CN102981511B - 一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，包括偏光镜片、偏光镜片齿轮、驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构、偏光镜片齿轮的支撑机构和基座，驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构和偏光镜片齿轮的支撑机构均设置在基座上，偏光镜片齿轮为中空的环形齿轮，偏光镜片嵌装在偏光镜片齿轮上，驱动机构驱动偏光镜片齿轮转动，偏光镜片齿轮的支撑机构与偏光镜片齿轮相啮合，悬托偏光镜片齿轮，偏光镜片齿轮的控制机构能够检测和感应到偏光镜片齿轮的转动位置和转动角度，并且能够向驱动机构发出脉冲指令，控制驱动机构动作，从而带动偏光镜片齿轮转动到设定的转动角度。该装置能够远程控制旋转并精确定位偏光镜片。

Description

一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置

技术领域

本发明涉及一种摄像机的部件，具体是指一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置。

背景技术

目前，监控摄像机都是通过手动旋转镜头上的偏光镜片来选择过滤来自某个方向的光线，当监控摄像机装在防水盒里或者装在高处、远处时，手动旋转动作就变得困难了。同时，我们在对偏光镜旋转角度的描述也存在问题，比如我们常说，向右旋转30度，结果会是：垂直向右偏30度，水平向上偏30度，水平向下便30度等多种理解。如何控制偏光镜片旋转并精确定位偏光镜片成为现在摄像机组件中难以解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，该装置能够控制偏光镜片旋转并精确定位偏光镜片。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，其特征在于：该装置包括偏光镜片、偏光镜片齿轮、驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构、偏光镜片齿轮的支撑机构和基座，所述的驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构和偏光镜片齿轮的支撑机构均设置在基座上，所述的偏光镜片齿轮为中空的环形齿轮，所述的偏光镜片嵌装在所述偏光镜片齿轮上，所述驱动机构与偏光镜片齿轮相接触，驱动偏光镜片齿轮转动，所述偏光镜片齿轮的支撑机构与偏光镜片齿轮相啮合，悬托所述的偏光镜片齿轮，所述偏光镜片齿轮的控制机构能够检测和感应到偏光镜片齿轮的转动位置和转动角度，并且能够向驱动机构发出脉冲指令，控制驱动机构动作，从而带动偏光镜片齿轮转动到设定的转动角度，偏光镜片齿轮在转动过程中带动偏光镜片同步转动。

本发明的电控旋转定位装置，通过旋转偏光镜片，可以选择地过滤来自某个方向的光线，通过过滤掉漫反射中的许多偏振光，达到更佳监视效果的目的。

本发明中，所述的驱动机构包括驱动电机和一个驱动齿轮，所述的驱动电机固定安装在基座上，驱动电机的输出轴与减速变速箱的输入端连接，所述的驱动齿轮连接在减速变速箱的输出端，驱动电机通过减速变速箱与驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述偏光镜片齿轮相啮合，所述驱动电机能够接收偏光镜片齿轮的控制机构发出的脉冲指令，并且根据该脉冲指令动作。

所述的驱动电机通过电机固定架固定安装在基座上，所述的电机固定架为两边为平直耳板、中部为向上凸起的拱盖的蝶形架，所述驱动电机固定安装在中部的拱盖上，驱动电机的主体位于拱盖的外部，驱动电机的输出轴位于靠近基座的拱盖的内部，所述驱动齿轮套装在驱动电机的输出轴上。

本发明中，所述偏光镜片齿轮的控制机构包括定位传感器、磁铁以及PLC控制器，PLC控制器安装在摄像机的机架上，定位传感器固定安装在基座上，磁铁嵌装在偏光镜片齿轮靠近定位传感器一端的端面上，定位传感器在感应区域内能够感应到磁铁的磁信号，定位传感器感应到磁铁的磁信号时偏光镜片齿轮所对应的位置即为偏光镜片齿轮的旋转零角度起始位置，PLC控制器分别与定位传感器和驱动电机相连，PLC控制器根据定位传感器传输来的信号来判断该旋转零角度起始位置，控制驱动电机停止动作，与此同时，PLC控制器根据内部设定的旋转角度指令或者根据接收的外部旋转角度指令，向驱动电机发出脉冲指令动作控制驱动电机动作，以此来控制偏光镜片齿轮的转动角度。

所述定位传感器为霍尔传感器。

所述偏光镜片齿轮的支撑机构由两个支撑齿轮组成，两个支撑齿轮分别固定安装在基座上，两个支撑齿轮分别与所述偏光镜片齿轮相啮合。

本发明中，所述的两个支撑齿轮与一个驱动齿轮三者结构均相同，三个齿轮分别位于正三角形的三个顶点上，三个齿轮安装完成后处于同一个水平面，三个齿轮共同悬托所述的偏光镜片齿轮。

所述三个齿轮均具有齿轮护边，防止偏光镜片齿轮偏移。

与现有技术相比，本发明的电控旋转定位装置能够控制偏光镜片旋转并精确定位偏光镜片。由于偏光镜片有角度值，不同的角度产生不同的效果，一般情况下，效果是通过连接到摄像机的监视器来看的，看的人由于经验等原因，不一定能让偏光镜片达到最好的效果。本发明意图把这些角度值量化，数字化，为计算机自动控制角度提供方便。比如：在程序中可以加入已经预先调试好的几个角度值，随时调用，省却了每次逐步调整的工作量。在实际应用中，还可以根据时间段，自动跳转到一个预设值。比如早上太阳照射时的角度，和中午，下午的角度都不一样，通过电脑自动随着时间表转动到最佳状态。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置的整体结构示意图；

图2是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置中驱动电机、驱动齿轮和电机固定架的爆炸图，显示他们之间的位置关系；

图3是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置中支撑齿轮的结构图；

图4是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置中电机固定架的结构示意图；

图5是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置中偏光镜片与偏光镜片齿轮的安装关系示意图；

图6是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置中偏光镜片与偏光镜片齿轮的剖视图；

图7是本发明用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置中PLC控制器的程序控制流程图。

附图标记说明

1、基座；2、支撑齿轮；21、齿轮护边；3、偏光镜片齿轮；4、磁铁；5、霍尔传感器；6、偏光镜片；7、电机固定架；8、驱动电机；9、驱动齿轮；91、齿轮护边；10、螺丝

具体实施方式

如图1至图6所示的一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，该装置包括偏光镜片6、偏光镜片齿轮3、驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构、偏光镜片齿轮的支撑机构和基座1，驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构和偏光镜片齿轮的支撑机构均设置在基座1上，偏光镜片齿轮3为中空的环形齿轮，偏光镜片齿轮3中部具有一阶台阶，偏光镜片6嵌装在偏光镜片齿轮3的台阶上，驱动机构与偏光镜片齿轮3相接触，驱动偏光镜片齿轮3转动，偏光镜片齿轮的支撑机构与偏光镜片齿轮3相啮合，悬托偏光镜片齿轮3，偏光镜片齿轮的控制机构能够检测和感应到偏光镜片齿轮3的转动位置和转动角度，并且能够向驱动机构发出脉冲指令，控制驱动机构动作，从而带动偏光镜片齿轮3转动到设定的转动角度，偏光镜片齿轮3在转动过程中带动偏光镜片6同步转动，从而可以实现控制旋转偏光镜片6并且能够精确定位偏光镜片6的目的。

所述的驱动机构包括驱动电机8和一个驱动齿轮9，驱动电机8为步进电机，该驱动电机8固定安装在基座1上，驱动电机8的输出轴上安装有驱动齿轮9，具体设置结构为：驱动电机8通过电机固定架7固定安装在基座1上，电机固定架7为两边为平直耳板、中部为向上凸起的拱盖的蝶形架，电机固定架7两端的平直耳板通过螺丝10安装在基座1上，驱动电机8固定安装在中部的拱盖上，驱动电机8的主体位于拱盖的外部，驱动电机8的输出轴位于靠近基座1的拱盖的内部，驱动电机8的输出轴与减速变速箱的输入端连接，驱动齿轮9连接在减速变速箱的输出端，驱动电机8通过减速变速箱与驱动齿轮9连接，驱动齿轮9与偏光镜片齿轮3相啮合，驱动电机8能够接收偏光镜片齿轮的控制机构发出的脉冲指令，并且根据该脉冲指令动作。

所述偏光镜片齿轮的支撑机构由两个支撑齿轮2组成，两个支撑齿轮2分别固定安装在基座1上，两个支撑齿轮2分别与偏光镜片齿轮3相啮合，两个支撑齿轮2与一个驱动齿轮9三者结构均相同，三个齿轮分别位于正三角形的三个顶点上，三个齿轮安装完成后处于同一个水平面，三个齿轮共同悬托偏光镜片齿轮3，三个齿轮均具有齿轮护边21、91，防止偏光镜片齿轮3前后左右的偏移，起到偏光镜片齿轮3的定位作用，其中，该驱动齿轮9既作为驱动轮起到驱动作用，又具有支撑偏光镜片齿轮3的支撑功能。

所述偏光镜片齿轮的控制机构包括定位传感器、磁铁4以及PLC控制器，PLC控制器安装在摄像机的机架上，该定位传感器为霍尔传感器5，霍尔传感器5固定安装在基座1上，磁铁4嵌装在偏光镜片齿轮3靠近霍尔传感器5一端的端面上，霍尔传感器5与磁铁4之间的感应距离可设定，霍尔传感器5在感应区域内能够感应到磁铁4的磁信号，霍尔传感器5感应到磁铁4的磁信号时偏光镜片齿轮3所对应的位置即为偏光镜片齿轮3的旋转零角度起始位置，PLC控制器分别与霍尔传感器5和驱动电机8相连，PLC控制器根据霍尔传感器传输来的信号来判断该旋转零角度起始位置，控制驱动电机8停止动作，与此同时，PLC控制器根据内部设定的旋转角度指令或者根据接收的外部旋转角度指令，向驱动电机8发出脉冲指令动作控制驱动电机8动作，以此来控制偏光镜片齿轮3的转动角度。

PLC控制器具体的程序控制流程图如图7所示。第一次通电，偏光镜片齿轮自动向右转动一圈，当霍尔传感器5在感应区域内感应到磁铁4的信号时，则停下，这个位置作为角度起始点上（即旋转零角度起始位置）。

接到“分钟”角度数值，PCL控制器计算出步进电机移动步数，输出对应数量的脉冲，驱动齿轮接收到脉冲，按照脉冲数量转动，转完后停止。

再接到“分钟”角度数值时，进行比较。如果大于现在所处位置角度值，继续向右方向转动对应步数；如果小于现在所处位置角度值，继续向右方向转动，直到重新回到起始点后再转，PLC控制器计算并输出对应脉冲给驱动齿轮，直到走完全部脉冲步数。PLC控制器还可以与显示单元相连，控制偏光镜片齿轮3的旋转角度通过显示单元显示出来，便于直接观察。

本发明的电控旋转定位装置输入角度方式有3种：（1）、PC计算机通过通讯口连接到电机控制的PLC控制器，通过PLC控制器达到对偏光镜片的控制，PC计算机作为PLC控制器的控制终端，可以达到对PLC控制器的远程控制；（2）、通过带手摇脉冲转轮的控制键盘，手摇脉冲编码器上带有一个60分钟刻度的标尺和指针，把指针转到某个分钟上，按下发送指令键，对应的偏光镜片就转到某个分钟角度上，他们之间是一一对应关系；（3）、通过控制键盘输入数值的办法，把分钟角度值输入进去，然后按回车控制转动。

本发明电控旋转定位装置中，PLC控制器发出的脉冲与偏光镜片齿轮转动角度之间的关系如表一，驱动电机经减速变速箱变速后与驱动齿轮连接，PLC控制器发出的一个脉冲令驱动电机带动驱动齿轮转动0.18度；小齿轮18齿，大齿轮135齿。

表一：关于脉冲与角度的关系例表

在控制偏光镜片齿轮的具体转动角度时，本发明的电控旋转定位装置通过PLC控制器发出的脉冲控制的具体过程如下：

1、第一次通电，偏光镜齿轮自动转动一圈，当霍尔传感器5在感应区域内感应到磁铁4的信号时，则停下，这个位置作为角度起始点上（即零角度）。

2、接到“10分钟”角度数值，PCL控制器计算出步进电机移动步数为2500个脉冲，PLC控制器输出对2500个脉冲给驱动齿轮，驱动齿轮按照2500个脉冲转动，转完后停止，偏光镜片大齿轮转动角度总共偏移了60度。

3、再接到“15分钟”角度数值时，进行比较。结果大于当前所在位置“10分钟角度数值”，则继续向右转动。PCL控制器计算出步进电机“15分钟”所在位置从零点起始位，移动步数为3750个脉冲，减去当前在2500脉冲位置，需要增加1250个脉冲，PLC控制器输出1250个脉冲给驱动齿轮，驱动齿轮按照1250个脉冲转动，转完后停止，偏光镜片大齿轮转动角度总共偏移了30度，停在了离开起始点90度的位置。

4、再接到“5分钟”角度数值时，进行比较。结果小于当前所在位置“15分钟角度数值”，则继续向右转动。PCL控制器计算出步进电机“5分钟”所在位置从零点起始位，移动步数为1250个脉冲，比当前在3750脉冲位置要小，需要回到起始点，再从起始位置算起，PLC控制器输出15000个脉冲给驱动齿轮，在转到霍尔传感器位置，PLC控制器收到起始位置信号，重新计算并输出脉冲。

5、PLC控制器计算“5分钟”角度数值，需要输出1250个脉冲，然后输出1250个脉冲给驱动齿轮，驱动齿轮按照1250个脉冲转动，转完后停止，偏光镜片大齿轮转动角度总共偏移了30度，停在了离开起始点30度的位置。

本发明中，霍尔传感器5的感应距离和霍尔传感器5的灵敏度以及磁铁4的磁性强度成正比，霍尔传感器5与磁铁4之间的感应距离优选为4mm。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明的上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，其特征在于：该装置包括偏光镜片、偏光镜片齿轮、驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构、偏光镜片齿轮的支撑机构和基座，所述的偏光镜片为一片，所述的驱动机构、偏光镜片齿轮的控制机构和偏光镜片齿轮的支撑机构均设置在基座上，所述的偏光镜片齿轮为中空的环形齿轮，所述的偏光镜片嵌装在所述偏光镜片齿轮上，所述驱动机构与偏光镜片齿轮相接触，驱动偏光镜片齿轮转动，所述偏光镜片齿轮的支撑机构与偏光镜片齿轮相啮合，悬托所述的偏光镜片齿轮，所述偏光镜片齿轮的控制机构能够检测和感应到偏光镜片齿轮的转动位置和转动角度，并且能够向驱动机构发出脉冲指令，控制驱动机构动作，从而带动偏光镜片齿轮转动到设定的转动角度，偏光镜片齿轮在转动过程中带动偏光镜片同步转动；所述的驱动机构包括驱动电机和一个驱动齿轮，所述的驱动电机固定安装在基座上，驱动电机的输出轴与减速变速箱的输入端连接，所述的驱动齿轮连接在减速变速箱的输出端，驱动电机通过减速变速箱与驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述偏光镜片齿轮相啮合，所述驱动电机能够接收偏光镜片齿轮的控制机构发出的脉冲指令，并且根据该脉冲指令动作；所述偏光镜片齿轮的支撑机构由两个支撑齿轮组成，两个支撑齿轮分别固定安装在基座上，两个支撑齿轮分别与所述偏光镜片齿轮相啮合，所述的两个支撑齿轮与一个驱动齿轮三者结构均相同，三个齿轮分别位于正三角形的三个顶点上，三个齿轮安装完成后处于同一个水平面，三个齿轮共同悬托所述的偏光镜片齿轮，所述三个齿轮均具有齿轮护边，防止偏光镜片齿轮偏移。

2.根据权利要求1所述的用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，其特征在于：所述的驱动电机通过电机固定架固定安装在基座上，所述的电机固定架为两边为平直耳板、中部为向上凸起的拱盖的蝶形架，所述驱动电机固定安装在中部的拱盖上，驱动电机的主体位于拱盖的外部，驱动电机的输出轴位于靠近基座的拱盖的内部，所述驱动齿轮套装在驱动电机的输出轴上。

3.根据权利要求1所述的用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，其特征在于：所述偏光镜片齿轮的控制机构包括定位传感器、磁铁以及PLC控制器，PLC控制器安装在摄像机的机架上，定位传感器固定安装在基座上，磁铁嵌装在偏光镜片齿轮靠近定位传感器一端的端面上，定位传感器在感应区域内能够感应到磁铁的磁信号，定位传感器感应到磁铁的磁信号时偏光镜片齿轮所对应的位置即为偏光镜片齿轮的旋转零角度起始位置，PLC控制器分别与定位传感器和驱动电机相连，PLC控制器根据定位传感器传输来的信号来判断该旋转零角度起始位置，控制驱动电机停止动作，与此同时，PLC控制器根据内部设定的旋转角度指令或者根据接收的外部旋转角度指令，向驱动电机发出脉冲指令动作控制驱动电机动作，以此来控制偏光镜片齿轮的转动角度。

4.根据权利要求3所述的用于摄像机偏光镜片的电控旋转定位装置，其特征在于：所述定位传感器为霍尔传感器。