CN1984247A - 一种摄像机 - Google Patents

Abstract

一种改进的摄像机，包括：电机；由电机驱动的蜗杆；与蜗杆啮合的蜗轮，所述蜗轮直接与摄像头的转动部分刚性相连；其中，所述蜗杆和蜗轮组成的蜗杆传动机构不产生自锁。再者，使用弹簧压片，其在蜗杆上施加轴向力，使蜗杆和蜗轮延轴向靠一侧啮合，基本消除了传动的回缩角，使系统的精度提高。由于本发明采用了蜗轮蜗杆一级传动，使得摄像机结构简单、紧凑、传动平稳无噪音；且由于该蜗轮蜗杆不产生自锁，所以无需设计离合器，减小了设计和加工的难度，同时大大提高了系统的可靠度。

Description

一种摄像机

发明领域

本发明涉及一种摄像机，具体而言，涉及一种传动元件改进且消除回转角的摄像机。

背景技术

如今，在会议电视终端设备领域，摄像机是非常重要的一种设备。很多场合下，希望能根据需要将摄像头水平转动(PAN转动)或竖直转动(TILT转动)进行预置位，因此对摄像头的转动精度有很高的要求。

目前常见的摄像机内部结构都非常复杂，摄像头的水平转动(PAN转动)或竖直转动(TILT转动)分别由一个PAN驱动电机和一个TILT驱动电机驱动。PAN驱动电机经一PAN传动机构带动摄像头进行PAN转动。TILT驱动电机经一TILT传动机构带动摄像头进行TILT转动。现有摄像机的减速和传动机构十分复杂。水平(PAN)传动机构一般采用齿轮和同步带等传动元件，竖直(TILT)传动机构一般采用齿轮传动或蜗轮蜗杆传动。

图1是现有技术的摄像机100的结构示意图。如图所示，摄像机100的摄像头150的水平转动(PAN转动)或竖直转动(TILT转动)分别由一个PAN驱动电机101和一个TILT驱动电机102驱动。PAN驱动电机101经一PAN传动机构103带动摄像头150进行PAN转动。TILT驱动电机102经一TILT传动机构104带动摄像头150进行TILT转动。在现有的摄像机中，传动机构一般采用齿轮或蜗轮蜗杆或者同步带等传动元件传递转动。

由于如前所述的原因，在现有的摄像机中，当采用自锁的蜗轮蜗杆传动时，需要为其设置离合器。这使传动结构复杂化，易发生故障。并且，由于蜗轮蜗杆啮合中存在间隙，所以在摄像头反转时就会由于间隙的存在而导致存在回缩角，从而影响对摄像头转动的控制精度。

由于蜗轮蜗杆传动具有大传动比、结构紧凑、传动平稳、无噪音和自锁等特点，所以其在摄像机中应用较多。现有技术中由于采用产生自锁的蜗轮蜗杆，即，只能由蜗杆驱动蜗轮，而不能由蜗轮驱动蜗杆，因此为防止摄像头受外力作用而转动时损坏蜗轮蜗杆，应用蜗轮蜗杆传动的同时还要设计离合器。离合器的作用是蜗杆驱动蜗轮时，其处于闭合状态，动力能够传递；当外力作用使摄像头转动时，蜗轮随之转动，此时离合器分离，不会损坏蜗轮蜗杆。

但现有技术中的摄像机内部结构复杂，传动机构多；蜗轮蜗杆自锁，需专门设计离合器，导致增加一个可能失效的元件，传动结构复杂化，易发生故障。且采用蜗轮蜗杆传动时，由于蜗轮蜗杆啮合过程中必然存在间隙，所以当摄像头反转时就会由于该间隙的存在而导致存在一空转角度，即，回缩角。这样会影响对摄像头进行预置位时的转动控制精度。

因此，需要一种摄像机，其传动元件数量相对较少，结构相对简单，故障率低，并且可以消除回缩角，提高摄像机转动的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传动结构简化、系统可靠性高，并提高了转动控制精度的摄像机。

根据本发明，提供了一种摄像机，包括与摄像机的摄像头相连、并驱动其在第一平面内转动的第一传动机构；所述第一传动机构包括第一驱动电机、由第一驱动电机驱动的第一蜗杆，及与第一蜗杆啮合的第一蜗轮，所述第一蜗轮带动摄像头在第一平面内转动；其中，所述第一蜗杆和第一蜗轮组成的蜗杆传动机构不产生自锁。

优选地，所述摄像机还包括第一施力元件，其在第一蜗杆上施加轴向力，从而使第一蜗杆和第一蜗轮沿轴向一侧啮合。更优选地，所述第一施力元件为弹性元件。

优选地，所述第一蜗杆的头数为2、3、4、6中的任一种。

优选地，所述摄像机还包括与摄像机的摄像头相连、并驱动其在第二平面内转动的第二传动机构；所述第二传动机构包括第二驱动电机、由第二驱动电机驱动的第二蜗杆，及与第二蜗杆啮合的第二蜗轮，所述第二蜗轮带动摄像头在第二平面内转动；其中，所述第二蜗杆和第二蜗轮组成的蜗杆传动机构不产生自锁。

优选地，所述摄像机还包括第二施力元件，其在第二蜗杆上施加轴向力，从而使第二蜗杆和第二蜗轮沿轴向一侧啮合。更优选地，所述第二施力元件为弹性元件。

优选地，所述第二蜗杆的头数为2、3、4、6中的任一种。

由于本发明摄像机的摄像头水平转动和竖直转动都只采用蜗轮蜗杆一级传动，使得摄像机结构简单、紧凑、传动平稳、无噪音；且由于该蜗轮蜗杆不产生自锁，所以无需设计离合器，减小了设计和加工的难度，同时大大提高了系统的可靠度；再者，使用弹簧压片，基本消除了传动的回缩角，使系统的精度提高。

附图简述

图1是现有技术的摄像机的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施方案的摄像机的PAN结构示意图，示出了使摄像头水平转动的第一传动机构；

图3是根据本发明该实施方案的摄像机的TILT结构示意图，示出了使摄像头竖直转动的第二传动机构。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。应当理解的是，对本领域内的普通技术人员来说，可对基础的发明构思进行多种变动和/或改动。此处所公开的实施方案应看作是示例性的，而非限制性的。

图2是根据本发明的一个实施方案的摄像机200的PAN结构示意图，示出了使摄像头水平转动的第一传动机构。如图2所示，该摄像机200包括一摄像头250。使摄像机200的摄像头250水平转动的第一传动机构，即PAN传动机构，总体用220表示，该第一传动机构220包括第一驱动电机201，与第一驱动电机201的主轴连接的第一蜗杆202，与第一蜗杆202啮合的第一蜗轮203，所述蜗轮203直接与摄像头250的转动部分刚性相连。这样经蜗轮蜗杆一级减速传动，第一驱动电机201驱动第一蜗轮203从而带动摄像头250水平转动。其中，与现有技术不同，所述第一蜗杆202和第一蜗轮203组成的蜗轮蜗杆传动机构被设计成不产生自锁。

使用中，若欲将摄像机的摄像头水平转动一个角度，则先启动第一驱动电机201，由第一驱动电机201带动与电机轴连接的第一蜗杆202开始旋转。由于第一蜗杆202与第一蜗轮203啮合，且第一蜗轮203直接与摄像头250的转动部分刚性连接，故第一蜗杆202的转动会使得与其啮合的第一蜗轮203带动摄像头250水平转动。这样经蜗轮蜗杆一级传动，电机201就驱动摄像头250水平转动。

传统的摄像机中采用的蜗轮蜗杆传动会产生自锁，因此必须有离合器，以在蜗杆驱动蜗轮时其处于闭合状态，动力能够传递；而当外力作用使摄像头转动时，蜗轮随之转动，离合器分离，不会损害蜗轮蜗杆。本领域的普通技术人员知道，对于蜗轮蜗杆传动，自锁的条件为蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角。而本发明中水平传动部分的第一蜗杆202的螺旋线升角大于啮合面的当量摩擦角。优选地，第一蜗杆202采用多头蜗杆，这样传动效率较高，且蜗轮蜗杆传动不自锁，即第一蜗杆202能驱动第一蜗轮203，第一蜗轮203也能驱动第一蜗杆202，摄像头的整个水平(PAN)传动机构中就不用再设计离合器。优选地，所述第一蜗杆202的头数为2、3、4、6中的任一种。更优选地，所述第一蜗杆202的头数为3。当需要传动效率高时，可优选头数较多的蜗杆。

此外，因蜗轮蜗杆的啮合过程中必然存在间隙，这样反转时就会存在回缩角，影响控制精度。为消除回缩角的影响，本发明在第一传动机构220的第一蜗杆202的远离第一驱动电机201的端部设置第一施力元件204。该第一施力元件可以是弹力元件。具体而言，其在本实施例中为第一弹簧压片204。该第一弹簧压片204延第一蜗杆202的轴线对第一蜗杆202施加轴向力，使第一蜗杆202在任何时候都沿其轴向压紧第一蜗轮203，以便摄像头250处在任何位置时，第一蜗杆202与第一蜗轮203都靠紧同一侧啮合，从而使得蜗轮蜗杆传动的间隙不会影响摄像头转动的控制精度。这样就消除了回缩角。

应当指出的是，第一弹簧压片204不一定要按本实施例的图2中公开的那样固定，其形状可以与图中所示的不同。而且施加弹性力的元件也不一定是弹簧片，也可以是卷簧，或任何弹性体。该弹性力可以是压力，拉力，推力等等。第一施力元件也可以不是弹性体，只要能在第一蜗杆202上施加轴向力，使第一蜗杆202与第一蜗轮203靠紧同一侧啮合即可。

与此相似，图3是根据本发明的该实施方案的摄像机300的TILT结构示意图，示出了使摄像头竖直转动的第二传动机构，即TILT传动机构，总体用320表示。如图3所示，该第二传动机构320的设计与上述第一传动机构220的设计相似，包括第二驱动电机301、与第二驱动电机301的主轴连接的第二蜗杆302，与第二蜗杆302啮合的第二蜗轮303，所述第二蜗轮303直接与摄像头250的转动部分刚性相连。这样经蜗轮蜗杆一级减速传动，第二驱动电机301驱动第二蜗轮303从而带动摄像头250水平转动。其中，与PAN转动机构220一样，所述第二蜗杆302和第二蜗轮303组成的蜗轮蜗杆传动机构被设计成不产生自锁。

使用中，若欲将摄像机的摄像头竖直转动一个角度，则先启动第二驱动电机301，由第二驱动电机301带动与电机轴连接的第二蜗杆302开始旋转。由于第二蜗杆302与第二蜗轮303啮合，且第二蜗轮303直接与摄像头250的转动部分刚性连接，故第二蜗杆302的转动会使得与其啮合的第二蜗轮303带动摄像头250竖直转动。这样经蜗轮蜗杆一级传动，电机301就驱动摄像头250竖直转动。

如上所述，传统的摄像机中采用的蜗轮蜗杆传动会产生自锁，因此必须有离合器，以在蜗杆驱动蜗轮时其处于闭合状态，动力能够传递；而当外力作用使摄像头转动时，蜗轮随之转动，离合器分离，不会损害蜗轮蜗杆。而本发明中竖直传动部分的第二蜗杆302螺旋线升角大于啮合面的当量摩擦角。优选地，第二蜗杆302采用多头蜗杆，这样传动效率较高，且蜗轮蜗杆传动不产生自锁，即，第二蜗杆302能驱动第二蜗轮303，第二蜗轮303也能驱动第二蜗杆302，所以摄像头的整个竖直(TILT)传动机构中就不用再设计离合器。优选地，所述第二蜗杆的头数为2、3、4、6中的任一种。更优选地，所述第二蜗杆202的头数为3。当需要传动效率高时，可优选头数较多的蜗杆。

此外，在本发明的该实施方案中，为消除回缩角的影响，在第二传动机构320的第二蜗杆302的远离第二驱动电机301的端部设置第二施力元件304。该第二施力元件可以是弹力元件。具体而言，其在本实施例中为第二弹簧压片304，该第二弹簧压片304延第二蜗杆302的轴线对第二蜗杆302施加轴向力，使第二蜗杆302在任何时候都沿其轴向压紧第二蜗轮303，以便摄像头250处在任何位置时，第二蜗杆302与第二蜗轮303都靠紧同一侧啮合，从而使得蜗轮蜗杆传动的间隙不会影响摄像头转动的控制精度。这样就消除了回缩角。

同样应当指出的是，第二弹簧压片304也不一定要按本实施例的图3中公开的那样固定，其形状可以与图中所示的不同。同样，施加弹性力的元件也不一定是弹簧片，也可以是卷簧，或任何弹性体。该弹性力可以是压力，拉力，推力等等。第二施力元件也可以不是弹性体，只要能在第二蜗杆302上施加轴向力，使第二蜗杆302与第二蜗轮303靠紧同一侧啮合即可。

以上结合附图描述了本发明的一个实施方案，然而，本领域的普通技术人员可以理解，本发明并不局限于此，可根据需要对该两个传动机构进行改变。例如，可将该两个蜗轮蜗杆传动机构改为采用一个蜗轮蜗杆传动机构和一个齿轮减速传动机构，包括两级齿轮减速传动机构和三级齿轮减速传动机构；还可以改为采用一个蜗轮蜗杆传动机构和一个齿轮减速传动机构与带传动的复合传动机构。优选地，该带传动为一级传动。

虽然结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但可以理解的是，上述实施方案是示例性的，而并非限制性的，对于本领域内的普通技术人员来说，可以在不脱离本发明构思的前提下进行多种变动和/或修改，该种变动和、或修改仍应认为在本申请的公开范围之内。

Claims (8)

1.一种摄像机，包括与摄像机的摄像头相连、并驱动其在第一平面内转动的第一传动机构；所述第一传动机构包括第一驱动电机、由第一驱动电机驱动的第一蜗杆，及与第一蜗杆啮合的第一蜗轮，所述第一蜗轮带动摄像头在第一平面内转动；其中，所述第一蜗杆和第一蜗轮组成的蜗杆传动机构不产生自锁。

2.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括第一施力元件，其在第一蜗杆上施加轴向力，从而使第一蜗杆和第一蜗轮沿轴向一侧啮合。

3.如权利要求2所述的摄像机，其特征在于，所述第一施力元件为弹性元件。

4.如权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，所述第一蜗杆的头数为2、3、4、6中的任一种。

5.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括与摄像机的摄像头相连、并驱动其在第二平面内转动的第二传动机构；所述第二传动机构包括第二驱动电机、由第二驱动电机驱动的第二蜗杆，及与第二蜗杆啮合的第二蜗轮，所述第二蜗轮带动摄像头在第二平面内转动；其中，所述第二蜗杆和第二蜗轮组成的蜗杆传动机构不产生自锁。

6.如权利要求5所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括第二施力元件，其在第二蜗杆上施加轴向力，从而使第二蜗杆和第二蜗轮沿轴向一侧啮合。

7.如权利要求6所述的摄像机，其特征在于，所述第二施力元件为弹性元件。

8.如权利要求5或6所述的摄像机，其特征在于，所述第二蜗杆的头数为2、3、4、6中的任一种。

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