CN110572587A - 一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法 - Google Patents

一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法 Download PDF

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马金星
张传金
纪勇
李自豪
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Abstract

本发明公开了一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，所述方法包括：实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据；根据所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动；根据所述光学变倍机芯的倍率数据实时检测光敏电阻值；若所述实时检测光敏电阻值大于预设光敏电阻阈值时根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯，本发明监控球机云台可以根据机芯倍率自动匹配速度，同时可以调节补光灯的亮度以及自动切换红外灯与激光灯。

Description

一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法
技术领域
本发明涉及监控设备技术领域，具体是一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法。
背景技术
随着安防监控领域的不断发展，人们对设备的可操作性和效果都提出来更高的要求，以前传统云台监控摄像机电机转动速度主要是通过网络连接监控平台预设，但是随着机芯的不断普及和高倍率的机芯不断出现，很多时候预设的云台转动速度不能满足实际使用场景的要求，通过监控后台来调节云台转动速度显得十分繁琐；同时机芯倍率的增加对摄像机设备夜视的效果同样提出了更高的要求，传统夜视主要是使用单一普通红外灯配合两种不同角度的灯杯来实现近焦与远焦补光灯来切换，且在机芯变倍的过程中补光灯的亮度不变，在机芯变倍的过程中，实时场景画面很难与单一亮度的光源相匹配；有时甚至同时开启远近光灯，这种方式收到的效益甚微，同时也极大的增加了设备的功耗，有时画面中心还会出现手电筒效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，所述方法包括：
实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据；
根据所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动；
根据所述光学变倍机芯的倍率数据实时检测光敏电阻值；
若所述实时检测光敏电阻值大于预设光敏电阻阈值时根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯。
作为本发明进一步的方案：所述实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据具体为：
控制器与所述光学变倍机芯通信连接，所述控制器实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据，MCU微控制器通过UART串口与光学变倍机芯进行通信，获取光学变倍机芯镜头实时提供的焦距位置，在机芯变倍过程中，变化的焦距导致机芯视频画面的视场角不断变化，焦距越大镜头的视场角就相对越小，照射的距离越远，此时更关心事物的细节，相反焦距越小，镜头的视场角越大，照射的距离越近，此时监控事物区域范围变大，通过MCU微控制器实时获取光学变倍机芯的倍率数据。
作为本发明进一步的方案：根据所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动具体为：
控制器根据获取所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动速度和转动方位。
作为本发明进一步的方案：控制器根据获取所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动速度和转动方位具体为：
电机驱动芯片用于接收控制器根据所述光学变倍机芯的倍率数据输出的高低电平值，通过电机接收到的高低电平值及高低电平的变化频率控制所述监控球机云台的转动方位和转动速度。
MCU微控制器的多路通用GPIO用来控制电机驱动芯片PHASE引脚的电平，本发明中电机驱动芯片使用嘉兴禾润的HR3988；HR3988是一款四路DMOS全桥驱动芯片，能够驱动2个步进电机或者4个直流电机，每个全桥输出额定值高达38V、1.2A，监控球机正常包括水平和垂直两个步进电机，MCU微控制器通过GPIO来分别与HR3988的PHASE1和PHASE2连接，为了保证每次切换脉冲的保持的时间的准确与一致性；GPIO引脚的电平切换在定时器中断函数中来实现，通过改变进入中断函数的频率来控制GPIO电平变化的频率，来调节云台转动的速度。
监控球机云台的转动方位通过电机驱动芯片控制电机的高低电平值来控制监控云台球机云台的转动方位。
作为本发明进一步的方案：根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯具体为：
所述控制器通信连接有补光灯驱动芯片；
根据所述控制器实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据控制所述补光灯驱动芯片的输出电流进而调整所述补光灯。
作为本发明进一步的方案：根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯包括：
若所述光学变倍机芯的倍率值大于预设倍率值时，则开启远光灯，关闭近光灯；
若所述光学变倍机芯的倍率值小于预设倍率值时，则开启近光灯，关闭远光灯。
进一步的，普通红外灯和激光灯之间的切换，完全由MCU微控制器获取光学变倍机芯焦距值来确定，不需要手动干预，而补光灯的亮度也由MCU微控制器自动调节，保证机芯在变倍过程中始终保持高质量的画面。
作为本发明进一步的方案：所述远光灯为激光灯；
所述近光灯为红外灯，补光灯分为大角度近景使用的红外灯和小角度远景使用的激光灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过实时获取变倍机芯的倍率数据，从而使监控球机云台和补光灯可以根据光学变倍机芯的倍率数据变化实时调整监控球机云台的转动速度和转动方位以及调整补光灯；同时通过检测光敏电阻值实时判断是否需要使用补光灯，比如在白天光线强度较好的情况下则不需要使用补光灯工作，在夜晚等光线强度不佳时则启动补光灯；同时根据光学倍率的倍率值实现控制远光灯和近光灯；在光学变倍机芯变倍聚焦过程中，不需要手动控制监控球机云台转动的速度，监控球机云台可以根据机芯倍率自动匹配速度；在夜视环境下，补光灯能够根据实际事物的远近自动调节补光灯的亮度以及自动切换普通红外灯与激光灯，极大的提高夜视效果。
附图说明
图1为一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法的流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1
本发明实施例中，一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，方法包括：
S101、实时获取光学变倍机芯的倍率数据；
控制器与光学变倍机芯通信连接，控制器实时获取光学变倍机芯的倍率数据，控制器为MCU微控制器，具体型号为STMicroelectronics公司的32位微控制器，包括多路通用GPIO、TIMER定时器、PWM发生器和UART串口等资源；
MCU微控制器通过UART串口与光学变倍机芯进行通信，获取光学变倍机芯镜头实时提供的焦距位置，在机芯变倍过程中，变化的焦距导致机芯视频画面的视场角不断变化，焦距越大镜头的视场角就相对越小，照射的距离越远，此时更关心事物的细节，相反焦距越小，镜头的视场角越大，照射的距离越近，此时监控事物区域范围变大，通过MCU微控制器实时获取光学变倍机芯的倍率数据。
S102、根据光学变倍机芯的倍率数据调整监控球机云台的转动；
控制器根据获取光学变倍机芯的倍率数据调整监控球机云台的转动速度和转动方位。
电机驱动芯片用于接收控制器根据光学变倍机芯的倍率数据输出的高低电平值，通过电机接收到的高低电平值及高低电平的变化频率控制所述监控球机云台的转动方位和转动速度。
MCU微控制器的多路通用GPIO用来控制电机驱动芯片PHASE引脚的电平，本发明中电机驱动芯片使用嘉兴禾润的HR3988；HR3988是一款四路DMOS全桥驱动芯片，能够驱动2个步进电机或者4个直流电机，每个全桥输出额定值高达38V、1.2A，监控球机正常包括水平和垂直两个步进电机，MCU微控制器通过GPIO来分别与HR3988的PHASE1和PHASE2连接，为了保证每次切换脉冲的保持的时间的准确与一致性；GPIO引脚的电平切换在定时器中断函数中来实现，通过改变进入中断函数的频率来控制GPIO电平变化的频率，来调节云台转动的速度。
本发明产品中规定监控球机云台转动的最大速度为Vmax，因此机芯焦距最小时对应的云台转动速度为Vmax，设机芯焦距最大时对应的云台转动速度为Vmin；机芯的焦距最小值为Xmin，设机芯焦距最大时对应的云台转动速度为最大值为Xmax；本发明设定速度的变化与机芯倍率成线性关系，则可得出公式Vmax/Vmin＝m(Xmax/Xmin)；其中m根据测试效果默认为1；因此可计算出Vmin＝(Xmin/Xmax)Vmax。Vo和Xo为实时监控球机云台的速度与焦距，因此有Vo＝(Xo/Xmin)Vmin，Xmin和Vmin为已知，则监控球机云台速度会与机芯的实时焦距动态对应，监控球机云台速度的控制通过改变定时器中断的频率来实现。
监控球机云台的转动方位通过电机驱动芯片控制电机的高低电平值来控制监控云台球机云台的转动方位。
S103、根据光学变倍机芯的倍率数据实时检测光敏电阻值；
光敏电阻一般是由硫化璃或化璃材料制成,其波长大约在4000-10000A之间,当光敏电阻受到光照射时,在其材料内部随著光罩设的增加,产生之电子电洞对亦增加,使光敏电阻直随之降低,反之若外界光线降低则光敏阻值增加，因此在确定了光学变倍机芯的倍率数据之后实时检测光敏电阻值，从而不便根据所处的光照强度进行补光灯的调节。
S104、若实时检测光敏电阻值大于预设光敏电阻阈值时根据光学变倍机芯的倍率值调整补光灯。
控制器通信连接有补光灯驱动芯片；
根据控制器实时获取光学变倍机芯的倍率数据控制补光灯驱动芯片的输出电流进而调整补光灯。
根据光学变倍机芯的倍率值调整补光灯包括：
若光学变倍机芯的倍率值大于预设倍率值时，则开启远光灯，关闭近光灯；
若光学变倍机芯的倍率值小于预设倍率值时，则开启近光灯，关闭远光灯。
远光灯为激光灯；近光灯为红外灯。
补光灯分为大角度近景使用的红外灯和小角度远景使用的激光灯，本发明补光灯驱动芯片使用的是龙鼎威电子的PAM2861专用LED驱动芯片，最大输出电流可达1.5A，MCU微控制器通过PWM1引脚输出不同占空比的方波，经过RC整流滤波输出0-3.3V的电平来驱动PAM2861芯片的Vset引脚的电压，从而调节补光灯驱动芯片输出电流，来实现调节激光灯的亮度，PWM1波形的占空比可参考上述公式中的常数k值。
当机芯倍数超过15倍左右时，普通的红外灯已经很难满足远距离补光灯对视频质量的要求，此时MCU微控制器打开激光灯，关闭红外灯，同样的根据机芯倍率的逐渐变大，控制PWM2波形的占空比来控制提高激光灯的亮度。
在机芯的变倍过程中，TIMER定时器按照1s时间间隔不断获取机芯实时焦距状态，从而不断更新PWM波形输出的占空比，实现在机芯变倍过程中实时自动调节补光灯亮度和自动切换红外灯与激光灯，在机芯变倍不工作时，关闭TIMER定时器，降低cpu资源使用率和功耗。
进一步的，普通红外灯和激光灯之间的切换，完全由MCU微控制器获取光学变倍机芯焦距值来确定，不需要手动干预，而补光灯的亮度也由MCU微控制器自动调节，保证机芯在变倍过程中始终保持高质量的画面。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据；
根据所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动；
根据所述光学变倍机芯的倍率数据实时检测光敏电阻值；
若所述实时检测光敏电阻值大于预设光敏电阻阈值时根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯。
2.根据权利要求1所述的一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，所述实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据具体为：
控制器与所述光学变倍机芯通信连接，所述控制器实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据。
3.根据权利要求2所述的一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，根据所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动具体为：
控制器根据获取所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动速度和转动方位。
4.根据权利要求3所述的一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，控制器根据获取所述光学变倍机芯的倍率数据调整所述监控球机云台的转动速度和转动方位具体为：
电机驱动芯片用于接收控制器根据所述光学变倍机芯的倍率数据输出的高低电平值，通过电机接收到的高低电平值及高低电平的变化频率控制所述监控球机云台的转动方位和转动速度。
5.根据权利要求2所述的一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯具体为：
所述控制器通信连接有补光灯驱动芯片；
根据所述控制器实时获取所述光学变倍机芯的倍率数据控制所述补光灯驱动芯片的输出电流进而调整所述补光灯。
6.根据权利要求1所述的一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，根据所述光学变倍机芯的倍率值调整所述补光灯包括：
若所述光学变倍机芯的倍率值大于预设倍率值时，则开启远光灯，关闭近光灯；
若所述光学变倍机芯的倍率值小于预设倍率值时，则开启近光灯，关闭远光灯。
7.根据权利要求6所述的一种监控球机云台、补光灯和光学变倍机芯联动控制方法，其特征在于，所述远光灯为激光灯；
所述近光灯为红外灯。
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