CN201262711Y - 一种云台自动巡航过程控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种云台自动巡航过程控制装置，包括指令执行单元及电机，指令执行单元通过指令接收解码器接收控制指令发送装置的控制指令，其特征在于：所述指令执行单元包括单向右转控制回路、单向左转控制回路及自动换向巡航控制回路，其中单向右转控制回路、单向左转控制回路分别接收来自指令接收解码器的右转控制信号和左转控制信号，自动换向巡航控制回路在单向右转控制回路及单向左转控制回路的基础上设置继电器，其线圈与指令接收解码器发送的自动换向巡航控制信号相连，继电器的常开接点设于自动状态下的主回路中，常闭接点设于电机的右转或左转主回路中。本实用新型运行稳定可靠，使用寿命长，结构简单，经济实用，利于普及。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种云台控制技术，具体地说是一种云台自动巡航过程控制装置。
背景技术
当前许多大型重载云台多用在野外的自然环境中，如山区、海防线上。应用环境比较特殊。并且使用云台的自动巡航功能的连续运行时间较长。使用条件比较苛刻。在这种野外和长时间的使用条件下，当前的这种云台控制机构就变得非常不稳定。究其原因一是机械限位机构，由于是机械限位开关长时间连续工作会造成机械疲劳使开关功能失效。另外由于云台运转中机械的误差产生的惯性使接触式限位机构会造成损伤而失去功能。二是换向机构，在巡航中由于连续频繁的换向运行使换向机构不能正常换向运行，电机驱动云台只向一个方向运行，而使云台限位机构损坏。这种现象主要是电机特有的换向原理造成的。电机是通过换向电容的充放电进行换向的，电容的充放电性能曲线和限位开关决定电机的换向能力。由于电容技术参数的不同，充放电的性能也不同，给换向造成了不确定性。同时其和限位机构的配合不一致使得换向更加不稳定，就会出现该换向时不换向的问题。这就使云台的故障率大大增加。三是在野外环境中运行，云台各种器件比在室内易损伤，寿命短的特点。特别是在巡航时连续运转对电机的损伤较大。基于以上三点对于大型重载云台来说，在特殊环境里应用，其性能是非常不稳定地。其可靠性是非常差的。
大型重载云台为承载重量在30KG以上的云台。它主要是承载大型监视设备，在室外环境下进行上、下、左、右旋转运行，并且可以在水平方向上自动巡航运行。它是一种受控执行机构。由机械传动部分、壳体结构、执行电机、控制线路组成。它的过程控制是一种开环的指令式单向顺序控制，统称为PTZ控制。
云台作为一种执行机构是相对独立的，它是控制过程非常重要的一环。云台的主要功能就是旋转，因此电机和控制线路的控制与驱动为其核心。稳定地控制与驱动是高质量云台机构稳定运行的保证。对于云台的完全控制，要由三部分组成，即：控制指令发出装置、指令接收解码器及指令执行单元。
控制指令发出装置用于发出控制云台的控制指令，多由终端监控设备发出，如：硬盘录像机、矩阵键盘、视频监控计算软件等。
指令接收解码器，用于接收指令发出装置发出的指令代码，还原成控制指令，并驱动云台运转。
指令执行单元由电机和控制线路组成，用以执行指令接收解码器所发出的各种驱动命令使云台运转。
目前普通云台、特别是大型重载云台的控制机构多是由电机、换向器、和机械限位机构组成的。由于该结构线路简单实用，控制方便，且通用性强，所以目前应用的非常普遍。但是由于其结构的限制，在特殊环境下使用时，其控制机构不太稳定，时常出现由控制机构不稳造成机构损坏和故障率增加的现象。给使用者造成很大的麻烦，影响了系统的可靠性。而产生这些问题的原因是多方面的。
实用新型内容
针对目前普通云台存在的控制机构稳定性差、故障率高等不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种可提高云台的控制机构的稳定性、降低故障率的云台自动巡航过程控制装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型包括指令执行单元及电机，指令执行单元通过指令接收解码器接收控制指令发送装置的控制指令，其特征在于：所述指令执行单元包括单向右转控制回路、单向左转控制回路及自动换向巡航控制回路，其中单向右转控制回路、单向左转控制回路分别接收来自指令接收解码器的右转控制信号和左转控制信号，自动换向巡航控制回路在单向右转控制回路及单向左转控制回路的基础上设置继电器，其线圈与指令接收解码器发送的自动换向巡航控制信号相连，继电器的常开接点设于自动状态下的主回路中，常闭接点设于电机的右转或左转主回路中。
所述自动换向巡航控制回路中还设有可延时换向产生间歇的时间继电器，其常开接点与继电器的常闭接点并联后串接于电机的右转或左转主回路中。
所述单向右转控制回路具有：第1继电器，其线圈接有来自指令接收解码器的右转控制信号，第1继电器的两个常开接点串联连接于电机的主回路中；右限位继电器，其线圈通过右限位无触点接近开关接有工作电源，其常闭接点串联于第1继电器线圈的电源回路中。
所述单向左转控制回路具有：第1时间继电器，其线圈接有来自指令接收解码装置的左转控制信号，第1时间继电器线圈两端接有其延时闭合的常开接点；左限位继电器，其线圈通过左限位无触点接近开关接有工作电源，其常闭接点及第1继电器的常闭接点串联连接于第1时间继电器线圈的电源回路中。
本实用新型还包括超限位保护开关，其具有双向动作触杆，设于左、右限位无触点接近开关所限制旋转的区域内，两个常闭接点串联连接于电机的主回路的公共端。
所述左、右限位无触点接近开关为金属感应式接近开关。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1.运行稳定可靠。本实用新型采用无接触式接近开关，有效避免了由于机械限位开关长时间连续工作会造成机械疲劳使开关功能失效，而用无接触式接近开关取代机械限位开关实现其限位功能，可以有效的避免机械限位机构存在的缺点，保证限位机构稳定，同时将机械限位机构作为辅助限位点控制电机驱动的公共端，当云台过冲或是换向未完成换向使电机向一个方向运行时，机械限位让电机停下来不损坏云台，使本实用新型能够可靠稳定地运行。
2.增加使用寿命。本实用新型使用时间继电器，通过短延时，增加换向时间，满足换向电容的充放电时间，达到可靠换向，并在自动巡航时云台运行到左限位点时云台受控停机，然后延时再起动，减少电机连续运行时间以增加寿命，实现间歇式自动巡航，其间歇停机时间在3-30分钟内可调。
3.应用效果好。本实用新型具有完整优化的控制线路、时间继电器、无触点接近开关、机械限位开关等控制电路，通过实验室和实际环境的应用实验，本实用新型在实际环境下使用，完全符合设计要求，解决了现有技术中存在的稳定性及使用寿命等方面的缺陷，结构简单，经济实用，利于普及。
附图说明
图1为本实用新型结构框图；
图2为本实用新型电气原理图。
具体实施方式
本实用新型云台自动巡航过程控制装置是一种采用限位开关、控制继电器、换向电容和硬件线路组成的用于控制大型重载云台电机的电子线路。它驱动云台在上下、水平方向旋转并进行换向以及实现对云台自动巡航过程控制。
本实用新型包括指令执行单元及电机，指令执行单元通过指令接收解码器(外围设备)接收控制指令发送装置(外围设备，一般指终端监控设备)的控制指令，所述指令执行单元包括单向右转控制回路、单向左转控制回路及自动换向巡航控制回路，其中单向右转控制回路、单向左转控制回路分别接收来自指令接收解码器的右转控制信号和左转控制信号，自动换向巡航控制回路在单向右转控制回路及单向左转控制回路的基础上设置用于锁定自动状态的继电器K0，其线圈与指令接收解码器发送的自动换向巡航控制信号相连，继电器K0的常开接点K0/no1设于自动状态下的主回路中，常闭接点K0/nc2设于电机M的右转或左转(在自动状态下电机可以先左转再右转，也可先右转再左转。本实施例仅设于电机M的右转主回路中，即在自动状态下，电机M先左转再换向为左转)主回路中。
所述自动换向巡航控制回路中还设有可延时换向的时间继电器KT，该时间继电器KT是考虑电机M的工作间歇而设置，其间歇时间可根据实际需要调整。其常开接点KT/no与继电器K0的常闭接点K0/nc2并联后串接于电机M的右转或左转主回路中。
所述单向右转控制回路具有：
第1继电器K1，其线圈接有来自指令接收解码器的右转控制信号，第1继电器K1的两个常开接点K1/no1、K1/no2串联连接于电机M的主回路中；
右限位继电器Kxr，其线圈通过右限位无触点接近开关SXR接有工作电源，其常闭接点R/nc串联于第1继电器K1线圈的电源回路中。
所述单向左转控制回路具有：
第1时间继电器KT-1是为增加换向的可靠性而设置，其线圈接有来自指令接收解码装置的左转控制信号，第1时间继电器KT-1线圈两端接有其延时闭合的常开接点KT-1/no1；
左限位继电器Kx1，其线圈通过左限位无触点接近开关SXL接有工作电源，其常闭接点L/nc及第1继电器K1的常闭接点K1/nc1串联连接于第1时间继电器KT-1线圈的电源回路中。
本实施例还包括超限位保护开关，其具有双向动作触杆，设于左、右限位无触点接近开关SXL、SXR所限制旋转的区域内，两个常闭接点X1、X2串联连接于电机M的主回路的公共端。
所述左、右限位无触点接近开关SXL、SXR为金属感应式接近开关。
控制指令发出装置(终端监控设备)发出控制上/下旋转电机的上、下旋转和电机M的左、右旋转，其手动及自动巡航控制指令经串行通信接口(RS-485)发出，远端云台前端的的指令接收解码器接收控制指令进行解码，发出用于驱动上/下旋转电机和左/右旋转电机的控制信号。本实用新型的指令执行单元在控制信号驱动下，完成上、下、左、右以及自动巡航控制过程，其中左/右旋转电机(即电机M)的左、右旋转过程控制为本实用新型所解决的技术问题，上、下旋转控制为现有技术，不在本实用新型涉及的方案之内
如图2所示，本实用新型的工作过程如下：
单向右转控制(手动控制)：
接收由指令接收解码器发来的右转控制信号，端子216接通～220V火线，第1继电器K1带电动作，其两个串联连接的常开接点K1/no1、K1/no2闭合，火线经由端子216、常开接点K1/no1、K1/no2、继电器K0的常闭结点K0/nc2至端子240，接通电机M的右向驱动端R1，电机M驱动云台右转，当云台带着托盘旋转到右限位时，右限位无触点接近开关SXR得到信号，使右限位继电器Kxr线圈得电，其右限位常闭接点R/nc断开，继电器K1线圈失电，常开接点K1/no1、K1/no2断开，电机M停止右转。
单向左转控制(手动控制)：
接收由指令接收解码器发来的左转控制信号，端子214接通～220V火线，火线经端子214、左限位继电器Kx1的常闭结点L/nc及第1时间继电器K1的常闭结点K1/nc1给第1时间继电器KT-1供电，第1时间继电器KT-1得电后延时(1秒以内)后其常开触点KT-1/no1闭合，火线经端子214、左限位继电器Kx1的常闭结点L/nc、第1时间继电器K1的常闭结点K1/nc1及第1时间继电器K1的常闭结点KT-1/no1接通电机M的左向驱动端L1，电机M驱动云台左转，当云台带着托盘旋转到左限位时，左限位无触点接近开关SXL得到信号，使左限位继电器Kx1线圈得电，其常闭接点L/nc断开，电机M停止左转。
自动换向巡航控制(自动控制)：
接收由指令接收解码器发来的自动换向巡航控制信号，端子213接通～220V火线，此后继电器K0的线圈始终带电，则在此控制方式下其设于电机M的主回路中的常开接点K0/no1始终闭合，而其常闭接点K0/nc2始终断开。火线经端子213、继电器K0的常开结点K0/no1、第1继电器K1的常闭结点K1/nc1给第1时间继电器KT-1供电，第1时间继电器KT-1得电后延时(1秒以内)后其常开触点KT-1/no1闭合，火线经端子213、继电器K0的常开结点K0/no1、第1继电器K1的常闭结点K1/nc1、第1时间继电器的常开触点KT-1/no1及端子218接通电机M的左向驱动端L1，电机M驱动云台左转；
当旋转到左限位时，左限位无触点接近开关SXL得到信号，使左限位继电器Kx1线圈得电，其常开接点L/no闭合，第1继电器K1带电动作，其常开接点K1/no1、K1/no2闭合，同时时间继电器KT得电，延时3-30分钟后其常开接点KT/no闭合，火线经由端子213、继电器K0的常开接点K0/no1、第1继电器K1的常开接点K1/no2、时间继电器KT的常开接点KT/no及端子240接通电机M的右向驱动端R1，电机M驱动云台右转；
当云台带着托盘旋转到右限位时，右限位无触点接近开关SXR得到信号，使右限位继电器Kxr线圈得电，其右限位常闭接点R/nc断开，继电器K1失电，其常开接点K1/no1-K1/no2恢复断开，火线经端子213→继电器K0的常开接点K0/no1→第1继电器K1的常闭接点K1/nc1给时间继电器KT-1供电，时间继电器KT-1得电后延时(1秒以内)后其常开触点KT-1/no1闭合，火线经端子213、继电器K0的常闭接点K0/no1、第1继电器K1的常闭接点K1/nc1及第1时间继电器KT-1的常开结点KT-1/no1接通电机M的左向驱动端L1，电机M驱动云台左转；
如上顺序，循环往复，直至结束自动换向巡航控制。本实施例中，电机M的换向间歇停机时间在3～30分钟内可调。
本实用新型在的主回路的公共端还设置了超限位保护开关，是为了在左、右限位无触点接近开关SXL、SXR一旦失灵的情况下对电机M进行超限位限制，不论以左、右哪个方向旋转，电机M都会停止转动，以保证本实用新型的装置能够在无人监控下长期稳定运行。
Claims (6)
1.一种云台自动巡航过程控制装置，包括指令执行单元及电机，指令执行单元通过指令接收解码器接收控制指令发送装置的控制指令，其特征在于：所述指令执行单元包括单向右转控制回路、单向左转控制回路及自动换向巡航控制回路，其中单向右转控制回路、单向左转控制回路分别接收来自指令接收解码器的右转控制信号和左转控制信号，自动换向巡航控制回路在单向右转控制回路及单向左转控制回路的基础上设置继电器(K0)，其线圈与指令接收解码器发送的自动换向巡航控制信号相连，继电器(K0)的常开接点(K0/no1)设于自动状态下的主回路中，常闭接点(K0/nc2)设于电机(M)的右转或左转主回路中。
2.按权利要求1所述云台自动巡航过程控制装置，其特征在于：所述自动换向巡航控制回路中还设有可延时换向产生间歇的时间继电器(KT)，其常开接点(KT/no)与继电器(K0)的常闭接点(K0/nc2)并联后串接于电机(M)的右转或左转主回路中。
3.按权利要求1所述云台自动巡航过程控制装置，其特征在于：所述单向右转控制回路具有：
第1继电器(K1)，其线圈接有来自指令接收解码器的右转控制信号，第1继电器(K1)的两个常开接点(K1/no1、K1/no2)串联连接于电机(M)的主回路中；
右限位继电器(Kxr)，其线圈通过右限位无触点接近开关(SXR)接有工作电源，其常闭接点(R/nc)串联于第1继电器(K1)线圈的电源回路中。
4.按权利要求1所述云台自动巡航过程控制装置，其特征在于：所述单向左转控制回路具有：
第1时间继电器(KT-1)，其线圈接有来自指令接收解码装置的左转控制信号，第1时间继电器(KT-1)线圈两端接有其延时闭合的常开接点(KT-1/no1)；
左限位继电器(Kx1)，其线圈通过左限位无触点接近开关(SXL)接有工作电源，其常闭接点(L/nc)及第1继电器(K1)的常闭接点(K1/nc1)串联连接于第1时间继电器(KT-1)线圈的电源回路中。
5.按权利要求1所述的云台自动巡航过程控制装置，其特征在于：还包括超限位保护开关，其具有双向动作触杆，设于左、右限位无触点接近开关(SXL、SXR)所限制旋转的区域内，两个常闭接点(X1、X2)串联连接于电机(M)的主回路的公共端。
6.按权利要求1所述的云台自动巡航过程控制装置，其特征在于：所述左、右限位无触点接近开关(SXL、SXR)为金属感应式接近开关。
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| CN105373144A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-03-02 | 广州华研精密机械有限公司 | 运动构件防过冲控制装置 |
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| CN105373144B (zh) * | 2015-11-26 | 2019-01-01 | 广州华研精密机械股份有限公司 | 运动构件防过冲控制装置 |
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