CN214591633U - 一种高精度fod光学探测器俯仰调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，用于调节摄像机的俯仰角，包括：支架，用于固定摄像机；转轴，与支架转动连接，所述转轴的长度方向与摄像机的长度方向垂直；滑动装置，位于支架远离摄像机的镜头一端；所述滑动装置带动支架及摄像机远离镜头一端上下移动对摄像机的俯仰角进行调节。本实用新型提供的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，能对FOD光学探测器的摄像机俯仰角进行精准调节，从而适应FOD光学探测器的使用需求，提升FOD光学探测器的使用性能。

Description

一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置

技术领域

本实用新型涉及光学探测器技术领域，尤其是涉及一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置。

背景技术

FOD光学探测器工作如图1所示，FOD光学探测器安装高度0.3m，观察范围是3m-70m，转台是一维转台，在能在水平上360°旋转，摄像机是大视场角度下扫描时，是满足系统要求的，而在FOD光学探测器通过小视场角成像远距离确认物体时，如图2所示，假设该摄像机的水平最小视场角是A＝2°，根据三角函数公式可以算30米外图像长和宽，根据0.3²+30²＝L²，计算出L＝30m，再又根据三角函数关系

推算出H＝1.05m，即在最小视场角下成像长度是1.05m，根据相机成像水平和垂直比例16：9，计算出视场角为2°是时成像的宽度是0.59m，而当我们在30m处对2cm的异物进去人工确认时，异物就很可能不在图像内，就会出现有些物体跑出视场范围的情况，从而容易出现探测漏洞，影响探测效果。

而常规使用的FOD探测器转台又是一维的，只能在水平方向360°转动，这就导致转台也无法对探测器的这一问题给出有效解决方案。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，能根据探测视角的需要任意调整摄像机的俯仰角度，从而有效提升探测的准确性。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，用于调节摄像机的俯仰角，包括：

支架，用于固定摄像机；

转轴，与支架转动连接，所述转轴的长度方向与摄像机的长度方向垂直；

滑动装置，位于支架远离摄像机的镜头一端；

所述滑动装置带动支架及摄像机远离镜头一端上下移动对摄像机的俯仰角进行调节。

更进一步地，所述滑动装置包括滑块及及带动滑块沿着与转轴平行的方向往复移动的驱动装置，所述支架靠近滑块一端设置有倾斜滑轨，所述滑块上设置有一沿着倾斜滑轨往复移动的调节块。

更进一步地，所述驱动装置包括安装架、固定在安装架上的导杆及与导杆平行的丝杆，所述丝杆与安装架转动连接，且丝杆一端连接有带动丝杆转动的电机，所述滑块与丝杆螺纹连接，且滑块还与导杆滑动连接。

更进一步地，所述安装架包括L型的第一侧板及与第一侧板组成U型框的第二侧板，所述第一侧板靠近第二侧板的一条边上设置有滑槽，所述滑块下端延伸至滑槽内，并与滑槽滑动连接，所述第一侧板与第二侧板分别与倾斜滑轨的两端相抵。

更进一步地，所述安装架上设置有限位开关，且滑块上设置有与限位开关配合的限位凸起。

更进一步地，所述支架包括组成L型的第一支板与第二支板，所述第一支板位于摄像机底部，且转轴位于第一支板中部，所述第二支板位于摄像机远离镜头一端，所述倾斜滑轨位于第二支板远离摄像机一侧。

更进一步地，所述电机、限位开关均连接有一主控板，所述主控板接收指令控制电机转动或关闭从而调整摄像机的俯仰角，所述限位开关受到滑块撞击时将信号传递给主控板以关闭电机。

更进一步地，所述限位开关及限位凸起均只设置有一个，所述第二支板上设置有一姿态传感器，所述姿态传感器与主控板相连。

更进一步地，所述第二侧板顶部设置有一供限位开关安装的安装槽，所述第一侧板及第二侧板上方可拆卸设置有一盖板。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，能根据大场视角成像、小场视角成像的扫描需求来对摄像机的俯仰角进行调节，从而避免有物体跑出视场范围外，有效提升了扫描的可信性，具体来说，在通过小视场角成像远距离确认物体时，可以使滑动装置移动带动支架及摄像机端部朝着上方移动，使得摄像机的镜头下俯，扩大视场范围，提升扫描效果，而小视场角成像远距离扫描后，需要进行大视场角成像远距离扫描，则利用装置带动支架及摄像机端部朝着下方移动，使摄像机的镜头上仰即可。

附图说明

图1是FOD光学探测器环境示意图；

图2是摄像机在30m处成像示意图；

图3是调节装置底部结构示意图；

图4是调节装置立体结构示意图；

图5是滑动装置靠近支架一侧结构示意图；

图6是滑动装置远离支架一侧结构示意图；

图7是倾斜滑轨结构示意图；

图8是调节装置系统框图；

图9是调节流程图；

附图标记：1-摄像机，2-支架，201-第一支板，202-第二支板，203-倾斜滑轨，3-滑动装置，301-滑块，302-电机，303-限位凸起，304-调节块，305-导杆，306-丝杆，307-第一侧板，308-第二侧板，309-限位开关，310-盖板，311-滑槽，4-转轴，5-姿态传感器。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连通，也可以是可拆卸连通，或一体地连通；可以是机械连通，也可以是电连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图3、图4、图7所示，本实施例提供一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其安装在常规FOD产品的外壳上，并且与常规FOD产品一样，组装好后安装在二维转台上即可进行使用。该俯仰调节装置是用于调节摄像机1的俯仰角，其包括用于固定摄像机1的支架2、与支架2转动连接的转轴4及滑动装置3，可以在支架2上开设螺纹孔，利用螺钉将摄像机1固定在支架2上，所述转轴4的长度方向与摄像机1的长度方向垂直，且转轴4两端固定在FOD产品的外壳上，同时，转轴4可以位于摄像机1的任意位置处，只要与摄像机1尾部(远离镜头一端)保留一定距离以供进行俯仰角调节即可，所述滑动装置3位于支架2远离摄像机1的镜头一端，所述滑动装置3带动支架2及摄像机1远离镜头一端上下移动对摄像机1的俯仰角进行调节。

支架2可以为一块位于摄像机1下方的板体，但是为了方便进行安装，并提升固定效果，所述支架2包括组成L型的第一支板201与第二支板202，所述第一支板201位于摄像机1底部，且转轴4位于第一支板201中部，所述第二支板202位于摄像机1远离镜头一端，所述倾斜滑轨203位于第二支板202远离摄像机1一侧。

其中，滑动装置3可以为小型伸缩电缸、液压油缸等装置，其输出轴与支架2连接，并且其固定在FOD产品的外壳上，在需要调节摄像机1的俯仰角时，控制输出轴伸缩即可，此时，就需要将滑动装置3设置在支架2底部或者顶部，以带动支架2端部上下移动，从而实现摄像机1俯仰角的调节。但是这样的滑动装置3在安装时就需要在支架2上方或下方占用较多的地方，FOD产品体积不大，其外壳内可以利用的空间又较少，这明显不利于进行安装，对此，请参见图5、图6所示，本实施例对滑动装置3进行如下设置：所述滑动装置3包括滑块301及及带动滑块301沿着与转轴4平行的方向往复移动的驱动装置，所述支架2靠近滑块301一端设置有倾斜滑轨203，即倾斜滑轨203一端高一端低，整体呈倾斜状态设置，所述滑块301上设置有一沿着倾斜滑轨203往复移动的调节块304，该调节块304与滑块301可以为一体成型，但是为了方便加工安装及后期维修，可以使其为分体设置，例如将调节块304设置为调节头及安装把，并在滑块301上开设一安装孔，通过螺钉等位将安装把固定在安装孔内，当然为了避免调节块304将倾斜滑轨203刮伤，也可以使调节块304卡入倾斜滑轨203内一端为圆头，即能起到调节摄像机1俯仰角的作用，也能使调节更为顺畅，并延长调节装置的使用寿命，即驱动装置带动滑块301左右移动，从而使得支架2端部上下移动，相应调节镜头的俯仰角。

其中，驱动装置依然可以设置为伸缩电缸、液压油缸等，只是其调节精度较差，难以满足摄像机1角度的微控制需求，对此，本实施例对驱动装置进行如下设置，所述驱动装置包括安装架、固定在安装架上的导杆305及与导杆305平行的丝杆306，安装架固定在FOD的外壳上，所述丝杆306与安装架转动连接，且丝杆306一端连接有带动丝杆306转动的电机302，电机302可以为步进电机302、伺服电机302等常规方便控制的电机302，所述滑块301与丝杆306螺纹连接，且滑块301还与导杆305滑动连接，在调节摄像机1的俯仰角时，启动电机302，使电机302带动丝杆306转动，而滑块301在导杆305的作用下无法随着丝杆306一起转动，只能随着丝杆306的转动而沿着丝杆306和导杆305移动，滑块301平移，调节块304也会随之平移，而调节块304在倾斜滑轨203内移动，就会推动支架2带动摄像机1远离镜头一端上移或下移，从而对摄像机1的俯仰角进行有效调节，而角度调节的多少，又可以通过电机302转动的圈数来进行较为精准的控制，极为符合FOD的使用要求。

其中，作为安装架的一种具体实施方式，所述安装架包括L型的第一侧板307及与第一侧板307组成U型框的第二侧板308，可以在第一侧板307及第二侧板308上开设螺纹孔来将第一侧板307与第二侧板308固定在FOD的外壳上，所述第一侧板307靠近第二侧板308的一条边上设置有滑槽311，所述滑块301下端延伸至滑槽311内，并与滑槽311滑动连接，所述第一侧板307与第二侧板308分别与倾斜滑轨203的两端相抵，在使用时，滑槽311能对滑块301的移动方向进行限制，防止滑块301倾斜，从而能有效对丝杆306及调节块304等部件进行保护，同时也能对滑块301的移动距离进行限制，而第一侧板307、第二侧板308也能对倾斜滑轨203的两端进行封闭，即对调节块304的移动位置进行限制，防止调节块304从倾斜滑轨203内脱离，当然为了避免影响支架2转动，最好使安装架与支架2之间留有一定距离，即使第一侧板307、第二侧板308与倾斜滑轨203端部仅部分贴合。

而为防止在达到最大俯仰角调节范围时，使用者下发错误指令，而使电机302继续转动造成丝杆306、滑块301等部件损坏，所述安装架上设置有限位开关309，限位开关为现有装置，可以直接从市面上进行购买，滑块301上设置有与限位开关309配合的限位凸起303，限位开关309可以设置2个，一个位于第二侧板308上，一个位于第一侧板307上，限位凸起303可以设置在调节块304上方，以对空间进行有效利用，在滑块301触碰到限位开关309时，使电机302自动关闭，从而对调节装置起到较好的保护作用。

其中，作为调节装置的一种具体控制方式，请参见图8所示，所述电机302、限位开关309均连接有一主控板，所述主控板接收外部发送的指令控制电机302转动或关闭从而调整摄像机1的俯仰角，所述限位开关309受到滑块301撞击时将信号传递给主控板以关闭电机302。

其中，为了进一步减小调节装置的体积，所述限位开关309及限位凸起303均只设置有一个，而限位开关309可以任意设置在第一侧板307或第二侧板308上，最好是将其与电机302设置在同一侧，以方便进行走线，此处以电机302设置在第二侧板308远离第一侧板307一侧为例，此时，可以在第二侧板308顶部设置一供限位开关309安装的安装槽，所述第一侧板307及第二侧板308上方可拆卸设置有一盖板310，利用盖板310对限位开关309及滑块301同时进行保护，所述第二支板202上设置有一姿态传感器5，姿态传感器为现有部件，可以直接从市面上进行采购，在此不再进行赘述，第二支板202与摄像机1尾端相贴，所述姿态传感器5与主控板相连，利用姿态传感器5对摄像机1的转动角度进行测量，从而直观得到摄像机1的俯仰角度调节信息，其中，主控板为现有装置，其可以从市面上进行购买，一般包括232转TTL芯片、MCU、电机302驱动芯片、存储器、电源模块等，在使用时，MCU通过RS232协议与上位机进行通信接收指令，并对存储器进行读写、对姿态传感器5的数据进行读取、根据环路来控制电机302开启与关闭，从而根据指令调节相机的俯仰角。

假设倾斜滑轨203的最低侧位于左侧，最高侧位于右侧，以下对调节装置的工作原理进行举例说明：

具体的工作流程参见图9所示，即发布调节指令到主控板，由主控板控制电机302的转动方向来对滑块301的移动方向进行调节，从而相应调节摄像机1的俯仰角，而需要特别说明的是，当FOD整机安装完成后，通电后先对调节装置做一次复位，先由控制板控制电机302启动，带动滑块301向右移动直到限位凸起303碰到限位开关309，此时，主控板接收到限位开关309信号，关断电机302驱动脉冲信号，电机302停止转动，同时对姿态传感器5进行清零操作。这个位置就被认为是摄像机1的0位，在这个位置控制板只能执行摄像机1俯动作，假如外部给的是仰指令，主控板也不会执行，从而对调节装置起到较好的保护作用，此时就可以正常发布指令对摄像机1的俯仰角进行调节了，需要注意的是此处，姿态传感器5不仅感应摄像机1的具体俯仰角，为用户提供精确的数据参考，还起到第二个限位开关309的作用，假设我们以5°作为最大角度限制，则在滑块301从0°的位置向左移动至5°时，主控板接收到信号，会自动关断电机302，从而使姿态传感器5起到左侧的限位开关309的作用，对调节装置进行保护。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，用于调节摄像机(1)的俯仰角，其特征在于，包括：

支架(2)，用于固定摄像机(1)；

转轴(4)，与支架(2)转动连接，所述转轴(4)的长度方向与摄像机(1)的长度方向垂直；

滑动装置(3)，位于支架(2)远离摄像机(1)的镜头一端；

所述滑动装置(3)带动支架(2)及摄像机(1)远离镜头一端上下移动对摄像机(1)的俯仰角进行调节。

2.根据权利要求1所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述滑动装置(3)包括滑块(301)及带动滑块(301)沿着与转轴(4)平行的方向往复移动的驱动装置，所述支架(2)靠近滑块(301)一端设置有倾斜滑轨(203)，所述滑块(301)上设置有一沿着倾斜滑轨(203)往复移动的调节块(304)。

3.根据权利要求2所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述驱动装置包括安装架、固定在安装架上的导杆(305)及与导杆(305)平行的丝杆(306)，所述丝杆(306)与安装架转动连接，且丝杆(306)一端连接有带动丝杆(306)转动的电机(302)，所述滑块(301)与丝杆(306)螺纹连接，且滑块(301)还与导杆(305)滑动连接。

4.根据权利要求3所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述安装架包括L型的第一侧板(307)及与第一侧板(307)组成U型框的第二侧板(308)，所述第一侧板(307)靠近第二侧板(308)的一条边上设置有滑槽(311)，所述滑块(301)下端延伸至滑槽(311)内，并与滑槽(311)滑动连接，所述第一侧板(307)与第二侧板(308)分别与倾斜滑轨(203)的两端相抵。

5.根据权利要求4所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述安装架上设置有限位开关(309)，且滑块(301)上设置有与限位开关(309)配合的限位凸起(303)。

6.根据权利要求5所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述支架(2)包括组成L型的第一支板(201)与第二支板(202)，所述第一支板(201)位于摄像机(1)底部，且转轴(4)位于第一支板(201)中部，所述第二支板(202)位于摄像机(1)远离镜头一端，所述倾斜滑轨(203)位于第二支板(202)远离摄像机(1)一侧。

7.根据权利要求6所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述电机(302)、限位开关(309)均连接有一主控板，所述主控板接收指令控制电机(302)转动或关闭从而调整摄像机(1)的俯仰角，所述限位开关(309)受到滑块(301)撞击时将信号传递给主控板以关闭电机(302)。

8.根据权利要求7所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述限位开关(309)及限位凸起(303)均只设置有一个，所述第二支板(202)上设置有一姿态传感器(5)，所述姿态传感器(5)与主控板相连。

9.根据权利要求8所述的高精度FOD光学探测器俯仰调节装置，其特征在于，所述第二侧板(308)顶部设置有一供限位开关(309)安装的安装槽，所述第一侧板(307)及第二侧板(308)上方可拆卸设置有一盖板(310)。

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