CN212341741U - 一种基于红外传感器开发的自动云台设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于红外传感器开发的自动云台设备，包括云台；红外传感器，所述红外传感器设置于所述云台的周侧面，所述云台的周侧面且位于所述红外传感器的外部固定连接遮光罩，所述红外传感器的数量为八到十二个；所述云台内部设置有传感器信号放大模块组、MCU数据出处理和控制模块、云台控制模块和温度传感器。该基于红外传感器开发的自动云台设备,由于红外传感器对于人体的识别是基于人体温度和周边环境温度的差别来实现的，且设置多个红外传感器呈阵列排列分多个区域进行检测，并且对人的姿势和行为没有任何要求从而大大减少误判，提高识别的可靠性。

Description

一种基于红外传感器开发的自动云台设备

技术领域

本实用新型具体涉及一种基于红外传感器开发的自动云台设备。

背景技术

现有市场在售的云台设备基本上都是人工遥控控制的云台，有很小一部分是自动控制的追踪云台，但是都有较大的使用局限性，具体如下：

基于摄像头的人体/人脸识别进行追踪的自动云台，这种云台有两种产品模式

在手机中开发APP，利用手机的摄像头进行人脸/人体识别，然后计算人的位置，根据人的位置，对应控制云台转动。这种产品由于APP占用了手机的摄像头，造成手机其他的APP无法使用手机摄像头，比如：直播软件等，造成产品没有实际的使用场景。

第二种是另外做一个摄像头以及图像处理系统，安放在云台上，通过这个摄像头进行人脸/人体识别操作，由于增加了一个摄像头和图像处理系统，这种产品会带来最大的两个问题，一个是成本高，另外一个是功耗大。

另外，基于摄像头的人脸/人体识别技术，对于人的姿势和动作有较大的限制，人脸识别需要面部正对着，侧面和背对都无法识别；而人体识别对于较为复杂的动作无法识别，比如跳舞，太极拳等，这样会造成大量误判。

基于红外对管的定位追踪的自动云台，这种产品是在云台上安装一个红外接收器，然后人携带一个红外发射器，通过不停的接收红外发射器的信号，判断人体的位置，从而控制云台的转动，这种产品最大的不足是发射器的发射头必须要对着接收器的接收头，如果人转身发送端会随着转动，发射角度发生变化，造成接收端无法收到发送端发射的信号，这对于相对复杂的运动无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种基于红外传感器开发的自动云台设备，使云台自动跟踪人体的识别度高和可靠性高的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的基于红外传感器开发的自动云台设备，包括云台；

红外传感器，所述红外传感器设置于所述云台的周侧面，所述云台的周侧面且位于所述红外传感器的外部固定连接遮光罩，所述红外传感器的数量为八到十二个；

所述云台内部设置有传感器信号放大模块组、MCU数据出处理和控制模块、云台控制模块和温度传感器，所述红外传感器的输出端与所述传感器信号放大模块组件的输入端电性连接，所述传感器信号放大模块组的输出端与所述MCU数据出处理和控制模块的输入端电性连接，所述MCU数据出处理和控制模块的输出端与所述云台控制模块的输入端电性连接，所述温度传感器输出端与所述传感器型号放大模块组的输入端电性连接。

所述遮光灯罩为菲涅尔透镜。

还包括定位安装器，所述定位安装器包括定位环和安装轴，所述安装轴的表面转动连接有两个定位条，所述定位环表面的一侧设置刻度线。

通过设置定位安装器，可以辅助定位红外传感器固定的位置，使每个红外传感器快速的对应位置安装。

所述安装轴的表面且位于所述定位条的上侧和下侧分别固定连接有上侧挡环和下侧挡环，所述下侧挡环的两侧通过固定杆与所述定位环的内壁固定连接。

定位环表面的刻度线可以确定两个定位条的之间的角度。

所述安装轴的表面且位于所述上侧挡环的上侧套设有带动环，所述上侧挡环顶部的一侧固定连接有定位柱，所述带动环的底部开设有定位孔。

通过当相邻两个定位孔套在的定位柱上，带动环带动连接杆转动的角度为十五度。

所述带动环表面的一侧固定连接有连接杆，所述连接杆的一端固定连接有U形限位块，所述安装轴的底端设置有第一磁铁。

通过U形限位块可以驱动红外传感器安装的位置区域，然后可以通过工具进行开设安装孔。

所述云台顶部的中心处开设有限位槽，所述限位槽内壁的底部设置有第二磁铁，当所述定位安装器应用于所述云台上时，所述安装轴插入至云台顶部的限位槽内部。

第一磁铁配合第二磁铁通过之间的吸附力可以对定位安装器进行限位，其使其可以更加的稳定的放置在云台上使用。

一种基于红外传感器开发的自动云台设备使用方法，包括以下方法：S1；对设备进行初始化，获取各红外传感器2作用域内的当前温度(电压)值；

S2：获取环境温度以及各红外传感器的温度，对比环境温度和红外传感器温度的差异，判断是否有差异，判断当前云台的工作环境的状态。

S3：当传感器温度正常，获取各红外传感器2的温度(电压)变化状态，判断目标人体锁所在的方位；

S4：向云台控制模块发送控制指令，控制云台转动，最终将传感器阵列的中间位置对准目标人体。

优选的，所述S中当红外传感器与环境温度存在差异或者与人体温度接近时，暂停自动人体跟踪功能，采用手动模式。

优选的，所述S中判断目标人体位置包括以下方法：

T1：判断是否为第一次人体出现在作用区域内活动，是，当进入范围内的人体为一个使则锁定为主目标，多个时，则变化强度最大的设为主目标；

T2：当不是第一次人体出现在作用区域内部时，判断是否为主目标的移动行为，当为主目标时，判断主目标移动信号是否在4、5号红外传感器范围；

T3：当主目标不在、号红外传感器范围，判断是否在1、2、3或者6、7、8号红外传感器的范围中；

T4：当主目标出现在1、2、3号红外线传感器范围中，则向云台控制模块发送指令，控制云台向左转动，当主目标出现在6、7、8号红外线传感器范围中，则向云台控制模块发送指令，控制云台向右转动。

与相关技术相比较，本实用新型提供的基于红外传感器开发的自动云台设备有如下有益效果：

本实用新型提供一种基于红外传感器开发的自动云台设备，由于红外传感器对于人体的识别是基于人体温度和周边环境温度的差别来实现的，且设置多个红外传感器呈阵列排列分多个区域进行检测，并且对人的姿势和行为没有任何要求从而大大减少误判，提高识别的可靠性。

红外传感器，特别是基于热释电的红外传感器成本较低，即便需要构成阵列需要采用多个，也不会增加多少成本，而且处理传感器的数据采用的MCU不需要太高的运算能力，成本低。

红外传感器的功耗低，而进行传感器数据处理的MCU同样属于低功耗的芯片，所以总体功耗远低于基于摄像头技术的功耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于红外传感器开发的自动云台设备的第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的整体的俯视图；

图3为本实用新型的流程框图图；

图4为图1所示的云台的结构示意图；

图5为本实用新型提供的基于红外传感器开发的自动云台设备的第二实施例的结构示意图；

图6为图1所示的定位安装器的局部侧视图；

图7为图1所示的带动环的俯视图；

图8为图1所示的上侧挡环的侧视图；

图9为图1所示的云台的俯视图；

图10为图1所示的U形限位块的结构示意图。

图中标号：1、云台，2、红外传感器，3、定位安装器，31、定位环，32、安装轴，33、定位条，34、刻度线，35、连接杆，36、U形限位块，37、下侧挡环，38、第一磁铁，39、上侧挡环，310、带动环，311、定位孔，312、定位柱，4、限位槽，5、第二磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

第一实施例

请结合参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1为本实用新型提供的基于红外传感器开发的自动云台设备的第一实施例的结构示意图；图2为图1所示的整体的俯视图；图3为本实用新型的流程框图图；图4为图1所示的云台的结构示意图。基于红外传感器开发的自动云台设备，包括云台1；

红外传感器2，所述红外传感器2设置于所述云台1的周侧面，所述云台1的周侧面且位于所述红外传感器2的外部固定连接遮光罩，所述红外传感器2的数量为八到十二个；

所述云台1内部设置有传感器信号放大模块组、MCU数据出处理和控制模块、云台控制模块和温度传感器，所述红外传感器2的输出端与所述传感器信号放大模块组件的输入端电性连接，所述传感器信号放大模块组的输出端与所述MCU数据出处理和控制模块的输入端电性连接，所述MCU数据出处理和控制模块的输出端与所述云台控制模块的输入端电性连接，所述温度传感器输出端与所述传感器型号放大模块组的输入端电性连接。

所述遮光灯罩为菲涅尔透镜。

通过设置菲涅尔透镜遮光罩可以降低红外传感器2的水平作用域，如降低到15度左右，如附图2中设置活动区域的角度为120度，设置八个红外传感器2，八个红外传感器2对应八个检测区域；

云平台控制模块，包括内部设置有控制电机带动云台1上侧转动对应角度。

包括以下步骤：S1：对设备进行初始化，获取各红外传感器2作用域内的当前温度(电压)值；

S2：获取环境温度以及各红外传感器2的温度，对比环境温度和红外传感器温度的差异，判断是否有差异，判断当前云台的工作环境的状态。

S3：当传感器温度正常，获取各红外传感器2的温度(电压)变化状态，判断目标人体锁所在的方位；

S4：向云台控制模块发送控制指令，控制云台1转动，最终将传感器阵列的中间位置对准目标人体。

所述S1中当红外传感器2与环境温度存在差异或者与人体温度接近时，暂停自动人体跟踪功能，采用手动模式。

所述S3中判断目标人体位置包括以下方法：

T1：判断是否为第一次人体出现在作用区域内活动，是，当进入范围内的人体为一个使则锁定为主目标，多个时，则变化强度最大的设为主目标；

T2：当不是第一次人体出现在作用区域内部时，判断是否为主目标的移动行为，当为主目标时，判断主目标移动信号是否在4、5号红外传感器2范围；

T3：当主目标不在4、5号红外传感器2范围，判断是否在6、7、8或者1、2、3号红外传感器2的范围中；

T4：当主目标出现在1、2、3号红外线传感器范围中，则向云台控制模块发送指令，控制云台1向左转动，当主目标出现在6、7、8号红外线传感器范围中，则向云台控制模块发送指令，控制云台1向右转动。

环境检测时，通过光敏检测设备检测关照强度，通过灯光可以增强使用环境的亮度。

本实用新型提供的基于红外传感器2开发的自动云台设备及使用方法的工作原理如下：

通过在红外传感器2外部设至遮光罩，且位于菲涅尔透镜，降低红外传感器2的水平作用域，如降低到15度左右。

由于一个红外传感器2只能确定一个角度范围，为了能够识别一定角度范围内(如：120)的人体方位，这样最少需要120°/15°＝8个红外传感器2，如果需要考虑冗余设计，计算更精确的方位，可能需要增加到9-12个，并且每个红外传感器2，对应不同的方位角度。

计算控制中心获取到人体所在的红外传感器2区域，进行相应的角度计算，控制云台1进行转动，以便云台1转动到目标方向；

设备工作时对设备进行初始化，获取各红外传感器2作用域内的当前温度(电压)值；

获取环境温度以及各红外传感器2的温度，对比环境温度和红外传感器2温度的差异，判断是否有差异，判断当前云台1的工作环境的状态。

当传感器温度正常，获取各红外传感器2的温度(电压)变化状态，判断目标人体锁所在的方位；

向云台控制模块发送控制指令，控制云台1转动，最终将传感器阵列的中间位置对准目标人体。

当红外传感器2与环境温度存在差异或者与人体温度接近时，暂停自动人体跟踪功能，采用手动模式。

判断目标人体位置时：

判断是否为第一次人体出现在作用区域内活动，是，当进入范围内的人体为一个使则锁定为主目标，多个时，则变化强度最大的设为主目标；

当不是第一次人体出现在作用区域内部时，判断是否为主目标的移动行为，当为主目标时，判断主目标移动信号是否在4、5号红外传感器2范围；

当主目标不在4、5号红外传感器2范围，判断是否在6、7、8或者1、2、3号红外传感器2的范围中；

当主目标出现在1、2、3号红外线传感器范围中，则向云台控制模块发送指令，控制云台1向左转动，当主目标出现在6、7、8号红外线传感器范围中，则向云台控制模块发送指令，控制云台1向右转动S1；对设备进行初始化，获取各红外传感器2作用域内的当前温度(电压)值；

与相关技术相比较，本实用新型提供的基于红外传感器开发的自动云台设备具有如下有益效果：

由于红外传感器2对于人体的识别是基于人体温度和周边环境温度的差别来实现的，且设置多个红外传感器2呈阵列排列分多个区域进行检测，并且对人的姿势和行为没有任何要求从而大大减少误判，提高识别的可靠性。

红外传感器2，特别是基于热释电的红外传感器2成本较低，即便需要构成阵列需要采用多个，也不会增加多少成本，而且处理传感器的数据采用的MCU不需要太高的运算能力，成本低。

红外传感器2的功耗低，而进行传感器数据处理的MCU同样属于低功耗的芯片，所以总体功耗远低于基于摄像头技术的功耗。

第二实施例

请结合参阅图5、图6、图7、图8、图9和图10，基于本申请的第一实施例提供的基于红外传感器开发的自动云台设备使用方法，本申请的第二实施例提出另一种基于红外传感器开发的自动云台设备使用方法。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

具体的，本申请的第二实施例提供的基于红外传感器开发的自动云台设备使用方法的不同之处在于，基于红外传感器开发的自动云台设备使用方法，还包括定位安装器3，所述定位安装器3包括定位环31和安装轴32，所述安装轴33的表面转动连接有两个定位条33，所述定位环31表面的一侧设置刻度线。

刻度线可以标注有角度值两个定位条33通过套环套设在安装轴33的表面，且套环内表面粘接有橡胶圈，增大与安装轴33表面的摩擦，使定位条33在转动后可以稳定在一个位置。

所述安装轴33的表面且位于所述定位条33的上侧和下侧分别固定连接有上侧挡环39和下侧挡环37，所述下侧挡环37的两侧通过固定杆与所述定位环31的内壁固定连接。

所述安装轴33的表面且位于所述上侧挡环39的上侧套设有带动环310，所述上侧挡环39顶部的一侧固定连接有定位柱，所述带动环310的底部开设有定位孔311。

定位孔311的数量为12个且相邻两个定位孔311与带动环310的中心处的连线角度呈15度。

所述带动环310表面的一侧固定连接有连接杆35，所述连接杆35的一端固定连接有U形限位块36，所述安装轴33的底端设置有第一磁铁38。

所述云台1顶部的中心处开设有限位槽4，所述限位槽4内壁的底部设置有第二磁铁5，当所述定位安装器3应用于所述云台1上时，所述安装轴32插入至云台1顶部的限位槽4内部。

第一磁铁38的底部与第二磁铁5的顶部为异性；

在对云台1顶部安装部的外侧上对应开设安装孔时，将安装轴32的底端对应插入到云台1顶部的限位槽4内部，通过第一磁铁38与第二磁铁5对应吸紧固定，然后将两个定位条33对应调节到之间的夹角120度；

然后向上推动带动环310，使其定位孔311移出定位柱3112，使连接杆35定位条33的一侧移动15度，此时定位柱312与定位孔311对应，然后将定位孔套设在定位柱312上；

此时U形限位块36内部对应区域为红外传感器2安装的位置，通过工具对应打孔，然后同理调节连接杆35的角度，再进行打孔，依次开设12个孔，且孔呈一排开设，U形块的上设置有刻度线，对应刻度线打孔即为一排，操作简单，方便对红外传感器2的安装位置进行确定。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于红外传感器开发的自动云台设备，其特征在于,包括云台；

红外传感器，所述红外传感器设置于所述云台的周侧面，所述云台的周侧面且位于所述红外传感器的外部固定连接遮光罩，所述红外传感器的数量为八到十二个；

所述云台内部设置有传感器信号放大模块组、MCU数据出处理和控制模块、云台控制模块和温度传感器，所述红外传感器的输出端与所述传感器信号放大模块组件的输入端电性连接，所述传感器信号放大模块组的输出端与所述MCU数据出处理和控制模块的输入端电性连接，所述MCU数据出处理和控制模块的输出端与所述云台控制模块的输入端电性连接，所述温度传感器输出端与所述传感器型号放大模块组的输入端电性连接。

2.如权利要求1所述的基于红外传感器开发的自动云台设备，其特征在于：所述遮光灯罩为菲涅尔透镜。

3.如权利要求1所述的基于红外传感器开发的自动云台设备，其特征在于：还包括定位安装器，所述定位安装器包括定位环和安装轴，所述安装轴的表面转动连接有两个定位条，所述定位环表面的一侧设置刻度线，所述云台顶部的中心处开设有限位槽，所述限位槽内壁的底部设置有第二磁铁，当所述定位安装器应用于所述云台上时，所述安装轴插入至云台顶部的限位槽内部。

4.如权利要求3所述的基于红外传感器开发的自动云台设备，其特征在于：所述安装轴的表面且位于所述定位条的上侧和下侧分别固定连接有上侧挡环和下侧挡环，所述下侧挡环的两侧通过固定杆与所述定位环的内壁固定连接。

5.如权利要求4所述的基于红外传感器开发的自动云台设备，其特征在于：所述安装轴的表面且位于所述上侧挡环的上侧套设有带动环，所述上侧挡环顶部的一侧固定连接有定位柱，所述带动环的底部开设有定位孔。

6.如权利要求5所述的基于红外传感器开发的自动云台设备，其特征在于：所述带动环表面的一侧固定连接有连接杆，所述连接杆的一端固定连接有U形限位块，所述安装轴的底端设置有第一磁铁。

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