CN112212185A - 一种用于摄像头的旋转底座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于摄像头的底座，包括：固定支架；以及内部环形体和外部环形体；所述外部环形体支撑在所述固定支架上，并且相对于所述固定支架具有绕第一轴向方向上的转动自由度，所述内部环形体支撑在所述外部环形体上，以随着所述外部环形体绕第一轴向方向同步转动，所述内部环形体相对于所述外部环形体具有绕第二轴向方向上的转动自由度，所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直；所述摄像头固定在所述内部环形体的一侧表面。本发明的目的是提供一种用于摄像头的旋转底座，其通过简单的机械结构实现摄像头设备灵活的多角度旋转。

Description

一种用于摄像头的旋转底座
技术领域
本发明涉及智能监控设备技术领域，特别涉及一种用于摄像头的旋转底座。
背景技术
目前用于安防门禁的带摄像头设备，摄像头都是固定的机械结构，无法实现上下或左右转动，对拍摄目标无法实现更广范围的追踪，对不同高度的目标拍摄存在较大限制，主要具有以下缺点：
(1)摄像头无法上下左右单独转动。大多数产品都是固定的摄像头结构，拍摄范围完全靠将设备装在合适的高度，对高度差异较大的拍摄目标存在限制；即使存在一些可实现自动俯仰的摄像头设备，但基本是摄像头整个模块一起旋转，旋转需要带动的重量大，所需电机旋转动力大，造成体积较大，而且无法做到左右转动。
(2)有些产品可通过使用者手动转动镜头或设备，达到调整设备到合适拍摄位置，设备无法实现自动追踪，造成使用体验不佳。
因此，如何设计一种可上下左右转动、自动追踪拍摄目标且小巧灵活的摄像头设备，是一个值得探索的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于摄像头的旋转底座，其通过简单的机械结构实现摄像头设备灵活的多角度旋转。
本发明的一个实施例提供了一种用于摄像头的旋转底座，包括：
固定支架；以及
内部环形体和外部环形体；
所述外部环形体支撑在所述固定支架上，并且相对于所述固定支架具有绕第一轴向方向上的转动自由度，
所述内部环形体支撑在所述外部环形体上，以随着所述外部环形体绕第一轴向方向同步转动，所述内部环形体相对于所述外部环形体具有绕第二轴向方向上的转动自由度，所述第一轴向方向和所述第二轴向方向相互垂直。
优选地，所述内部环形体和外部环形体为同心结构，所述内部环形体位于所述外部环形体内，
所述第一轴向方向和所述第二轴向方向通过所述内部环形体和外部环形体的中心。
优选地，所述外部环形体具有一对第一转杆，所述第一转杆分别设置在沿着所述第一轴向方向的两端；
所述固定支架进一步包括第一支撑孔，所述第一转杆分别插入在所述第一支撑孔中。
优选地，所述内部环形体具有一对第二转杆，所述第二转杆分别设置在沿着所述第二轴向方向的两端；
所述外部环形体进一步包括第二支撑孔，所述第二转杆分别插入在所述第二支撑孔中。
优选地，进一步包括第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机驱动所述外部环形体绕第一轴向方向转动，所述第二驱动电机驱动所述内部环形体绕第二轴向方向转动。
优选地，进一步包括第一螺纹丝杠套筒和第二螺纹丝杠套筒，
所述第一驱动电机通过所述第一螺纹丝杠套筒驱动所述外部环形体绕第一轴向方向转动，所述第二驱动电机通过所述第二螺纹丝杠套筒驱动所述内部环形体绕第二轴向方向转动。
优选地，包括一对第一螺纹丝杠套筒和一对第二螺纹丝杠套筒，所述第一螺纹丝杠套筒的一端分别与所述外部环形体的沿着所述第二轴向方向的两端铰接，另一端与所述第一驱动电机连接；
所述第二螺纹丝杠套筒的一端分别与所述内部环形体的沿着所述第一轴向方向的两端铰接，另一端与所述第二驱动电机连接。
优选地，所述第一螺纹丝杠套筒的一端通过双连接环与所述外部环形体铰接，所述第二螺纹丝杠套筒的一端通过双连接环与所述内部环形体铰接，
所述双连接环具有大于180°的转动自由度。
优选地，所述一对第一螺纹丝杠套筒的旋转方向相反，所述一对第二螺纹丝杠套筒的旋转方向相反。
优选地，所述第二螺纹丝杠套筒与所述内部环形体的另一侧表面铰接，
所述第一螺纹丝杠套筒与所述第二螺纹丝杠套筒位于所述内部环形体的相同侧。
由以上技术方案可知，在本实施例中，相对于固定支架而言，外部环形体和内部环形体组成一个一体转动的整体，而外部环形体和内部环形体又分别在相互垂直的两个轴向方向上提供可转动的自由度，这样，在相互垂直的两个轴向方向上的转动自由度的组合可形成通常需要通过球体或者云台才能够提供的多角度的自由度。
内部环形体在第二轴向方向上的角度是由其自身的旋转位置决定的，而在第一轴向方向上的角度是由外部环形体的旋转位置决定的。则外部环形体和内部环形体的组合已可实现在拍摄范围内的全角度调整，即既可实现在水平范围内更广范围的追踪，又可通过调整上下角度实现对不同高度的目标的拍摄。
进一步地，本实施例的旋转底座可仅用于摄像头的旋转，而非用于整个摄像机模块，旋转底座的旋转可通过摄像机的控制模块来控制，以实现自动跟踪拍摄目标，而无需手动调节。这样的用于摄像头的旋转底座可减轻旋转底座所承载的部件的重量，因此本实施例的旋转底座仅通过小型电机即可驱动，以减小该设备所占用的体积。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是本发明的用于摄像头的旋转底座的结构示意图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
为了解决现有技术中的用于安防门禁的摄像头设备无法转动、对拍摄目标无法实现更广范围的追踪的问题，本发明的目的是提供一种用于摄像头的旋转底座，其通过简单的机械结构实现摄像头设备灵活的多角度旋转。
图1是本发明的用于摄像头的旋转底座的结构示意图。如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种用于摄像头1的旋转底座，包括：
固定支架10；以及内部环形体20和外部环形体30；
其中，外部环形体30被支撑在固定支架10上，并且相对于固定支架10具有绕第一轴向方向L1上的转动自由度，
内部环形体20被支撑在外部环形体30上，以随着外部环形体30绕第一轴向方向L1同步转动，内部环形体20相对于外部环形体30具有绕第二轴向方向L2上的转动自由度，第一轴向方向L1和第二轴向方向L2相互垂直，摄像头1固定于内部环形体20的一侧表面。
在本实施例中，相对于固定支架10而言，外部环形体30和内部环形体20组成一个一体转动的整体，而外部环形体30和内部环形体20又分别在相互垂直的两个轴向方向上提供可转动的自由度，这样，在相互垂直的两个轴向方向上的转动自由度的组合可形成通常需要通过球体或者云台才能够提供的多角度的自由度。
以图1中示出的示例为例，第一轴向方向L1沿着水平方向延伸，外部环形体30绕第一轴向方向L1转动可带动内部环形体20一起实现摄像头1上下运动，而第二轴向方向L2沿着竖直方向延伸，内部环形体20绕第二轴向方向L2转动可实现摄像头1左右转动。内部环形体20在左右方向上的角度是由其自身的旋转位置决定的，而在上下方向上的角度是由外部环形体30的旋转位置决定的。则外部环形体30和内部环形体20的组合已可实现在拍摄范围内的全角度调整，即既可实现在水平范围内更广范围的追踪，又可通过调整上下角度实现对不同高度的目标的拍摄。
进一步地，本实施例的旋转底座可仅用于摄像头的旋转，而非用于整个摄像机模块，如图1所示，摄像头1固定于内部环形体20的一侧表面，以在内部环形体20的带动下随之一起旋转。其中，摄像头1可为一个摄像头板，其上面可具有CMOS/CCD(互补金属氧化物半导体/电荷耦合元件)传感器，传感器上装配镜头，由此形成一个摄像头。而旋转底座的旋转可通过摄像机的控制模块来控制，以实现自动跟踪拍摄目标，而无需手动调节。这样的用于摄像头的旋转底座可减轻旋转底座所承载的部件的重量，因此本实施例的旋转底座仅通过小型电机即可驱动，以减小该设备所占用的体积。
图1仅示出了单摄像头设备的情况，在本实施例中，一个固定支架也可用于多个摄像头的支撑。
优选地，内部环形体20和外部环形体30为同心结构，内部环形体20位于外部环形体30内，第一轴向方向L1和第二轴向方向L2通过内部环形体20和外部环形体30的中心。
在图1中以内部环形体20和外部环形体30均为椭圆形环形结构为例进行了图示，但是内部环形体20和外部环形体30也可为其他形状，例如圆形、方形、矩形等。优选地，内部环形体20和外部环形体30为具有至少两个相互垂直的对称轴的形状。这里，第一轴向方向L1和第二轴向方向L2即可为其两个相互垂直的对称轴。
具体地，外部环形体30具有一对第一转杆31，第一转杆31分别设置在沿着第一轴向方向L1的两端；对应地，固定支架10进一步包括第一支撑孔(图中未示出)，第一转杆31分别插入在所述第一支撑孔中。
第一支撑孔用于支撑第一转杆31，这种孔轴配合的形式不仅能够起到稳定支撑的作用，而且具有沿着第一转杆31的轴向方向的转动自由度。
优选地，内部环形体20具有一对第二转杆21，第二转杆21分别设置在沿着第二轴向方向L2的两端；对应地，外部环形体30进一步包括第二支撑孔(图中未示出)，第二转杆21分别插入在第二支撑孔中。
优选地，进一步包括第一驱动电机和第二驱动电机(图中未示出)，第一驱动电机驱动外部环形体30绕第一轴向方向L1转动，第二驱动电机驱动内部环形体20绕第二轴向方向L2转动。
其中，第一驱动电机和第二驱动电机可通过摄像头的控制器控制启动，这样可实现自动追踪拍摄目标，而无需手动调节摄像头的拍摄角度。
具体地，如图1所示，进一步包括第一螺纹丝杠套筒41和第二螺纹丝杠套筒42，第一驱动电机通过第一螺纹丝杠套筒41驱动外部环形体30绕第一轴向方向L1转动，第二驱动电机通过第二螺纹丝杠套筒42驱动内部环形体20绕第二轴向方向L2转动。
螺纹丝杠套筒为螺纹套筒与丝杠的配合结构，其可将旋转运动转化为直线运动，其中丝杠可直接与驱动电机的输出轴连接，以在螺纹套筒内旋转，而通过丝杠与螺纹套筒的螺纹配合，可实现丝杠在螺纹套筒内的移动，当丝杠的位置固定时，可实现螺纹套筒的相对移动。在本实施例中正是利用了这样的结构利用螺纹丝杠套筒带动外部环形体30和内部环形体20的转动。
具体地，第一螺纹丝杠套筒41的螺纹套筒的一端分别与外部环形体30的沿着第二轴向方向L2的两端铰接，与螺纹套筒配合的丝杠的另一端与第一驱动电机连接；
类似地，第二螺纹丝杠套筒42的螺纹套筒的一端分别与内部环形体20的沿着第一轴向方向L1的两端铰接，与螺纹套筒配合的丝杠的另一端与第二驱动电机连接。
这样，第一驱动电机、第二驱动电机用于带动丝杠在螺纹套筒内旋转，而丝杠的位置由于与驱动电机连接而相对固定，由此通过螺纹套筒相对于丝杠的移动而带动外部环形体30、内部环形体20的局部移动，从而实现外部环形体30、内部环形体20的旋转移动。
其中，如图1所示，第一螺纹丝杠套筒41与外部环形体30的连接位置是与第一转杆31相间隔的，具体地，第一转杆31的轴向方向位于第一轴向方向L1上，而第一螺纹丝杠套筒41与外部环形体30的连接位置位于第二轴向方向L2上，这样，由于第一轴向方向L1和第二轴向方向L2相互垂直，第一螺纹丝杠套筒41与外部环形体30的连接位置能够产生最大的力矩，从而能够最便捷地通过第一螺纹丝杠套筒41的移动带动外部环形体30绕着第一轴向方向L1旋转。
第二螺纹丝杠套筒42与内部环形体20的连接位置和工作方式相同，在此不再赘述。
具体地，本实施例可仅包括一个第一螺纹丝杠套筒41和一个第二螺纹丝杠套筒42，也可包括一对第一螺纹丝杠套筒41和一对第二螺纹丝杠套筒42，一对第一螺纹丝杠套筒41分别与外部环形体30的沿着第二轴向方向L2的两端铰接，一对第二螺纹丝杠套筒42分别与内部环形体20的沿着第一轴向方向L1的两端铰接且一对第一螺纹丝杠套筒41的旋转方向相反且转动角度或者移动长度相同，一对第二螺纹丝杠套筒42的旋转方向相反且转动角度或者移动长度相同。
例如，以图1中所示为例，上方的第一螺纹丝杠套筒41伸长10mm，对应地，下方的第一螺纹丝杠套筒41缩短10mm，其产生的效果是摄像头1向下转动。或者，图中左侧的第二螺纹丝杠套筒42伸长10mm，对应地，右侧的第二螺纹丝杠套筒42缩短10mm，其产生的效果是摄像头1向右转动。
一对第一螺纹丝杠套筒41分别位于第一轴向方向L1的两侧，其旋转方向虽然相反，但是相对于第一轴向方向L1产生的力矩方向相同，使得外部环形体30能够平稳地绕着第一轴向方向L1均匀地转动。
类似地，一对第二螺纹丝杠套筒42分别位于第二轴向方向L2的两侧，其旋转方向虽然相反，但是相对于第二轴向方向L2产生的力矩方向相同，使得内部环形体20能够平稳地绕着第二轴向方向L2均匀地转动。
为了避免对拍摄物体产生干扰，第二螺纹丝杠套筒42与内部环形体20的另一侧表面铰接，第一螺纹丝杠套筒41与第二螺纹丝杠套筒42位于内部环形体20的相同侧。如图1所示，第二螺纹丝杠套筒42和第一螺纹丝杠套筒41均位于旋转底座的背面，相对地，摄像头1位于旋转底座的正面。
进一步地，第一螺纹丝杠套筒41的一端通过双连接环50与外部环形体30铰接，第二螺纹丝杠套筒42的一端通过双连接环50与内部环形体20铰接，双连接环50具有大于180°的转动自由度。
双连接环50为两个相互套接的环形结构，两个环形分别与其将连接的两个物体固定连接，而两个环形之间可具有大于180°的旋转自由度，从而第一螺纹丝杠套筒41与外部环形体30之间、或者第二螺纹丝杠套筒42与内部环形体20之间发生锁死而无法实现转动。
由以上技术方案可知，在本实施例中，相对于固定支架而言，外部环形体和内部环形体组成一个一体转动的整体，而外部环形体和内部环形体又分别在相互垂直的两个轴向方向上提供可转动的自由度，这样，在相互垂直的两个轴向方向上的转动自由度的组合可形成通常需要通过球体或者云台才能够提供的多角度的自由度。
内部环形体在第二轴向方向上的角度是由其自身的旋转位置决定的，而在第一轴向方向上的角度是由外部环形体的旋转位置决定的。则外部环形体和内部环形体的组合已可实现在拍摄范围内的全角度调整，即既可实现在水平范围内更广范围的追踪，又可通过调整上下角度实现对不同高度的目标的拍摄。
进一步地，本实施例的旋转底座可仅用于摄像头的旋转，而非用于整个摄像机模块，旋转底座的旋转可通过摄像机的控制模块来控制，以实现自动跟踪拍摄目标，而无需手动调节。这样的用于摄像头的旋转底座可减轻旋转底座所承载的部件的重量，因此本实施例的旋转底座仅通过小型电机即可驱动，以减小该设备所占用的体积。
在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于摄像头(1)的旋转底座，其特征在于，包括：
固定支架(10)；以及
内部环形体(20)和外部环形体(30)；
所述外部环形体(30)支撑在所述固定支架(10)上，并且相对于所述固定支架(10)具有绕第一轴向方向(L1)上的转动自由度，
所述内部环形体(20)支撑在所述外部环形体(30)上，以随着所述外部环形体(30)绕第一轴向方向同步转动，所述内部环形体(20)相对于所述外部环形体(30)具有绕第二轴向方向(L2)上的转动自由度，所述第一轴向方向(L1)和所述第二轴向方向(L2)相互垂直，
所述摄像头(1)固定在所述内部环形体(20)的一侧表面。
2.根据权利要求1所述的旋转底座，其特征在于，所述内部环形体(20)和外部环形体(30)为同心结构，所述内部环形体(20)位于所述外部环形体(30)内，
所述第一轴向方向(L1)和所述第二轴向方向(L2)通过所述内部环形体(20)和外部环形体(30)的中心。
3.根据权利要求1或2所述的旋转底座，其特征在于，所述外部环形体(30)具有一对第一转杆(31)，所述第一转杆(31)分别设置在沿着所述第一轴向方向(L1)的两端；
所述固定支架(10)进一步包括第一支撑孔，所述第一转杆(31)分别插入在所述第一支撑孔中。
4.根据权利要求3所述的旋转底座，其特征在于，所述内部环形体(20)具有一对第二转杆(21)，所述第二转杆(21)分别设置在沿着所述第二轴向方向(L2)的两端；
所述外部环形体(30)进一步包括第二支撑孔，所述第二转杆(21)分别插入在所述第二支撑孔中。
5.根据权利要求4所述的旋转底座，其特征在于，进一步包括第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机驱动所述外部环形体(30)绕第一轴向方向(L1)转动，所述第二驱动电机驱动所述内部环形体(20)绕第二轴向方向(L2)转动。
6.根据权利要求5所述的旋转底座，其特征在于，进一步包括第一螺纹丝杠套筒(41)和第二螺纹丝杠套筒(42)，
所述第一驱动电机通过所述第一螺纹丝杠套筒(41)驱动所述外部环形体(30)绕第一轴向方向(L1)转动，所述第二驱动电机通过所述第二螺纹丝杠套筒(42)驱动所述内部环形体(20)绕第二轴向方向(L2)转动。
7.根据权利要求6所述的旋转底座，其特征在于，包括一对第一螺纹丝杠套筒(41)和一对第二螺纹丝杠套筒(42)，
所述第一螺纹丝杠套筒(41)的一端分别与所述外部环形体(30)的沿着所述第二轴向方向(L2)的两端铰接，另一端与所述第一驱动电机连接；
所述第二螺纹丝杠套筒(42)的一端分别与所述内部环形体(20)的沿着所述第一轴向方向(L1)的两端铰接，另一端与所述第二驱动电机连接。
8.根据权利要求7所述的旋转底座，其特征在于，所述第一螺纹丝杠套筒(41)的一端通过双连接环(50)与所述外部环形体(30)铰接，所述第二螺纹丝杠套筒(42)的一端通过双连接环(50)与所述内部环形体(20)铰接，
所述双连接环(50)具有大于180°的转动自由度。
9.根据权利要求6或7所述的旋转底座，其特征在于，所述一对第一螺纹丝杠套筒(41)的旋转方向相反，所述一对第二螺纹丝杠套筒(42)的旋转方向相反。
10.根据权利要求7所述的旋转底座，其特征在于，所述第二螺纹丝杠套筒(42)与所述内部环形体(20)的另一侧表面铰接，
所述第一螺纹丝杠套筒(41)与所述第二螺纹丝杠套筒(42)位于所述内部环形体(20)的相同侧。
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