CN102030264A - 塔式起重机视频监控装置 - Google Patents

Abstract

一种塔式起重机视频监控装置，由两部分组成：视频显示及控制信号发送电路，摄像头控制及视频发射电路；旋转编码器通过塔臂电机上的连轴器与行程限位器相连，编码器信号经高度检测电路，连接至CPU，CPU进行数据处理后输出控制信号，经编码芯片编码，由高频无线发射头发射出去；高频接收头接收到控制信号后，经译码芯片译码后连接至CPU进行数据处理，CPU输出控制信号经控制电路实时调整摄像头的变焦倍数和控制供电；摄像头输出视频信号经无线发射、接收，由显示器显示。本发明避免驾驶员手动操作调整摄像头变焦，确保安全，自动检测吊钩实际高度，实时自动调整摄像头变焦倍数。

Description

塔式起重机视频监控装置

技术领域：

本发明涉及一种建筑工程机械，具体涉及一种塔式起重机，尤其是塔式起重机中一种实时自动调整摄像头变焦倍数的视频监控装置。

背景技术：

目前，摄像头输出的视频信号短距离传输技术已经很成熟，摄像头的变焦一般通过人工手动调整。但视频监控装置安装在建筑机械设备领域的塔式起重机上面，要求驾驶员通过手动操作调整摄像头的变焦就显得繁琐，分散了驾驶员的注意力，影响到对塔式起重机的正常操作。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种避免驾驶员手动操作调整摄像头变焦、保障驾驶安全、自动检测吊钩实际高度、实时自动调整摄像头变焦倍数的塔式起重机视频监控装置。

本发明采用的技术方案是：这种塔式起重机视频监控装置由两部分组成：视频显示及控制信号发送电路，摄像头控制及视频发射电路；控制信号发送电路为：旋转编码器通过塔臂电机上的连轴器与行程限位器相连，编码器信号连接至高度检测电路，高度检测电路通过对编码器输出脉冲信号的计算，输出吊钩实时高度信号连接至CPU，CPU进行数据处理后输出相应的摄像头变焦控制信号，经编码芯片编码，由高频无线发射头发射出去；摄像头控制及视频发射电路为：高频接收头接收到已编码的摄像头变焦控制信号，经译码芯片译码后连接至CPU进行数据处理，CPU输出控制信号连接至摄像头变焦控制电路和摄像头供电控制电路，两者分别实现时调整摄像头的变焦倍数和控制摄像头供电；拍摄后的摄像头输出视频信号经视频发射模块及天线发射出去，塔式起重机驾驶室内的视频接收天线及视频接收模块接收到视频信号后送显示器显示。

上述技术方案中，摄像头控制及视频发射电路的电源包括12V电源模块、5V电源模块，由电瓶通过放电控制电路连接控制，电瓶分别连接吊臂根部充电器和太阳能电池板及其充电控制电路。

上述技术方案中，控制信号发送电路的CPU还连接有CPU程序下载电路、存储器及按键电路。

本发明的视频监控装置，其检测电路采用旋转编码器检测吊钩的实际高度，吊钩高度信号经CPU、编码芯片、高频无线发射头、发射天线、接收天线、无线高频接收头、译码芯片、CPU处理器，最后经摄像变焦控制电路实时地改变摄像头的变焦倍数，塔式起重机吊钩越高，摄像头变焦倍数越小，塔式起重机吊钩越低，摄像头变焦倍数越大，以使监视头像清晰可见。因此本发明无需驾驶员手动操作调整摄像头变焦，避免驾驶员分散注意力，影响到塔式起重机的正常操作，安全。本发明采用视频传输技术、射频技术和单片机数字电路等综合电子技术，自动测量吊钩实际高度，进行数据处理，形成控制信号，自动实时地调整摄像头变焦倍数，并将摄像头拍摄的视频图像信号送显示器显示，使监测图像清晰可见，帮助驾驶员准确掌握塔式起重机吊臂现场情况，更好地安全可靠高效作业。本发明总体设计新颖独特，功能稳定，操作简单，结构合理，安装方便，自动化程度高，控制精确，是适合塔式起重机的一种理想视频监控装置。

附图说明：

图1为摄像头控制及视频发射电原理框图

图2为视频显示及控制信号发送电原理框图

图3、图4为图1的具体实施例电路图

其中图3为图1中译码芯片、CPU、摄像头变焦控制电路的具体实施电路图

图4为图1中电源电路的具体实施例电路图

图5、图6为图2的具体实施例电路图

其中，图5为旋转编码器、高度检测电路、地址编码电路的具体实施电路图

图6为CPU及其外围电路的具体实施电路图

具体实施方式：

参见图1的摄像头控制及视频发射电路原理框图，433M无线高频头接收到控制发射信号，经译码芯片PT2272译码处理将接收命令送到CPU，CPU再发出指令给摄像头变焦控制回路，由摄像头变焦控制回路控制摄像头的焦距调节。同时摄像头的供电控制回路也是通过译码芯片PT2272接收信号，再由CPU发出断电控制命令控制摄像头的供电。摄像头输出的视频信号经视频发射模块发送出去。

CPU外接11.0592M晶振，复位芯片X5043为CPU提供上电复位信号。

太阳能电池板通过充电控制电路对电瓶充电，同时安装在吊臂根部的充电器也可对电瓶充电。电瓶再经过放电控制电路对整过摄像头控制及视频发射电路提供所需5V和12V电源。

12V电源模块为摄像头和视频发射模块提供12V电源；5V电源模块为CPU本身及其外围电路提供5V电源。

参见图2的视频显示及控制信号发射电路原理框图，高度检测电路通过对编码器输出脉冲的计算测量出吊钩的实时高度，CPU根据吊钩高度发出摄像头焦距调整控制命令，经编码芯片PT2262编码输出，再通过433M无线高频头发射出去。

CPU外接11.0592M晶振，复位芯片X5043为CPU提供上电复位信号。

CPU程序下载电路：为通过电脑串口直接在线为CPU烧写程序。

CPU外接存储器FM24C04A用于对高度设定等参数的存蓄。

按键回路：功能按键用于对装置的一些功能(如吊勾高度零点设置)进行初始化设置、调整等。

无线视频模块接收到的视频信号直接输出到显示器显示，驾驶员从显示器就可以监视到吊勾及其周边的状态。

参见图3、图4的本发明摄像头控制及视频发射具体实施例电路图：

(1)本发明摄像头变焦控制回路接收控制命令的实施：连接在JS1-3处的433M高频接收头接收到的命令数据经译码芯片5第14脚DIN输入并译码，译码后的数据直通过数据口线D0-D5接送之CPU：1处理，CPU：1再发出控制命令去调整摄像头的变焦倍数。

(2)本发明的摄像头变焦控制电路的实施：CPU：1发出的调整摄像头变焦倍数的控制命令通过IO口线第9脚JK2和11脚JK1输出，经光隔7和固态继电器K3、K4的出口控制接于JP11-JP13处，通过切换控制摄像头焦距调整电路的正负12V电压，然后去实时地调整摄像头的变焦倍数。

(3)本发明视频传输电路的实施：摄像头输出的视频信号送至视频发射模块传输出去。

(4)本发明复位电路的实施：复位芯片2第7脚与CPU：1的第1脚直接连接，在CPU：1上电期间，产生一个复位脉冲完成对CPU：1的上电复位，复位芯片第1脚WDI信号为CPU：1的喂狗信号，复位芯片在CPU：1程序跑飞的情况下产生复位信号使CPU：1复位重启。

(5)本发明振荡电路的实施：CPU：1外接11.0592M晶振作为振荡电路。

(6)本发明电瓶充电电路的实施：一种方式是通过小车移到吊臂根部的充电器，通过JP1接入，直接对电瓶充电；还有一种方式是太阳能电池板通过充电电路对电瓶充电，太阳能电池(电压18V左右)从连接件JP3输入，通过电压比较电路U6：10比较输出，在电瓶电压充满超过14.5V后通过继电器K1：11自动切断对电瓶的充电。

(7)本发明电瓶放电电路的实施：从JP5、JP6处接入的电瓶，输出12.7V电压通过二极管D7降压输入至电源模块9第1脚，然后转换成稳定的12V电压从电源模块第5、6脚输出，给摄像头(在JP7和JP8处连接)和视频发射模块(在JP9和JP10处连接)供电，设计电压比较电路U6：10，在电瓶电压过放低于11.5V之后，通过继电器K2：12自动切断放电电路，同时电源模块9将不再带电，输出+12V电源也将失电。

(8)本发明摄像头变焦控制电路所需的-12V电源的实施：负压芯片U2：3通过+12V输入，并在第5脚OUT输出-12V电源，用于摄像头的变焦控制。

(9)本发明CPU本身及其外围电路供电的实施：5V直流转换电源模块4，电瓶电压12V输入，经二极管D8降压，并通过电容C7-C10、电感L等滤波电路处理，然后转换成主5V电压，在电容C11、C12等滤波处理后提供给CPU：1本身及其外围电路所需的电源。

参见图5、图6本发明的视频显示及控制信号发送电路，具体实施例电路图：

(1)本发明高度检测回路的实施：旋转编码器通过塔臂电机上的连轴器与行程限位器相连，编码器旋转所产生的脉冲信号经连接件J3第2和3脚输入，通过高速光隔19：U13和U14作信号隔离，2路相位相差90度的信号分别送之D触发器U15和U16及与门U17和U18共同组成的信号处理电路20，对编码器本身产生的误码信号进行滤波以及对编码器的旋转方向进行判断，处理后的信号F1和F2直接进入CPU：13中断口线8脚INT0、9脚INT1，CPU通过脉冲累加计算，从而测出吊钩的实时高度。

(2)本发明存蓄器电路的实施：存蓄芯片15通过I2C总线和CPU：13相连，其时钟线SCL和数据线SDA分别与CPU：13口线第25、24脚相连，用于记录高度零点的初始化设置、调整等实时参数，其存蓄容量大小为4K字节，具有掉电数据不丢失功能，对一些重要参数的记录有可靠的保证。

(3)本发明CPU程序下载电路的实施：电脑串口通过电缆线和连接件J5相连，电平转换芯片17实现TTL电平和RS232电平的转换，通过电脑串口就可以直接在线下载应用程序到CPU。

(4)本发明控制信号发射电路命令数据传输的实施：CPU：13通过对吊钩高度的实时检测，根据高度的变化，发出相应的摄像头焦距控制命令，此数据命令通过地址码编码芯片18和拨码开关21进行数据和地址编码，编码数据从芯片U7的17脚DOUT输出，再经过与接插件JP3处相连的433M高频发射头将数据发送出去。

(5)本发明按键电路的实施：按键电路共设计[设置]、[零点]、[增益]等几个功能按键，通过对功能按键的操作完成对吊钩高度零点设置等参数的初始设定。

(6)本发明复位电路的实施：复位芯片14第7脚产生的复位信号RST1通过连接件JP1与CPU：13第4脚复位信号RST相连接，在CPU：13上电期间，产生一个复位脉冲完成对CPU：13的上电复位。

(7)本发明振荡电路的实施：CPU：13外接11.0592M晶振做为振荡源。

(8)本发明电源电路的实施：220V市电接之12V开关电源，开关电源输出的12V电压，从连接件JI处输入经二极管D1降压，再经电容C1-C4和电感L1等滤波处理送止直流电源模块16转换为整个电路所需的主5V电源。

(9)本发明视频信号传输的实施：无线视频模块接收到的视频信号直接输出到显示器显示，驾驶员从显示器就可以监视到吊勾及其周边环境的状态。

Claims (3)

1.一种塔式起重机视频监控装置，其特征在于由两部分组成：视频显示及控制信号发送电路，摄像头控制及视频发射电路；控制信号发送电路为：旋转编码器通过塔臂电机上的连轴器与行程限位器相连，编码器信号连接至高度检测电路，高度检测电路通过对编码器输出脉冲信号的计算，输出吊钩实时高度信号连接至CPU，CPU进行数据处理后输出相应的摄像头变焦控制信号，经编码芯片编码，由高频无线发射头发射出去；摄像头控制及视频发射电路为：高频接收头接收到已编码的摄像头变焦控制信号，经译码芯片译码后连接至CPU进行数据处理，CPU输出控制信号连接至摄像头变焦控制电路和摄像头供电控制电路，两者分别实时调整摄像头的变焦倍数和控制摄像头供电；拍摄后的摄像头输出视频信号经视频发射模块及天线发射出去，塔式起重机驾驶室内的视频接收天线及视频接收到模块接收视频信号后送显示器显示。

2.根据权利要求1所述的塔式起重机视频监控装置，其特征在于摄像头控制及视频发射电路的电源包括12V电源模块、5V电源模块，由电瓶通过放电控制电路连接控制，电瓶分别连接吊臂根部充电器和太阳能电池板及其充电控制电路。

3.根据权利要求1所述的塔式起重机视频监控装置，其特征在于控制信号发送电路的CPU还连接有CPU程序下载电路、存储器及按键电路。

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