CN100474103C - 云台智控摄像头 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种基于网络的视讯终端产品，具体为一种云台智控摄像头。其结构包括一个与PC机连接的云台控制板，云台控制板与一个水平马达连接，由垂直马达驱动的摄像头设置在水平马达上方，在水平马达与垂直马达之间设有滑环结构，使产品能够实现360°水平任意匀速旋转，从根本上攻克了捕捉图像出现死角和点振旋转出现图像抖动的二大难题。另外，本发明增加了内置音频采集和控制程序，在捕捉图像的同时也能够捕捉环境声音，使产品的用途得以大大的提高。在网络棋类比赛防作弊、网络视频监控、网络视讯教学等多方位的运用得以充分体现。

Description

云台智控摄像头

技术领域

本发明属于一种基于网络的视讯终端产品，具体为一种云台智控摄像头。

背景技术

在当前市场上销售的云台摄像头可随意控制其上下左右的旋转；可进行自动巡航。云台摄像头是基于前固定式摄像头的升级产品，加入单片机、马达实现上下左右旋转。其缺陷是：产品的成像分辨率低，只有30万象素；采用USB1.1接口，图像传送速度慢，不能够达到图像效果最佳清晰度；镜头都采用1/3的普通镜头，最大捕捉图像距离为10米；该类产品是固定式焦距，无变焦功能；该类产品只能实现270°水平旋转，会有死角无法捕捉到图像，而且缺乏语音捕捉功能；现有产品的旋转采用点振式旋转方式，图像易出现抖动；现有产品内骨架采用五金件，易生锈；马达采用硬塑料材料，易出现滑牙。

发明内容

本发明的目的是针对现有市场上的云台摄像头技术上的缺陷，在保全原有摄像头主要功能特点的基础之上，提供一种能够实现360°水平任意匀速旋转，成像质量高，抗干扰能力强，制造成本低的云台智控摄像头。

本发明的技术方案如下：一种云台智控摄像头，包括一个与PC机连接的云台控制板，云台控制板与一个水平马达连接，由垂直马达驱动的摄像头设置在水平马达上方，在水平马达与垂直马达之间设有滑环结构，该滑环结构包括置于绝缘滑环外框架内的圆环状的上转动滑片和下转动滑片，在下转动滑片的上端面或者上转动滑片的下端面设有两个可导电的凸点，上转动滑片和下转动滑片均由导电材料制成并焊接有连接线，上转动滑片和下转动滑片均套装在空心轴上，并通过空心轴端部的边缘定位，水平马达转轴从空心轴中穿过。

如上所述的云台智控摄像头，其中，滑环结构可以由多组套在空心轴上的上、下转动滑片叠加而成。

如上所述的云台智控摄像头，其中，转动滑片上焊接的连接线内芯材料为铜，在铜线的外面涂有一层频闭油，外层为塑胶外皮。

如上所述的云台智控摄像头，其中，云台控制板中设有0331AT89C2051-24SI型控制芯片，控制芯片内植有上下左右程序来发送指令到KA3100N238型马达驱动芯片，马达驱动芯片分别连接水平马达和垂直马达，以控制水平马达和垂直马达转动，云台控制板上还设有MIC。

如上所述的云台智控摄像头，其中，云台控制板与摄像头控制板连接，摄像头控制板设有STK1135型主控芯片DSP，摄像头控制板采用USB2.0高速端口。

本发明的有益效果在于：云台智控摄像头采用了高精密度滑环技术，使产品能够实现360°水平任意匀速旋转，从根本上攻克了捕捉图像出现死角和点振旋转出现图像抖动的二大难题，在滑环转接线中，增加了抗干扰、频闭技术，使图像传输中不受滑片的干扰；本产品采用了高处理性能的图像处理芯片，使图像分辨度达到130万象素，并采用了USB2.0高速端口，使图像传输速率更加快捷，传输帧率达到30帧/秒，达到高保帧的图像质量；本产品增加了内置音频采集和控制程序，在捕捉图像的同时也能够捕捉环境声音，使本产品的用途得以大大的提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为滑环结构示意图。

图3为下转动滑片俯视图。

图4为多层转动滑片叠加的滑环结构示意图。

图5为本发明的控制原理图。

图6为云台系统电路原理图。

图7为本发明应用于网络棋类比赛防作弊系统的原理图。

图8为本发明应用于网络棋类三项棋视讯教学互动广播系统的原理图。

图中，1.摄像头控制板  2.摄像头  3.滑环  4.咪头  5.云台控制板  6.垂直马达  7.水平马达  8.水平马达转轴  9.云台上壳  10.塑胶圆片  11.螺钉  12.连接线 A  13.连接线 B  14.上转动滑片  15.下转动滑片  16.凸点  17.滑环外框架  18.空心轴

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，云台智控摄像头包括一个与PC机连接的云台控制板5，云台控制板5与一个水平马达7连接，由垂直马达6驱动的摄像头2设置在水平马达7上方，在水平马达7与垂直马达6之间设有滑环结构3。滑环3置于云台上壳9上部圆形凸起结构的内侧，滑环3下部设有一塑胶圆片10压住滑环的底面，用螺钉11锁紧，使滑环的外部固定住，然后将水平马达转轴8穿过滑环中间的中心轴18；连接线A在滑环的外部，通过滑环中的滑片导电与连接线B通电。

如图2、图3所示，滑环结构包括置于绝缘滑环外框架12(高硬度塑胶)内的圆环状的上转动滑片14和下转动滑片15(铜料)，上转动滑片14和下转动滑片15均由导电材料制成并焊接有连接线，上转动滑片14和下转动滑片15均套装在空心轴18上，并通过空心轴18端部的边缘定位，在下转动滑片15的上端面或者上转动滑片14的下端面设有两个可导电的凸点16，本实施例的凸点设置在下转动滑片15的上端面，凸点材料为铜簧片。如图4所示，滑环结构可以由多组套在空心轴18上的上、下转动滑片叠加而成，本实施例中共有8组，其中5组的上转动滑片的连接线与摄像头控制板连接，3组的上转动滑片的连接线与垂直马达连接。当转动一端空心轴时，另一端为静止状态，两端滑片仍在连接状态，仍为导电状态，达到可对转、可同转、可任意转动功能，线数越多，叠加的片数越多。本技术中连接线采用抗干扰、频闭材料，其内芯材料为铜，在铜线的外面涂有一层频闭油，外层为塑胶外皮，而且在滑环的滑片是也采用了耐磨抗高温原料，从而让滑环在转动中不会发热，防止干扰图相。连接线的引出段先在一个抗干扰磁环上缠绕后，再与其它设备连接。

当PC机连接USB线发送左右旋转或上下转动指令到云台控制板后，云台控制板的主控芯片在通过电路整合后，来指令马达左右旋转；摄像头控制板在镜头感光后将收集视频信号传送给PC机，同时咪头将收集的语音信号通过云台控制板传送到PC。图中摄像头控制板的线路也是通过云台控制板传到PC，图1中云台控制板和摄像头控制及垂直马达连接就是通过滑环来转接数据线，从而实现水平360度旋转功能。

本发明云台智控摄像头的控制原理如图所示，其电性能参数见表1，云台智控摄像头SENSOR将外界的光信号转换电信号后送给DSP，DSP将SENSOR传过来的信号经过处理后传给PC还原成图像；PC将控制信号传给控制芯片DSP，控制芯片DSP识别此信号后控制马达驱动去驱动马达做相应的动作；同时咪头也会将收集到的语音信号传送给DSP，DSP将信号通过电路处理后，将声音传送到PC机连接的音箱或者是耳机。

表1

 

控制/视频接口	USB2.0接口
		转动范围	左右360°/上下60°
转动速度	左右8°/步、上下6°/步
		图像传感器	1/3”CMOS芯片
捕获幅面	800×600 640×480  352×288  320×240  176×144  160×120
		帧率	视屏 格式30帧/秒
调焦范围	20mm至极远
		视野远度	50mm-到无限远
摄像头控制	色彩饱和度、对比度、边缘增强、伽马表可调
		白平衡曝光控制	自动，手动
兼容性	遵守USB2.0标准，即插即用
		工作温度	0～40℃
功耗	DC5V/350mA
		外形尺寸	116×110×112mm
重量	约300g

本发明云台系统电路实现方法如图6所示，图中摄像头控制板中采用130像素USB2.0方案，美光360+主控芯片DSP(STK1135)，SENSOR(美光360)感光芯片将外界的光信号转换电信号后送给主控芯片DSP(11350)，然后通过电路整合后，来呈现图像；图中云台控制板中，控制芯片(0331 AT89C2051-24S1)中植有上下左右程序来发送指令到马达驱动芯片，马达驱动芯片(KA3100 N238)来控制水平马达和垂直马达转动，DSP同时处理MIC采集的外界声音。

如图7所示，本发明可应用于网络棋类比赛防作弊系统。网络棋类比赛为三方视讯通信，二为参赛选手和一名裁判员，三个信息点为三台PC机，分别在三个不同的地点或同一个地点，三台PC机分别接入云台智控摄像头，通过宽带互联网接至网络棋类比赛平台的比赛室，在比赛过程中，裁判员可对二为参赛选手的摄像头进行控制和语音的捕捉，若发现参赛选手的周围有其他人旁观或给予指导，裁判员有权终止比赛，取消违例选手的比赛资格和成绩，从而达到网络棋类比赛的防作弊的功能。

如图8所示，本发明可应用于网络棋类三项棋视讯教学互动广播系统。视讯教学互动广播是一点对多点的视讯通信形式，在特有的教学界面中，有二个镶嵌式的视频窗口，一个是教师的图像，一是学生的图像，在每个教室中可设定有59名学生同时上课，教师为一个信息点，59名学生为59个信息点，每个信息点都接入视讯智控摄像头，通过宽带互联网接至视讯教学互动广播平台的教室，在授课中，教室在讲课的过程中，学生是在听课，在教师提问的过程中，学生可申请回答问题，教师可按照先后顺序指定学生回答问题，回答问题的学生的视频将会出现在教学界面的视窗中，全过程都是广播的形式，其他的58名学生都能够看到整个提问回答的全过程。教师在授课过程中，可以随时进入到每个学生的信息点终端，控制学生的摄像头观察学生听课的情况和环境。该项运用也可在其他的网络教学中使用。

Claims (7)

1.一种云台智控摄像头，包括一个与PC机连接的云台控制板(5)，云台控制板(5)与一个水平马达(7)连接，由垂直马达(6)驱动的摄像头(2)设置在水平马达(7)上方，其特征在于：在水平马达(7)与垂直马达(6)之间设有滑环结构(3)，该滑环结构包括置于绝缘滑环外框架(17)内的圆环状的上转动滑片(14)和下转动滑片(15)，在下转动滑片(15)的上端面或者上转动滑片(14)的下端面设有两个可导电的凸点(16)，上转动滑片(14)和下转动滑片(15)均由导电材料制成并焊接有连接线(12、13)，上转动滑片(14)和下转动滑片(15)均套装在空心轴(18)上，并通过空心轴(18)端部的边缘定位，水平马达转轴(8)从空心轴(18)中穿过。

2.如权利要求1所述的云台智控摄像头，其特征在于：滑环结构可以由多组套在空心轴上的上、下转动滑片叠加而成。

3.如权利要求1或2所述的云台智控摄像头，其特征在于：转动滑片上焊接的连接线内芯材料为铜，在铜线的外面涂有一层频闭油，外层为塑胶外皮。

4.如权利要求1或2所述的云台智控摄像头，其特征在于：云台控制板中设有0331 AT89C2051-24SI型控制芯片，控制芯片内植有上下左右程序来发送指令到KA3100 N238型马达驱动芯片，马达驱动芯片分别连接水平马达和垂直马达，以控制水平马达和垂直马达转动。

5.如权利要求4所述的云台智控摄像头，其特征在于：云台控制板上还设有MIC。

6.如权利要求1或2所述的云台智控摄像头，其特征在于：云台控制板与摄像头控制板连接，摄像头控制板设有STK1135型主控芯片DSP。

7.如权利要求6所述的云台智控摄像头，其特征在于：摄像头控制板采用USB2.0高速端口。

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