CN103051842A - 一种池底移动影像采集系统 - Google Patents

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一种池底移动影像采集系统，包括用于控制供电的电源控制箱、带有视频采集装置的池底移动装置、运动控制电脑、视频控制电脑和中控台的主控电脑；所述池底移动装置包括置于池底的导轨和与导轨配合的移动平台，所述移动平台的底板上设置有驱动仓和视频仓，所述视频仓上罩有防水摄像仓，内装有视频采集装置；所述视频采集装置可在摄像仓内自由转动；所述驱动仓内装有伺服电机，控制所述伺服电机的电机驱动器通过控制设备运行的运动控制电脑与主控电脑连接；所述视频采集装置通过视频控制电脑与主控电脑连接。本发明可在池底实时跟随采集对像进行影像采集及存储，水底平台集成度高，占用场地小，移动快速灵活，因此视频采集范围大、采集信息准确全面。

Description

一种池底移动影像采集系统
技术领域
本发明涉及一种泳池影像采集系统，特别涉及一种池底移动影像采集系统。
背景技术
多维影像采集系统在国外尤其是美国、德国、加拿大、日本等国家已广泛使用，在提高运动员的成绩上发挥非常重要的作用。例如日本蛙泳选手北岛康健，在他身边有一批运动学家，利用电脑模拟设计，找出最适合他身材特点的划水方式和频率，使他的成绩每次都有大幅度提高。目前这些国家仍在保持对该系统的投入，技术水平也在不断的发展和提高。
在奥林匹克运动发展史上，很长一段时间都是依靠运动员的个人天赋、教练的经验和长期艰苦的训练来提高运动成绩；但自上世纪50年代起，科学理论的和先进技术逐渐在运动员竞技能力和运动成绩的提高中起到作用；现在，几乎所有的体育项目都受到了科学技术的影响，竞技体育训练已告别了“天才+经验+汗水”的时代，每次运动成绩的大幅提高都与科技进步紧密相关。
当前世界上游泳运动技术强国（如美国、澳大利亚、日本等）已广泛采用了先进的训练手段——运动影像分析，这就需要采集运动员运动时的影像信息，以供给分析人员进行分析。由于运动员处于运动状态，而我国现有影像采集系统运动控制不够精确，监测范围也不很全面，导致采集的影像信息不够准确、细致和全面，因此根据现有影像系统采集的影像信息不能对运动员的各方面素质进行全方位分析，导致运动员竞技水平提高较慢，甚至诱导训练员做出错误判断。
综上所述，需要设计一种更适合用于泳池池底的影像采集系统，以便采集运动员运动时的影像信息，以供给分析人员进行分析，帮助提高运动员的运动水平。
发明内容
本发明的目的在于提出一种池底移动影像采集系统，解决了现有泳池影像系统运动控制不准确、采集影像信息不准确、不全面的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种池底移动影像采集系统，包括用于控制供电的电源控制箱、带有视频采集装置的池底移动装置、运动控制电脑、视频控制电脑和中控台的主控电脑；所述池底移动装置包括置于池底的导轨和与导轨配合的移动平台，所述移动平台的底板上设置有驱动仓和视频仓，所述视频仓上罩有防水摄像仓，内装有视频采集装置；所述视频采集装置可在摄像仓内自由转动；所述驱动仓内装有伺服电机，控制所述伺服电机的电机驱动器通过控制设备运行的运动控制电脑与主控电脑连接；所述视频采集装置通过控制视频仓的云台控制及视频操作的视频控制电脑与中主控电脑连接；所述电源控制箱与池底移动装置连接。
优选的，所述运动控制电脑上安装有对池底移动装置进行运动控制的控制摇杆，所述控制摇杆的参数信息通过安装在运动控制电脑中的运动控制软件转换成对池底移动装置的操作控制指令并由运动控制电脑的串行接口发送给池底移动装置，同时池底移动装置将当前运动和位置参数回传给运动控制电脑以使电脑进行下一步的运动；
所述视频控制电脑用于对池底移动设备视频仓的云台控制及视频操作，安装在视频控制电脑上的摇杆通过视频控制电脑中的控制软件实现对摄像头云台的操作控制以实现视频采集装置的摄像头在空间方向上的转动，视频软件用于对摄像头捕获的图像进行采集和存储，所述视频控制电脑还与主控电脑通信连接。
优选的，所述驱动仓固定安装在池底移动平台的底板上，驱动仓内的伺服电机与安装在所述底板下两侧的若干滚轮传动连接，同侧的若干所述滚轮之间通过轮系连接器相互连动，组成滚动轮系。
优选的，所述伺服电机通过减速机完成转速与转矩的变换，所述减速机的输出端通过同步带输出传动至传动轮系，传动轮系与滚轮轮系传动连接。
优选的，所述摄像仓与视频仓之间通过法兰连接，所述驱动仓通过螺钉固定安装在底板上。
优选的，所述电源控制箱提供池底移动平台的电机所需的60VDC/30A电源及控制装置所需的24VDC/2A电源，60VDC/30A电源通过三台直流稳压电源串接而成并且输出可调，所述池底移动平台上安装有电缆绕线器。
优选的，所述池底移动装置的伺服电机采用AKM33E伺服电机，通过S30361电机驱动器控制，所述电机驱动器通过TRIO运动控制卡控制，所述TRIO运动控制卡依次通过两个RS232转远传模块连接到主控电脑的RS232接口。
本发明的池底移动影像采集系统可以在主控电脑的控制下在泳池池底实时跟随采集对像进行影像采集及存储，系统采集功能范围大、采集信息准确全面，而且自走平台集成在一个水下舱体内，这种非外来牵引式的设计可以使设备集成度更高，阻力减少，占用场地小，运动员水下安全度高，通过在水底设置轨道，使移动平台沿轨道运行，不仅移动速度快，而且便于定位跟踪；本发明除能够满足训练、科研对影像的记录和分析要求外，由于全系统结构灵活，适用性强，各机构模块化，可以根据需要与其它摄影设备组合，进行多种影像信息采集作业，而且转场移动方便，能够兼顾训练、科研、媒体输出多方位综合使用。
附图说明
图1是本发明整体结构模块图；
图2是本发明的运动控制原理模块图；
图3是池底移动装置结构示意图；
图4是图3中所示驱动仓内部的驱动机构结构示意图。
图中：
1、主控电脑；2、电源控制箱；3、运动控制电脑；4、视频控制电脑；5、池底移动装置；6、第一远传模块；7、第二远传模块；8、运动控制卡；9、电机控制器；10、伺服电机；11、视频仓；12、摄像仓；13、驱动仓；14、电缆绕线器；15、皮带压紧轮；16、滚动轮；17、导轨；18、轮系连接器；19、从动轮外壳；20、运动控制器；21、减速机；22、主动轮系；23、从动轮。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至图4所示给出了本发明的一个具体实施例。
如图1所示，一种池底移动影像采集系统，包括主控电脑1、电源控制箱2、运动控制电脑3、视频控制电脑4和池底移动装置5；其中电源控制箱2用于给池底移动装置供电，提供池底移动装置中电机所需的60VDC/30A电源及控制设备所需的24VDC/2A电源，60VDC/30A电源通过三台直流稳压电源串接而成并且输出可调，所有供电电源线均通过一根6×1电缆与池底移动装置5连接；
在所述运动控制电脑3上安装有对池底移动装置5进行运动控制的控制摇杆，所述控制摇杆的参数信息通过安装在运动控制电脑3中的运动控制软件转换成对池底移动装置5的操作控制指令并由运动控制电脑3的串行接口发送给池底移动装置5，同时池底移动装置5将当前运动和位置参数回传给运动控制电脑3以使电脑进行下一步的运动；所述视频控制电脑4用于对池底移动装置视频仓的云台控制及视频操作，安装在视频控制电脑4上的摇杆通过视频控制电脑4中的控制软件实现对视频采集装置的摄像头云台的操作控制以实现摄像头在空间方向上的转动，视频软件用于对摄像头捕获的图像进行采集和存储，所述视频控制电脑4还可与中央控制室中的主控电脑1进行信息交换。
如图2所示，所述池底移动装置5的伺服电机10采用AKM33E伺服电机，通过电机驱动器9控制，所述电机驱动器通过运动控制卡8控制，所述运动控制卡8依次通过第一转远传模块6、第二转远传模块7连接到主控电脑1的RS232接口；所述电机驱动器9选用S30361电机驱动器，所述运动控制卡选用TR10运动控制卡。
如图3、图4所示，图1中所示的池底移动装置5包括移动平台，所述移动平台下部两侧安装有与装在池底的导轨17配合的滚动轮16，所述导轨采用双导轨，由左右导轨平行布置，左、右导轨下方均安装用于支撑导轨的设置于池底的导轨支架；轮系连接器18把四个滚动轮16连成一个滚动轮系；移动平台的底板上设置有驱动仓13和视频仓11，所述视频仓上11罩有防水的摄像仓12，摄像仓12与移动平台的底板之间通过法兰连接，并采用螺钉固定在底板上，摄像仓12内装有视频采集装置，视频采集装置可在摄像仓12内自由转动，所述视频采集装置通过控制池底移动装置视频仓的云台控制及视频操作的视频控制电脑4与主控电脑1连接；
所述驱动仓13设置移动平台底板的后部，驱动仓13外侧焊接在底板托上，移动平台的驱动系统置于驱动仓13内，驱动仓13内为整个移动平台提供动力的伺服电机10通过电机控制器9和运动控制器20控制，电机驱动器9和运动控制器20与伺服电机通过螺钉背板连接，控制伺服电机10旋转。
所述伺服电机10作为原始动力输出，通过减速机21完成转速与转矩的变换。减速机21输出端连接主动轮系22的主同步轮，主同步轮与从动轮23之间通过小同步带传递，以压紧轮15实现同步带的压紧，从动轮23与外部的同步轮连接并通过同步轮实现与导轨组上同步带的接合，当伺服电机10转动带动大同步轮转动时，大同步轮与导轨上的同步带传动，带动整个移动平台向前移动。
驱动仓13的外壳上通过螺钉固定安装有电缆绕线器14，以便电缆在水中移动的位置固定，所述从动轮外设置有从动轮外壳19。

Claims (7)

1.一种池底移动影像采集系统，其特征在于：包括用于控制供电的电源控制箱、带有视频采集装置的池底移动装置、运动控制电脑、视频控制电脑和中控台的主控电脑；
所述池底移动装置包括置于池底的导轨和与导轨配合的移动平台，所述移动平台的底板上设置有驱动仓和视频仓，所述视频仓上罩有防水摄像仓，内装有视频采集装置；
所述视频采集装置可在摄像仓内自由转动；
所述驱动仓内装有伺服电机，控制所述伺服电机的电机驱动器通过控制设备运行的运动控制电脑与主控电脑连接；
所述视频采集装置通过控制视频仓的云台控制及视频操作的视频控制电脑与中主控电脑连接；
所述电源控制箱与池底移动装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种池底移动影像采集系统，其特征在于：所述运动控制电脑上安装有对池底移动装置进行运动控制的控制摇杆，所述控制摇杆的参数信息通过安装在运动控制电脑中的运动控制软件转换成对池底移动装置的操作控制指令并由运动控制电脑的串行接口发送给池底移动装置，同时池底移动装置将当前运动和位置参数回传给运动控制电脑以使电脑进行下一步的运动；
所述视频控制电脑用于对池底移动设备视频仓的云台控制及视频操作，安装在视频控制电脑上的摇杆通过视频控制电脑中的控制软件实现对摄像头云台的操作控制以实现视频采集装置的摄像头在空间方向上的转动，视频软件用于对摄像头捕获的图像进行采集和存储，所述视频控制电脑还与主控电脑通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种池底移动影像采集系统，其特征在于：所述驱动仓固定安装在池底移动平台的底板上，驱动仓内的伺服电机与安装在所述底板下两侧的若干滚轮传动连接，同侧的若干所述滚轮之间通过轮系连接器相互连动，组成滚动轮系。
4.根据权利要求3所述的一种池底移动影像采集系统，其特征在于：所述伺服电机通过减速机完成转速与转矩的变换，所述减速机的输出端通过同步带输出传动至传动轮系，传动轮系与滚轮轮系传动连接。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种池底移动影像采集系统，其特征在于：所述摄像仓与视频仓之间通过法兰连接，所述驱动仓通过螺钉固定安装在底板上。
6.根据权利要求1至4任一所述的一种池底移动影像采集系统，其特征在于：所述电源控制箱提供池底移动平台的电机所需的60VDC/30A电源及控制装置所需的24VDC/2A电源，60VDC/30A电源通过三台直流稳压电源串接而成并且输出可调，所述池底移动平台上安装有电缆绕线器。
7.根据权利要求1至4任一所述的一种池底移动影像采集系统，其特征在于:所述池底移动装置的伺服电机采用AKM33E伺服电机，通过S30361电机驱动器控制，所述电机驱动器通过TRIO运动控制卡控制，所述TRIO运动控制卡依次通过两个RS232转远传模块连接到主控电脑的RS232接口。
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