CN112283519A - 一种摄像机的安装夹具及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摄像机的安装夹具及其应用方法，该安装夹具包括：第一转臂；第二转臂，第一转臂可转动地安装在第二转臂上，第一转臂能沿轴向相对于第二转臂移动；摄像机安装座，安装在第一转臂上，摄像机安装座上设有用于固定摄像机的固定结构；底座，第二转臂可转动地安装在底座上，第二转臂能沿轴向相对于底座移动。该摄像机的安装夹具环境适应性强、结构简单、设计巧妙、安装方便，能够提供摄像机多个自由度的变化和调整，可广泛应用于各种场合下的摄像机安装。

Description

一种摄像机的安装夹具及其应用方法
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，具体而言，涉及一种在机器视觉中用于安装摄像机的安装夹具及其应用方法。
背景技术
随着计算机的发展、人工智能的应用以及图像处理等技术的进步，计算机被用于模拟人类的视觉功能，诞生了机器视觉技术。目前机器视觉技术已经得到了快速发展与普及，代替人类视觉被广泛应用于各类危险恶劣环境、难以容纳人工作业的狭小空间以及需要进行大批量检测、准确检测的各种场合中。在机器视觉技术的应用过程中，首先需要采用摄像机对准监测的目标，将监测和记录的数据转换成图像信号，从而传送给图像处理系统进行进一步的分析和处理；因而，如何安装摄像机从而准确获得图像信号是应用机器视觉技术需要考虑的第一步。
若是摄像机自带安装底座，则在开阔的室外、实验室的良好环境或静止的室内环境等特定的设计环境中，可以较为方便进行安装；但是在狭小空间、恶劣环境、移动场所等，如何稳固安装这类摄像机就成为了一个难题。不仅如此，上述的安装基本只适用于自带安装座的小部分功能特化摄像机，例如路面监控探头、室内摄像头等，这类摄像机或体积巨大难以适应狭小空间，或功能有限难以适应机器视觉的需要，并且自带底座往往就意味着限制了部分的自由度，摄像机的自由度调整能力有限。
而对于非自带安装座的摄像机，例如手持式摄像机、高性能专用摄像机等，如何安装本身就是一大难题，在狭小环境的安装更是难上加难。此外，在机器视觉的应用中，大多时候需要对摄像机进行较为精确的定位，以对准需要检测的部位。对摄像机位置和角度灵活调整的要求很高，如何在高自由度下调整摄像机的位置和朝向是不容忽视的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种摄像机的安装夹具及其应用方法，该安装夹具的环境适应性强、结构简单、设计巧妙、安装方便，能够提供摄像机多个自由度的变化和调整，可广泛应用于各种场合下的摄像机安装。
为了实现上述目的，本发明提供了一种摄像机的安装夹具，该安装夹具包括：
第一转臂；
第二转臂，第一转臂可转动地安装在第二转臂上，第一转臂能沿轴向相对于第二转臂移动；
摄像机安装座，安装在第一转臂上，摄像机安装座上设有用于固定摄像机的固定结构；
底座，第二转臂可转动地安装在底座上，第二转臂能沿轴向相对于底座移动。
进一步地，第一转臂与第二转臂垂直设置，摄像机安装座与第一转臂和第二转臂均垂直设置。
进一步地，第一转臂包括：
第一调整块，摄像机安装座安装在第一调整块上，第一调整块的一端设有一第一螺纹孔；
第一螺柱，第一螺柱的一端螺纹连接设置在第一螺纹孔内，并通过一第一螺母和一第一垫圈与第一调整块固定；第一螺柱的另一端与第二转臂螺纹连接，并通过第一螺母和第一垫圈固定。
进一步地，摄像机安装座与第一调整块垂直设置，第一调整块与第一螺柱的轴心共线。
进一步地，第二转臂包括：
第二调整块，第二调整块的一端设有一第二螺纹孔，第一螺柱螺纹连接设置在第二螺纹孔内，第二调整块的另一端设有一第三螺纹孔；
第二螺柱，第二螺柱的一端螺纹连接设置在第三螺纹孔内，并通过一第二螺母和一第二垫圈与第二调整块固定；第二螺柱的另一端与底座螺纹连接，并通过第二螺母和第二垫圈固定。
进一步地，第一调整块与第二调整块垂直设置，第二调整块与第二螺柱的轴心共线。
进一步地，底座上设有一第四螺纹孔，第二螺柱螺纹连接设置在第四螺纹孔内，并通过第二螺母和第二垫圈与底座固定。
进一步地，固定结构包括多个抱箍环，多个抱箍环沿摄像机安装座的长度方向并排设置，以将摄像机可拆卸地固定在摄像机安装座上。
进一步地，第一转臂上还设有一辅助设备安装螺纹孔，辅助设备安装螺纹孔内螺纹连接设置有摄像辅助设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述的摄像机的安装夹具的应用方法，包括：
通过底座将安装夹具安装在所需位置，通过固定结构将摄像机固定安装在摄像机安装座上；以摄像机安装座的长度方向为x轴方向，以第一转臂的轴线方向为y轴方向，以第二转臂的轴线方向为z轴方向；
当需要对摄像机在x轴方向进行调整时，松开固定结构，将摄像机绕周向转动和沿轴向移动，即实现摄像机在x轴方向上移动和转动两个自由度的调整，调整完毕后通过固定结构夹紧摄像机；
当需要对摄像机在y轴方向进行调整时，使第一调整块相对于第一螺柱转动，从而使摄像机和第一调整块一起沿y轴方向移动并绕y轴旋转，实现y轴方向的自调整；使第一螺柱相对于第二调整块转动，从而使摄像机和第一转臂整体沿y轴方向移动并绕y轴旋转，实现y轴方向的互调整；
当需要对摄像机在z轴方向进行调整时，使第二调整块相对于第二螺柱转动，从而使摄像机、第一转臂和第二调整块一起沿z轴方向移动并绕z轴旋转，实现z轴方向的自调整；使第二螺柱相对于底座转动，从而使摄像机、第一转臂和第二转臂整体沿z轴方向移动并绕z轴旋转，实现z轴方向的互调整。
应用本发明的技术方案，通过设置第一转臂，在第一转臂上安装摄像机安装座，将第一转臂可转动地安装在第二转臂上，并且第一转臂能沿轴向相对于第二转臂移动；将第二转臂可转动地安装在底座上，并且第二转臂能沿轴向相对于底座移动；安装摄像机时，通过底座将安装夹具整体安装在所需位置，通过固定结构将摄像机固定安装在摄像机安装座上；当需要调整摄像机的方位时，通过第一转臂、第二转臂的转动和移动以及固定结构，可以实现摄像机多个自由度的调整。该安装夹具环境适应性强、结构简单、设计巧妙、安装方便，能够提供摄像机多个自由度的变化和调整，可广泛应用于各种场合下的摄像机安装。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的安装夹具的总装配图。
图2为本发明实施例的安装夹具的分解图。
图3为本发明实施例的安装夹具中第一转臂和摄像机安装座的装配图。
图4为本发明实施例的安装夹具中第一转臂和摄像机安装座的分解图。
图5为本发明实施例的安装夹具中第二转臂的装配图。
图6为本发明实施例的安装夹具中第二转臂的分解图。
图7为本发明实施例的安装夹具的自由度调整示意图。
图8为本发明实施例的安装夹具使用时的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、第一转臂；2、第二转臂；3、摄像机安装座；4、底座；11、第一调整块；12、第一螺柱；13、第一螺母；14、第一垫圈；15、辅助设备安装螺纹孔；21、第二调整块；22、第二螺柱；23、第二螺母；24、第二垫圈；31、固定结构；100、摄像机；111、第一螺纹孔；200、摄像辅助设备；211、第二螺纹孔；212、第三螺纹孔；311、抱箍环。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
参见图1至图8，一种本发明实施例的摄像机的安装夹具，该安装夹具主要包括第一转臂1、第二转臂2、摄像机安装座3和底座4。其中，第一转臂1可转动地安装在第二转臂2上，该第一转臂1能沿第一转臂1的轴向相对于第二转臂2移动；摄像机安装座3安装在第一转臂1上，该摄像机安装座3上设置有用于固定摄像机100的固定结构31；第二转臂2可转动地安装在底座4上，并且该第二转臂2能沿第二转臂2的轴向相对于底座4移动。
上述的摄像机的安装夹具，通过设置第一转臂1，在第一转臂1上安装摄像机安装座3，将第一转臂1可转动地安装在第二转臂2上，并且第一转臂1能沿轴向相对于第二转臂2移动；将第二转臂2可转动地安装在底座4上，并且第二转臂2能沿轴向相对于底座4移动；安装摄像机100时，通过底座4将安装夹具整体安装在所需位置，通过固定结构31将摄像机100固定安装在摄像机安装座3上；当需要调整摄像机100的方位时，通过第一转臂1、第二转臂2的转动和移动以及固定结构31，可以实现摄像机100多个自由度的调整。
该安装夹具可以对摄像机100进行较为精确的定位以对准需要检测的部位，可应用于大型设备内部及周边的狭小空间内摄像机100的安装，也可应用于在恶劣环境下检测记录高速列车、飞机、船舶等载具在运行环境下内部各种设备的运行振动，当然该安装夹具也兼容开放环境、静止室内环境等良好环境下的摄像机100的安装，安装的环境适应性很强；并且，该安装夹具的结构简单、设计巧妙、加工方便、成本低廉。
参见图1和图7，在本实施例中，第一转臂1与第二转臂2互相垂直设置；摄像机安装座3与第一转臂1和第二转臂2分别互相垂直设置。如此，以摄像机安装座3的轴线为x轴，以第一转臂1的轴线为y轴，以第二转臂2的轴线为z轴，可以构建一个xyz三维坐标系(参见图1和图7)，通过在该三维坐标系内调节摄像机100在摄像机安装座3上的固定位置以及第一转臂1和第二转臂2的移动和转动，即可实现对摄像机100多个自由度的调整。该安装夹具结构简单、调节方便，能够在狭小空间内实现摄像机100的精确定位和对准。
具体来说，参见图1至图4，在本实施例中，第一转臂1包括第一调整块11和第一螺柱12，摄像机安装座3安装在该第一调整块11上，在第一调整块11的一端设置有一个第一螺纹孔111；第一螺柱12的一端螺纹连接设置在该第一螺纹孔111内，并通过一个第一螺母13和一个第一垫圈14与第一调整块11固定；第一螺柱12的另一端与第二转臂2螺纹连接，并通过一个第一螺母13和一个第一垫圈14与第二转臂2固定。
如此设置，将靠近第一调整块11的第一螺母13拧松，使第一调整块11相对于第一螺柱12转动，即可使第一调整块11绕y轴方向自旋转并沿y轴方向移动，实现第一转臂1沿y轴的自调整，调整完成后再次拧紧该第一螺母13即可；将靠近第二转臂2的第一螺母13拧松，使第一螺柱12和第一调整块11整体相对于第二转臂2转动，即可使第一转臂1绕y轴方向整体互旋转(相对于第二转臂2)并沿y轴方向整体互移动(相对于第二转臂2)，实现第一转臂1整体相对于第二转臂2沿y轴的互调整，调整完成后再次拧紧该第一螺母13即可。
进一步地，在本实施例中，摄像机安装座3与第一调整块11垂直设置，第一调整块11与第一螺柱12的轴心共线，使调整精度更高。
具体地，参见图1、图2、图5和图6，在本实施例中，第二转臂2包括第二调整块21和第二螺柱22，在第二调整块21的一端设置有一个第二螺纹孔211，第一螺柱12螺纹连接设置在该第二螺纹孔211内，在第二调整块21的另一端设置有一个第三螺纹孔212；第二螺柱22的一端螺纹连接设置在该第三螺纹孔212内，并通过一个第二螺母23和一个第二垫圈24与第二调整块21固定；第二螺柱22的另一端与底座4螺纹连接，并通过一个第二螺母23和一个第二垫圈24与底座4固定。
这样设置，将靠近第二调整块21的第二螺母23拧松，使第二调整块21相对于第二螺柱22转动，即可使第二调整块21绕z轴方向自旋转并沿z轴方向移动，实现第二转臂2沿z轴的自调整，调整完成后再次拧紧该第二螺母23即可；将靠近底座4的第二螺母23拧松，使第二螺柱22和第二调整块21整体相对于底座4转动，即可使第二转臂2绕z轴方向整体互旋转(相对于底座4)并沿z轴方向整体互移动(相对于底座4)，实现第二转臂2整体相对于底座4沿z轴的互调整，调整完成后再次拧紧该第二螺母23即可。
进一步地，在本实施例中，第一调整块11与第二调整块21垂直设置，第二调整块21与第二螺柱22的轴心共线，使调整精度更高。
具体来说，在本实施例中，底座4上设置有一个第四螺纹孔(图中未示出)，第二螺柱22螺纹连接设置在该第四螺纹孔内，并通过一个第二螺母23和一个第二垫圈24与底座4固定。第四螺纹孔应当具有合适的深度，以保证第二转臂2沿z轴方向整体互旋转和互移动具有合适的行程。同样地，第一螺纹孔111也应当具有合适的深度，以保证第一调整块11沿y轴的自旋转和自移动具体合适的行程；第三螺纹孔212也应当具有合适的深度，以保证第二调整块21沿z轴的自旋转和自移动具体合适的行程。
参见图1、图2和图3，在本实施例中，固定结构31包括多个抱箍环311，多个抱箍环311沿摄像机安装座3的长度方向并排设置。在安装摄像机100时，将抱箍环311打开，将摄像机100沿x轴方向放置在摄像机安装座3的合适位置处，然后合上抱箍环311将摄像机100固定即可。当需要在x轴方向上对摄像机100进行调整时，只需松开抱箍环311将摄像机100沿x轴方向移动或旋转到合适位置，然后再合上抱箍环311即可，结构简单、操作方便。
摄像机100在使用时，有时还需要安装照明灯或其他辅助设备。参见图1、图2和图4，在本实施例中，在第一转臂1上还设置有一个辅助设备安装螺纹孔15，该辅助设备安装螺纹孔15内螺纹连接设置有摄像辅助设备200。这样，可以在该安装夹具上选择性地安装一些摄像辅助设备200，在一些特殊情况下，可以通过该摄像辅助设备200为摄像过程提供辅助(如照明)。
需要说明的是，为了防止摄像机100损伤，可以在摄像机安装座3上设置一层缓冲层，以减少摄像机100与摄像机安装座3之间的磨损。该缓冲层可以是泡沫塑料或纸板等。本发明对于底座4的外形没有过多的要求，只需留有一个第四螺纹孔用于安装第二转臂2即可。底座4的安装方式可以多样化。例如，对于试验用途的短期安装摄像机100，只需粘接固定在需要的光滑表面；而对于长期安装的场合，只需在底座4的上表面增加孔洞，改为螺栓连接即可。
参见图7，本发明的安装夹具的安装及调整过程如下：
通过底座4将安装夹具安装在所需位置，通过固定结构31将摄像机100固定安装在摄像机安装座3上；以摄像机安装座3的长度方向为x轴方向，以第一转臂1的轴线方向为y轴方向，以第二转臂2的轴线方向为z轴方向，确定摄像机100在空间中的粗略位置；
当需要对摄像机100在x轴方向进行调整时，松开固定结构31，将摄像机100绕其自身的周向转动(即绕x轴转动)和沿轴向移动(即沿x轴移动)，即实现摄像机100在x轴方向上转动和移动两个自由度的调整，调整完毕后通过固定结构31夹紧摄像机100即可；
当需要对摄像机100在y轴方向进行调整时，使第一调整块11相对于第一螺柱12转动，从而使摄像机100和第一调整块11一起沿y轴方向旋转并绕y轴移动，实现第一调整块11沿y轴方向的自调整(即第一调整块11动而第一螺柱12不动)；使第一螺柱12相对于第二调整块21转动，从而使摄像机100和第一转臂1整体沿y轴方向移动并绕y轴旋转，实现第一转臂1沿y轴方向的互调整(即第一转臂1整体相对于第二转臂2调整)；沿y轴的自调整和互调整相辅相成，增大了调整的范围，共同完成了沿y轴方向自由度的调整；
当需要对摄像机100在z轴方向进行调整时，使第二调整块21相对于第二螺柱22转动，从而使摄像机100、第一转臂1和第二调整块21一起沿z轴方向移动并绕z轴旋转，实现第二调整块21沿z轴方向的自调整(即第二调整块21动而第二螺柱22不动)；使第二螺柱22相对于底座4转动，从而使摄像机100、第一转臂1和第二转臂2整体沿z轴方向移动并绕z轴旋转，实现第二转臂2沿z轴方向的互调整(即第二转臂2整体相对于底座4调整)；沿z轴的自调整和互调整相辅相成，增大了调整的范围，共同完成了沿z轴方向自由度的调整；调整完毕后将相应的螺母拧紧即可。
总体而言，本发明的安装夹具并不依靠任何复杂机构，只采用了两个非常简易的转臂组合设计，就实现了摄像机100在狭小空间内的安装并提供六个自由度的调整，并可根据需要继续安装摄像辅助设备200。该安装夹具结构简单、取材容易、加工方便、成本低廉、便携可靠，在摄像机100的位置和方向调整方面具有很高的自由度，可广泛应用于各种狭小恶劣环境下的摄像机100的安装，为机器视觉技术的应用提供条件。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像机的安装夹具，其特征在于，所述安装夹具包括：
第一转臂(1)；
第二转臂(2)，所述第一转臂(1)可转动地安装在所述第二转臂(2)上，所述第一转臂(1)能沿轴向相对于所述第二转臂(2)移动；
摄像机安装座(3)，安装在所述第一转臂(1)上，所述摄像机安装座(3)上设有用于固定摄像机(100)的固定结构(31)；
底座(4)，所述第二转臂(2)可转动地安装在所述底座(4)上，所述第二转臂(2)能沿轴向相对于所述底座(4)移动。
2.根据权利要求1所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述第一转臂(1)与所述第二转臂(2)垂直设置，所述摄像机安装座(3)与所述第一转臂(1)和所述第二转臂(2)均垂直设置。
3.根据权利要求1所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述第一转臂(1)包括：
第一调整块(11)，所述摄像机安装座(3)安装在所述第一调整块(11)上，所述第一调整块(11)的一端设有一第一螺纹孔(111)；
第一螺柱(12)，所述第一螺柱(12)的一端螺纹连接设置在所述第一螺纹孔(111)内，并通过一第一螺母(13)和一第一垫圈(14)与所述第一调整块(11)固定；所述第一螺柱(12)的另一端与所述第二转臂(2)螺纹连接，并通过所述第一螺母(13)和所述第一垫圈(14)固定。
4.根据权利要求3所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述摄像机安装座(3)与所述第一调整块(11)垂直设置，所述第一调整块(11)与所述第一螺柱(12)的轴心共线。
5.根据权利要求3所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述第二转臂(2)包括：
第二调整块(21)，所述第二调整块(21)的一端设有一第二螺纹孔(211)，所述第一螺柱(12)螺纹连接设置在所述第二螺纹孔(211)内，所述第二调整块(21)的另一端设有一第三螺纹孔(212)；
第二螺柱(22)，所述第二螺柱(22)的一端螺纹连接设置在所述第三螺纹孔(212)内，并通过一第二螺母(23)和一第二垫圈(24)与所述第二调整块(21)固定；所述第二螺柱(22)的另一端与所述底座(4)螺纹连接，并通过所述第二螺母(23)和所述第二垫圈(24)固定。
6.根据权利要求5所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述第一调整块(11)与所述第二调整块(21)垂直设置，所述第二调整块(21)与所述第二螺柱(22)的轴心共线。
7.根据权利要求5所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述底座(4)上设有一第四螺纹孔，所述第二螺柱(22)螺纹连接设置在所述第四螺纹孔内，并通过所述第二螺母(23)和所述第二垫圈(24)与所述底座(4)固定。
8.根据权利要求1所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述固定结构(31)包括多个抱箍环(311)，多个所述抱箍环(311)沿所述摄像机安装座(3)的长度方向并排设置，以将所述摄像机(100)可拆卸地固定在所述摄像机安装座(3)上。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的摄像机的安装夹具，其特征在于，所述第一转臂(1)上还设有一辅助设备安装螺纹孔(15)，所述辅助设备安装螺纹孔(15)内螺纹连接设置有摄像辅助设备(200)。
10.如权利要求1～9中任意一项所述的摄像机的安装夹具的应用方法，其特征在于，包括：
通过底座(4)将安装夹具安装在所需位置，通过固定结构(31)将摄像机(100)固定安装在摄像机安装座(3)上；以摄像机安装座(3)的长度方向为x轴方向，以第一转臂(1)的轴线方向为y轴方向，以第二转臂(2)的轴线方向为z轴方向；
当需要对摄像机(100)在x轴方向进行调整时，松开固定结构(31)，将摄像机(100)绕周向转动和沿轴向移动，即实现摄像机(100)在x轴方向上移动和转动两个自由度的调整，调整完毕后通过固定结构(31)夹紧摄像机(100)；
当需要对摄像机(100)在y轴方向进行调整时，使第一调整块(11)相对于第一螺柱(12)转动，从而使摄像机(100)和第一调整块(11)一起沿y轴方向移动并绕y轴旋转，实现y轴方向的自调整；使第一螺柱(12)相对于第二调整块(21)转动，从而使摄像机(100)和第一转臂(1)整体沿y轴方向移动并绕y轴旋转，实现y轴方向的互调整；
当需要对摄像机(100)在z轴方向进行调整时，使第二调整块(21)相对于第二螺柱(22)转动，从而使摄像机(100)、第一转臂(1)和第二调整块(21)一起沿z轴方向移动并绕z轴旋转，实现z轴方向的自调整；使第二螺柱(22)相对于底座(4)转动，从而使摄像机(100)、第一转臂(1)和第二转臂(2)整体沿z轴方向移动并绕z轴旋转，实现z轴方向的互调整。
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