子31和第一电路板33，其中，第一电路板33设置有第三霍尔元件34和第四霍尔元件35。第一定子31与壳体1固定连接，第一转子32通过转动部件25安装于壳体1，且能够相对于第一定子31转动，第一电路板33能够随第一转子32转动。具体地，第一定子31和第一转子32中，一者为磁性部件，另一者的材料可以为金属。在一种可能的实施方式中，第一定子31为磁性部件，第一转子32为金属部件，金属部件绕设有绕组，当绕组中有电流通过时，在磁性部件所产生的磁场以及绕组内部电流的共同作用下，产生安培力，安培力能够驱动金属部件(即第一转子32)相对于磁性部件(即第一定子31)转动，从而驱动摄像头组件转动。当需要对摄像头组件的当前位置进行检测时，可以通过采集第三霍尔元件34和第四霍尔元件35数据，并将数据发送至处理器，处理器内部录有相应的程序，通过第三霍尔元件34和第四霍尔元件35的数据计算得出摄像头组件的当前位置。
由于第一电路板33随第一转子32转动，因此通过第三霍尔元件34和第四霍尔元件35能够通过第三霍尔元件34和第四霍尔元件35检测而出第一电路板33的转动角度，进而获知第一转子32的转动角度，根据第一转子32的转动角度，可以得出摄像头组件的转动角度，进而是处理器能够计算出摄像头组件的当前位置。且相较于采用加速度计、陀螺仪、姿态角度传感器等多个检测部件对摄像头组件的位置进行检测的方案，本申请实施例所提供的采用第三霍尔元件34和第四霍尔元件35具有成本较低、部件较少的优点，这样的设计减小第一驱动装置的3的体积，从而能够节省摄像头装置的内部空间，有利于设计人员优化摄像头装置的结构以减小摄像头装置的整体体积。
具体地，磁环的磁性段211的数量大于第一转子32的轮齿数。
当磁环的磁性段211的数量小于轮齿数时，第一转子32仅能够沿一个方向转动，导致第一驱动装置3仅能够驱动摄像头组件单向转动，不便于实际使用。
如图14所示，在一种可能的实施方式中，连接部件26可以为连接轴，具体地，连接轴具有通孔，即连接轴可以为中空结构，摄像头装置的线缆(图中虚线所示)可以穿过空心连接轴，进入摄像头装置内部。具体地，线缆的部分与电路板23相对固定连接，当驱动装置2驱动摄像头组件转动时，各线缆随电路板23一同转动，从而能够降低在摄像头组件转动的过程中，因部分线缆发生转动，部分线缆未发生转动导致各线缆之间相互缠绕的可能，同时还能够减少电路板23与线缆之间的相对运动，从而减少线缆的磨损，减低线缆出现断裂的可能。
如图15所示，在一种可能的实施方式中，第二驱动装置4包括第二定子41、第二转子42和第二电路板43，第二定子41安装于壳体1(图中所示的壳体1为整机壳体的一部分)，第二电路板43与第二转子42可以通过转动部件25安装于壳体1，第二电路板43能够随第二转子42相对于第二定子41转动。第二电路板43设置有第五霍尔元件44和第六霍尔元件45，第五霍尔元件44和第六霍尔元件45用于采集第二电路板43的位置信息，处理器通过收集第五霍尔元件44和第六霍尔元件45的数据，并通过预先录入的算法可以计算出第二电路板43的转动角度，从而使处理器能够根据第二电路板43的转动角度得到第二转子42的转动角度，并根据第二转子42的转动角度获取第二驱动装置4驱动摄像头组件的转动角度，进而获取摄像头组件的位置信息。
摄像头装置可以设置有多个驱动装置2，例如，摄像头装置可以设置有第一驱动装置3和第二驱动装置4，第一驱动装置3和第二驱动装置4可以分别用于驱动摄像头组件沿不同方向转动。在一种可能的实施方式中，第一驱动装置3可以用于驱动摄像头组件围绕竖直方向转动，第二驱动装置4可以用于驱动摄像头组件围绕水平方向转动，二者能够相互配合，从而使摄像头组件能够从不同的角度进行拍摄，更加符合实际的使用需求。本申请实施例所提供的摄像头装置通过采用霍尔元件24对于摄像头组件的位置信息进行采集，能够减少加速度计、陀螺仪等位置检测装置的使用，不仅节省了摄像头装置的内部空间，还节约了整体成本，更加符合实际的使用需求。
本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备可以包括以上任一实施例中所涉及的摄像头装置，该电子设备可以是用于拍摄待拍摄对象的监控设备或摄像设备，电子设备可以是球形摄像机，例如7寸的球形监控摄像机，或，电子设备可以是放置于桌面、电视旁等位置的家用的全景监控设备等。在此需要说明的是，本申请实施例所提供的电子设备包括但不仅限于以上所提到的实施例，其他具有两自由度的监控设备或摄像设备均可采用本申请实施例所提供的方案。
需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。

Claims (40)

1.一种驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：
定子；
转子，所述转子能够相对于所述定子转动；
电路板，所述电路板设置有第一霍尔元件和第二霍尔元件；
芯片***，所述芯片***用于采集所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件的信息；
所述定子与所述转子套接，且所述定子和所述转子中的一者为磁性部件，另一者为导体部件，所述磁性部件包括多个磁性段，相邻所述磁性段的磁极相反；
在所述驱动装置沿其高度方向的投影范围中，所述第一霍尔元件的投影范围到所述磁性部件的投影范围的中心的方向为L1，所述第二霍尔元件的投影范围到所述磁性部件的投影范围的中心的方向为L2，LI与L2之间具有预设的夹角；
所述夹角的度数为90/P+(360/P)*n，其中，P为S极的所述磁性段的数量或N极的所述磁性段的数量，n为0或正整数，*表示乘号。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述定子为所述磁性部件，所述转子为金属部件；
所述定子为环形，且所述定子套设于所述转子的外侧。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述转子具有轮齿结构，所述轮齿结构用于设置绕组。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述轮齿结构为等齿宽轮齿结构。
5.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述绕组的设置方式为串联或并联。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括连接部件和转动部件，所述转子和所述电路板通过所述转动部件与所述连接部件连接。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述连接部件为具有通孔，所述驱动装置的线缆沿所述通孔设置，且与所述电路板固定连接。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，当所述驱动装置的速度小于其最大转速的10％时，所述芯片***采用反正切方式计算所述转子的转动角度。
9.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述反正切方式的计算公式为：θarc＝arc(Va/Vb)，其中，所述θarc为所述驱动装置转动的角度，Va为所述第一霍尔元件的电压值，Vb为所述第二霍尔元件的电压值。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，当所述驱动装置的速度大于其最大转速的50％时，所述芯片***采用正交锁相环方式计算所述驱动装置的转动角度。
11.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，所述正交锁相环方式包括计算霍尔信号角度误差信号。
12.根据权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述霍尔信号角度误差信号的计算方式为：预先设定初始角度值，所述第一霍尔元件的正交信号与所述初始角度值的正弦值的乘积减去所述第二霍尔元件的正交信号与所述初始角度值的余弦值的乘积。
13.根据权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述正交锁相环方式还包括计算霍尔信号角速度误差信号。
14.根据权利要求13所述的驱动装置，其特征在于，所述霍尔信号角速度误差信号的计算方式为：将所述霍尔信号角度误差信号带入调节器得到所述霍尔信号角速度误差信号，计算公式为：Δω＝Kp*ε(t)+Ki*∫ε(t)dt，其中，Δω为所述霍尔信号角速度误差信号，ε(t)为霍尔信号角度误差信号，Kp为比例系数，Ki为积分系数。
15.根据权利要求13所述的驱动装置，其特征在于，所述正交锁相环方式还包括计算实时霍尔信号角速度值。
16.根据权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，所述实时霍尔信号角速度值的计算方式为：将所述霍尔信号角速度误差信号与霍尔信号角速度初始值相加，得到所述实时霍尔信号角速度值。
17.根据权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，所述正交锁相环方式还包括对所述实时霍尔信号角速度值求积分，得到所述驱动装置的转动角度。
18.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，当所述驱动装置的转速大于等于其最大转速的10％且小于等于其最大转速的50％时，所述芯片***采用角速度融合的方式计算所述驱动装置的转动角度。
19.根据权利要求18所述的驱动装置，其特征在于，所述角速度融合的计算公式为：θ＝f(ω)θarc+(1-f(ω))θpll，其中f(ω)为转速ω的函数，θarc为反正切计算获得的角度，θpll为正交锁相环计算得到的角度，θ为所述驱动装置转动的角度。
20.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述芯片***还包括离线校正程序。
21.根据权利要求20所述的驱动装置，其特征在于，所述离线校正程序包括：所述驱动装置驱动待驱动对象转动一周，所述芯片***控制所述驱动装置进入开环运行模式，所述芯片***进入霍尔信号校正模式，所述芯片***获取霍尔信号的直流偏移值和相位差。
22.根据权利要求21所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***获取霍尔信号的直流偏移值和相位差之后，所述驱动装置进入正常工作模式，所述芯片***在脉冲宽度调制载波周期内对霍尔信号进行采样。
23.根据权利要求22所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***在脉冲宽度调制载波周期内对霍尔信号进行采样后，所述芯片***判断采样信号是否超出限幅值，如果采样信号超出限幅值，则所述芯片***对采样信号进行修正后，所述芯片***对直流偏移值和相位差进行校正；
如果所述采样信号没有超出限幅值，则所述芯片***对直流偏移值和相位差进行校正。
24.根据权利要求23所述的驱动装置，其特征在于，所述芯片***对采样信号的修正步骤包括：
当采样信号大于限幅值的最大值时，将所述采样信号修正为限幅值的最大值；
当采样信号小于限幅值的最小值时，将所述采样信号修正为限幅值的最小值。
25.根据权利要求23所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***对直流偏移值和相位差进行校正后，所述芯片***进行转子位置解算。
26.根据权利要求25所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***进行转子位置解算后，所述芯片***判断所述驱动装置的工作时间是否结束；
当所述驱动装置的工作时间未结束时，所述芯片***控制所述驱动装置进入开环运行，且所述芯片***返回至进入霍尔信号校正模式步骤；
当所述驱动装置的工作时间结束时，所述芯片***检测收到停机命令，如果所述芯片***收到停机命令，所述离线校正程序结束，如果所述芯片***未收到停机命令，则所述芯片***控制所述离线校正程序返回至在脉冲宽度调制载波周期内对霍尔信号进行采样步骤。
27.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述芯片***包括在线校正程序。
28.根据权利要求27所述的驱动装置，其特征在于，所述在线校正程序包括获取霍尔信号离线校正参数。
29.根据权利要求28所述的驱动装置，其特征在于，在所述在线校正程序包括获取霍尔信号离线校正参数后，所述芯片***控制所述驱动装置进入闭环驱动模式。
30.根据权利要求29所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***控制所述驱动装置进入闭环驱动模式后，所述芯片***在脉冲宽度调制载波周期内对霍尔信号进行采样。
31.根据权利要求30所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***在脉冲宽度调制载波周期内对霍尔信号进行采样后，所述芯片***判断控制时间是否到达校正周期且所述驱动装置是否转动一个完整的机械周期；
当控制时间未到达校正周期和/或所述驱动装置未转动一个完整的机械周期时，所述芯片***控制所述在线校正程序返回至所述驱动装置进入闭环驱动模式的步骤；
当控制时间到达校正周期且所述驱动装置转动一个完整的机械周期时，所述芯片***对直流偏移值和相位差进行校正。
32.根据权利要求31所述的驱动装置，其特征在于，在所述芯片***对直流偏移值和相位差进行校正后，所述芯片***更新校正参数。
33.根据权利要求32所述的驱动装置，在所述芯片***更新校正参数后，所述芯片***检测是否收到停机命令，如果所述芯片***收到停机命令，则所述芯片***结束所述在线校正程序，如果所述芯片***为收到停机命令，则所述芯片***控制所述在线校正程序返回至所述芯片***控制所述驱动装置进入闭环驱动模式步骤。
34.一种驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：
壳体；
定子，所述定位安装于所述壳体；
转子，所述转子能够相对于所述定子转动；
电路板，所述电路板设置有第一霍尔元件和第二霍尔元件；
芯片***，所述芯片***用于采集所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件的信息；
连接部件，所述连接部件与所述壳体连接，用于安装所述转子和所述电路板，且所述连接部件与所述壳体连接；
所述定子为磁性部件，所述转子为金属部件，所述定子为19个S极磁性段和19个N及磁性段构成的环形结构，相邻的所述磁性段的磁极相反，且所述定子套设于所述转子外侧；
在所述驱动装置沿其高度方向的投影范围中，所述第一霍尔元件的投影范围到所述磁性部件的投影范围的中心的方向为L1，所述第二霍尔元件的投影范围到所述磁性部件的投影范围的中心的方向为L2，LI与L2之间的夹角为4.737°；
所述转子具有用于设置绕组的轮齿结构；
所述转子和所述电路板通过转动部件安装于所述连接部件，所述连接部件为中空结构，所述驱动装置的线缆穿过所述连接部件与所述电路板固定连接；
所述芯片***包括离线校正程序和在线校正程序。
35.一种摄像头装置，其特征在于，所述摄像头装置包括摄像头组件和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述摄像头组件相对于所述摄像头装置的壳体转动；
其中，所述驱动装置为权利要求1至34中任一项所述的驱动装置。
36.根据权利要求35所述的摄像头装置，其特征在于，所述摄像头组件包括多个所述驱动装置，各所述驱动装置用于驱动所述摄像头组件沿不同方向相对于所述摄像头装置的壳体转动。
37.根据权利要求36所述的摄像头装置，其特征在于，所述驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置；
所述第一驱动装置用于驱动所述摄像头组件围绕竖直方向转动；
所述第二驱动装置用于驱动所述摄像头组件围绕水平方向转动。
38.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备用于拍摄或监控待拍摄对象；
其中，所述电子设备包括如权利要求35至37中任一项所述的摄像头装置。
39.根据权利要求38所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为球形摄像机。
40.根据权利要求38所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为全景监控设备。
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