CN101907217B - 高精度定位云台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度定位云台。包括水平旋转台和垂直旋转台以及水平驱动电动机、垂直驱动电动机和控制器，所述控制器包括电源单元、数据通信电路、控制单元和电机驱动单元，其特征在于：所述控制单元包括数据处理单元、实时经纬度存储器、定位经纬度存储器和比较器。由于本发明设置了实时经纬度存储器、定位经纬度存储器和比较器，控制中心可以通过发出含有水平旋转台和垂直旋转台最终定位经纬度的信息，为了提高可靠性，还可以连续发若干次，本云台控制器只要有一次接收到该最终定位经纬度后，经过比较器比较后控制水平驱动电动机和垂直驱动电动机工作，就能到达相应的经纬度位置，提高了高精度定位云台的测量精度和可靠性。

Description

高精度定位云台

技术领域

本发明涉及一种高精度定位云台。

背景技术

云台是安装、固定摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，用于对大范围进行扫描监视，扩大摄像机的监控范围，被广泛地应用在安防监控设备中。云台上通常装水平旋转台和垂直旋转台以及两个电动机和控制器。这两个电动机一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。控制器接收远处控制中心发出的控制信号，两个电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心的操纵下跟踪监视对象。但是目前的控制中心发出的控制信号大多是以动作指令的方式发出，即发出的信号是“上旋转、下旋转、左旋转或右旋转”等，比如要控制云台左旋转至某个位置需连续发出足够多个“左旋转”的指令，使控制云台左旋转到位。这种方式的弊端是由于网络存在延时的原因，以及外界的干扰造成控制信号的部分丢失，会导致旋转不到位，定位不准确的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制可靠、定位准确的高精度定位云台。

为实现上述目的，本发明所采取的技术解决方案是：

一种高精度定位云台，包括水平旋转台、垂直旋转台、水平驱动电动机、垂直驱动电动机和控制器，所述控制器包括电源单元、数据通信电路、控制单元和电机驱动单元，其特征在于：所述控制单元包括数据处理单元、实时经纬度存储器、定位经纬度存储器和比较器，所述实时经纬度存储器用于存储当前水平旋转台和垂直旋转台的位置信息，所述定位经纬度存储器用于存储经数据通信电路接收的从控制中心发送过来的水平旋转台和垂直旋转台最终定位经纬度信息，所述比较器用于分别比较实时经纬度存储器与定位经纬度存储器中的经度值和纬度值的大小，所述数据处理单元根据比较器的比较结果输出控制信号经电机驱动单元控制水平驱动电动机和垂直驱动电动机的工作状态，所述水平旋转台包括一个圆筒形底座和一个旋转平台，所述圆筒形底座的筒底设有一圈内齿环，筒底上内齿环的中心位置设有轴承，所述旋转平台为圆盘形，中心设有固定中心轴，旋转平台为圆盘形通过固定中心轴安装在轴承上，在所述旋转平台上与内齿环相配的位置固定设有水平驱动电动机，水平驱动电动机的转轴上设有齿轮与所述内齿环啮合；所述垂直旋转台包括一个固定支架和摄像头安装支架，所述固定支架固定在旋转平台上，所述固定支架设有两个相互平行且与旋转平台旋转面垂直的立壁，所述两个立壁上对称各设有一个轴孔，所述摄像头安装支架上对称设有一对枢轴并可转动地安装在所述轴孔中，所述垂直驱动电动机设置在立壁上，所述垂直驱动电动机的转轴与枢轴之间设有啮合的齿轮副。

与现有技术相比较，由于本发明设置了实时经纬度存储器、定位经纬度存储器和比较器，控制中心可以通过发出含有水平旋转台和垂直旋转台最终定位经纬度的信息，为了提高可靠性，还可以连续发若干次，本云台控制器只要有一次接收到该最终定位经纬度后，经过比较器比较后控制水平驱动电动机和垂直驱动电动机工作，就能到达相应的经纬度位置，提高了高精度定位云台的测量精度和可靠性。

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明具体实施例云台结构局部剖视图。

图2为本发明具体实施例云台去透明罩后结构示意图。

图3为本发明具体实施例云台结构分解示意图。

图4为本发明具体实施例云台结构分解另一角度示意图。

图5为本发明具体实施例控制器电路结构框图；

图6为本发明具体实施例控制器电路原理图；

具体实施方式

高精度定位云台包括水平旋转台和垂直旋转台以及水平驱动电动机、垂直驱动电动机和控制器。如图3所示，水平旋转台包括一个圆筒形底座1和一个旋转平台2，圆筒形底座1的筒壁高要合适，不要影响垂直旋转台上的摄像头3的活动。底座1筒底设有一圈内齿环4，筒底上内齿环4的中心位置设有轴承，所述旋转平台2为圆盘形，旋转平台2的直径略小于底座1的内径，一面中心设有固定中心轴5，中心轴5可以制成管状，并沿管壁设有若干切槽使管壁具有一定的弹性，管壁上端部外壁设有倒钩，旋转平台2通过中心轴5插在轴承孔中连接在旋转平台2上，在所述旋转平台2上与内齿环4相配的位置设有缺口，水平驱动电动机6固定在旋转平台2上，水平驱动电动机6的转轴穿过该缺口至背面，转轴上设有齿轮7与所述内齿环4啮合；垂直旋转台包括一个固定支架和摄像头安装支架9，固定支架截面最好呈U形，设有两个相互平行且与旋转平台2旋转面垂直的立壁8，固定支架固定在旋转平台2上，本具体实施例中固定支架直接由与旋转平台2一体设置的一对立壁8构成，所述两个立壁8上对称各设有一个轴孔，所述摄像头安装支架9上对称设有一对枢轴10并可转动地安装在所述轴孔11中，枢轴10与旋转平台2的旋转轴相垂直，所述垂直驱动电动机14设置在立壁8上，所述垂直驱动电动机14的转轴与枢轴10之间设有啮合的齿轮副12，水平旋转台和垂直旋转台一起被一个透明罩13盖住。如图1所示，高精度定位云台控制器包括电源单元、数据通信电路、控制单元和电机驱动单元，所述控制单元包括数据处理单元、实时经纬度存储器、定位经纬度存储器和比较器，所述实时经纬度存储器用于存储当前水平旋转台和垂直旋转台的位置信息，所述定位经纬度存储器用于存储经数据通信电路接收的从控制中心发送过来的水平旋转台和垂直旋转台最终定位经纬度信息，所述比较器用于分别比较实时经纬度存储器与定位经纬度存储器中的经度值和纬度值的大小，所述数据处理单元根据比较器的比较结果输出控制信号经电机驱动单元控制水平驱动电动机和垂直驱动电动机的工作状态。本具体实施例中，其中数据处理单元由单片机AT89C52及其外围元件组成，当然也可以选择其他类似的单片机，所述电机驱动单元由电机专用驱动集成电路L298N及其外围元件组成，所述数据通信电路由485串行通信集成电路SN75176及其外围元件组成。比较器可以由内部程序实现，其工作过程可以是如下：当控制器接收到控制中心发过来的控制指令后，将其中的定位的经度值和纬度值读出后分别存入定位经纬度存储器中，然后比较器分别从实时经纬度存储器和定位经纬度存储器中读取经度值进行比较，当比较结果是实时经纬度存储器中的经度值小于定位经纬度存储器中的经度值，则数据处理单元输出控制信号经电机驱动单元控制水平驱动电动机正转，同时实时经纬度存储器中的经度值增加一个数，重复上述过程，直至当比较结果是实时经纬度存储器中的经度值等于定位经纬度存储器中的经度值，则水平驱动电动机停止旋转；当比较结果是实时经纬度存储器中的经度值大于定位经纬度存储器中的经度值，则数据处理单元输出控制信号经电机驱动单元控制水平驱动电动机反转，同时实时经纬度存储器中的经度值减小一个数，重复上述过程，直至当比较结果是实时经纬度存储器中的经度值等于定位经纬度存储器中的经度值，则水平驱动电动机停止旋转；接着比较器分别从实时经纬度存储器和定位经纬度存储器中读取维度值进行比较，当比较结果是实时经纬度存储器中的经度值小于定位经纬度存储器中的维度值，则数据处理单元输出控制信号经电机驱动单元控制垂直驱动电动机正转，同时实时经纬度存储器中的维度值增加一个数，重复上述过程，直至当比较结果是实时经纬度存储器中的维度值等于定位经纬度存储器中的维度值，则垂直驱动电动机停止旋转；当比较结果是实时经纬度存储器中的维度值大于定位经纬度存储器中的维度值，则数据处理单元输出控制信号经电机驱动单元控制垂直驱动电动机反转，同时实时经纬度存储器中的维度值减小一个数，重复上述过程，直至当比较结果是实时经纬度存储器中的维度值等于定位经纬度存储器中的维度值，则垂直驱动电动机停止旋转。比较及控制过程可有内部程序方便地实现，此处不再赘述。如图4所示。为了避免出现失控时，水平旋转台和垂直旋转台不停地旋转，本具体实施例还设有水平旋转限位开关和垂直旋转限位开关。通常可以采用在某个位置上设置微动开关和限位碰块，当水平旋转台或垂直旋转台旋转至限位点时，限位碰块刚好碰触微动开关使其闭合，给控制电路一个信号停止电机转动，达到限位目的。本具体实施例中，水平旋转限位开关包括两个水平限位微动开关15、16，一个Z形摆杆17和一个水平限位碰块18，所述两个水平限位微动开关15、16的按钮相对地并排固定设置在一侧立壁8的外侧上，Z形摆杆17的中部可枢转地固定在两个水平限位微动开关15、16外侧的旋转平台2上，Z形摆杆17的一端处于两个水平限位微动开关15、16的按钮之间，另一端处于内齿环4的外侧，所述水平限位碰块18设置在内齿环4的外侧，Z形摆杆17端部的运动轨迹上；所述垂直旋转限位开关包括两个垂直限位微动开关19、20和两个垂直限位碰块21、22，所述两个垂直限位微动开关19、20并排固定设置在一侧立壁8的外侧上部，按钮朝上，所述两个垂直限位碰块21、22设置在安装支架9靠近垂直限位微动开关的一侧上，并处于枢轴10的两侧，所述两个垂直限位微动开关19、20的按钮分别处于两个垂直限位碰块21、22的摆动轨迹上，垂直限位微动开关按钮与垂直限位碰块之间的角度差即为垂直旋转台的活动范围。

Claims (4)

1.一种高精度定位云台，包括水平旋转台、垂直旋转台、水平驱动电动机、垂直驱动电动机和控制器，所述控制器包括电源单元、数据通信电路、控制单元和电机驱动单元，其特征在于：所述控制单元包括数据处理单元、实时经纬度存储器、定位经纬度存储器和比较器，所述实时经纬度存储器用于存储当前水平旋转台和垂直旋转台的位置信息，所述定位经纬度存储器用于存储经数据通信电路接收的从控制中心发送过来的水平旋转台和垂直旋转台最终定位经纬度信息，所述比较器用于分别比较实时经纬度存储器与定位经纬度存储器中的经度值和纬度值的大小，所述数据处理单元根据比较器的比较结果输出控制信号经电机驱动单元控制水平驱动电动机和垂直驱动电动机的工作状态，所述水平旋转台包括一个圆筒形底座和一个旋转平台，所述圆筒形底座的筒底设有一圈内齿环，筒底上内齿环的中心位置设有轴承，所述旋转平台为圆盘形，中心设有固定中心轴，旋转平台为圆盘形通过固定中心轴安装在轴承上，在所述旋转平台上与内齿环相配的位置固定设有水平驱动电动机，水平驱动电动机的转轴上设有齿轮与所述内齿环啮合；所述垂直旋转台包括一个固定支架和摄像头安装支架，所述固定支架固定在旋转平台上，所述固定支架设有两个相互平行且与旋转平台旋转面垂直的立壁，所述两个立壁上对称各设有一个轴孔，所述摄像头安装支架上对称设有一对枢轴并可转动地安装在所述轴孔中，所述垂直驱动电动机设置在立壁上，所述垂直驱动电动机的转轴与枢轴之间设有啮合的齿轮副。

2.根据权利要求1所述的高精度定位云台，其特征在于：还设有水平旋转限位开关和垂直旋转限位开关，水平旋转限位开关包括两个水平限位微动开关，一个Z形摆杆和一个水平限位碰块，所述两个水平限位微动开关的按钮相对地并排固定设置在水平旋转台一侧立壁的外侧上，Z形摆杆的中部可枢转地固定在两个水平限位微动开关外侧的旋转平台上，Z形摆杆的一端处于两个水平限位微动开关的按钮之间，另一端处于内齿环的外侧，所述水平限位碰块设置在内齿环的外侧，Z形摆杆端部的运动轨迹上；所述垂直旋转限位开关包括两个垂直限位微动开关和两个垂直限位碰块，所述两个垂直限位微动开关并排固定设置在立壁的外侧上部，按钮朝上，所述两个垂直限位碰块设置在安装支架靠近垂直限位微动开关的一侧上，并处于枢轴的两侧，所述两个垂直限位微动开关的按钮分别处于两个垂直限位碰块的摆动轨迹上。

3.根据权利要求1所述的高精度定位云台，其特征在于：所述数据处理单元由单片机及其外围元件组成，所述电机驱动单元由电机专用驱动集成电路及其外围元件组成，所述数据通信电路由485串行通信集成电路及其外围元件组成。

4.根据权利要求2所述的高精度定位云台，其特征在于：所述数据处理单元由单片机AT89C52及其外围元件组成，所述电机驱动单元由电机专用驱动集成电路L298N及其外围元件组成，所述数据通信电路由485串行通信集成电路SN75176及其外围元件组成。

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