CN215488438U - 一种两自由度云台的摄像头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种两自由度云台的摄像头装置，本摄像头装置包括基座，安装在基座上的摄像头滚转自由度模块、俯仰自由度模块和摄像头模块；基座上装配有俯仰自由度模块支架安装轴承，俯仰自由度模块支架安装轴承上装配有俯仰自由度模块支架，所述摄像头模块装配在俯仰自由度模块支架内，所述俯仰自由度模块装配在摄像头模块的左侧面，摄像头滚转自由度模块与摄像头模块并排间隔设置于基座一侧。该两自由度云台摄像头系统每个自由度相对独立，并且模块设计，便于检修维护和更换，可用于核工业等特种机器人的手眼相机系统以及狭小空间的检测、监控，并且可通过两个或多个两自由度云台摄像头系统，可实现全方位无死角检测与监控。

Description

一种两自由度云台的摄像头装置

技术领域

本实用新型属于核工业机器人视觉识别及安全检测监控技术领域，涉及一种带两自由度云台的摄像头装置。

背景技术

核工业核设施运维检测、监控以及核设施退役，都将涉及到大量的环境视觉识别和监测，应用于核工业的大量机器人和自动化设备，同样需要视觉系统作为视觉反馈，实现对核环境的环境感知与三维重构，因此，针对核工业的机器人及自动化设备以及安全监控的需求，在现有固定安装摄像头不能满足全方位环境视觉信息获取的基础上，通过开发两自由度云台摄像头，可进一步提升环境的全范围视觉识别与感知能力，获取更多的环境三维信息，提升作业精准性、可靠性和安全性。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种适用于核工业机器人、核设施检测及安全监控的两自由度云台摄像头系统，该摄像头系统可以根据机器人视觉成像需求及检测、监控区域需求，调整摄像头的姿态，从而实现大范围无死角检测与监控。

按照本实用新型的技术方案：一种两自由度云台的摄像头装置，其特征在于，

本摄像头装置包括滚转自由度基座，安装在滚转自由度基座上的摄像头滚转自由度模块、俯仰自由度模块和摄像头模块；

滚转自由度基座上装配有俯仰自由度模块支架安装轴承，俯仰自由度模块支架安装轴承上装配有俯仰自由度模块支架，所述摄像头模块装配在俯仰自由度模块支架内，所述俯仰自由度模块装配在摄像头模块的左侧面，

摄像头滚转自由度模块1与摄像头模块并排间隔设置于滚转自由度基座一侧。

进一步地，摄像头滚转自由度模块包括滚转自由度模块直流有刷电机、电机密封保护壳体、电机输出齿轮、电机输出齿轮轴承、换向惰轮、换向惰轮轴承及滚转自由度模块滚转齿轮；

滚转自由度模块直流有刷电机通过紧定螺钉与电机输出齿轮固定，电机输出齿轮通过电机输出齿轮轴承安装在滚转自由度基座上，此外，电机外部安装有电机密封保护壳体，电机密封保护壳体周向固定在滚转自由度基座上对应的孔内，换向惰轮通过换向惰轮轴承转动支承的方式安装在滚转自由度基座上，并且与电机输出齿轮啮合，滚转自由度模块滚转齿轮固定在俯仰自由度模块支架底部，与俯仰自由度模块支架组成的整体则通过俯仰自由度模块支架安装轴承支承的方式安装在滚转自由度基座上，滚转自由度模块滚转齿轮与换向惰轮啮合，滚转自由度模块直流有刷电机通过电机输出齿轮、换向惰轮、滚转自由度模块滚转齿轮的依次啮合，最终实现摄像头整体的滚转运动。

进一步地，俯仰自由度模块包括俯仰自由度模块直流有刷电机和俯仰自由度传动锥齿轮副；

俯仰自由度模块直流有刷电机通过安装壳体组件安装在俯仰自由度模块支架13左侧面上，

俯仰自由度传动锥齿轮副包括第一锥齿轮和与其装配的第二锥齿轮，

安装壳体组件包括上壳体和下壳体，

其中第一锥齿轮安装在电机输出轴上，第一锥齿轮的延长轴通过第一四点接触轴承安装在上壳体上，而第二锥齿轮同样通过第二四点接触轴承安装在俯仰自由度模块支架上，俯仰自由度模块直流有刷电机紧固连接的方式固定在下壳体上，俯仰自由度模块支架安装轴承安装在滚转自由度基座上，俯仰自由度模块直流有刷电机的输出轴通过锥齿轮副实现摄像头的俯仰轴转动。

进一步地，所述摄像头模块包括摄像外壳、摄像头玻璃窗、摄像头电路板、视觉成像镜头及电缆密封连接头，

整个摄像头模块采用完全防水防尘的密封方式，上述部件固定组装在一起构成一个组件，通过俯仰自由度模块支架安装轴承安装在俯仰自由度模块支架上，

其中摄像外壳顶部开设有摄像头玻璃窗，摄像头电路板装配于摄像外壳内部腔体中，内部腔体内还安装有视觉成像镜头，电缆密封连接头安装在俯仰自由度模块支架右侧，与支架之间采用滑动轴套支承。

有益效果：

本实用新型两自由度云台采用紧凑的结构设计，并从结构上考虑到防水防尘密封，摄像头局部设计采用耐辐照设计思想，通过选择抗电离鼓舌摄像头玻璃窗、不锈钢摄像头壳体、以及抗电离辐射视觉传感器组件，构建体积小、质量轻、运动灵活且精度高的抗电离辐射摄像头系统，并可通过两个或者多个两自由度摄像头系统搭配使用，构建立体视觉系统，或者全区域无死角监控系统。此外，该两自由度云台摄像头系统体积小、质量轻，适合用于核工业机器人手眼视觉系统。

附图说明

图1为本实用新型的方案布局图。

图2为摄像头装置的剖视图。

图3为摄像头装置的主视图。

图4为俯仰自由度模块支架的轴测图。

图5为摄像头模块的轴测图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型公共的实施方式作进一步详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-5所示：一种两自由度云台的摄像头装置，本摄像头装置包括滚转自由度基座4，安装在基座上的摄像头滚转自由度模块1、俯仰自由度模块2和摄像头模块3；

滚转自由度基座4上装配有俯仰自由度模块支架安装轴承12，俯仰自由度模块支架安装轴承12上装配有俯仰自由度模块支架13，所述摄像头模块3装配在俯仰自由度模块支架13内，所述俯仰自由度模块2装配在摄像头模块3的左侧面，

摄像头滚转自由度模块1与摄像头模块3并排间隔设置于滚转自由度基座4一侧。

摄像头滚转自由度模块1包括滚转自由度模块直流有刷电机（包含减速器）7、电机密封保护壳体6、电机输出齿轮8、电机输出齿轮轴承5、换向惰轮9、换向惰轮轴承10及滚转自由度模块滚转齿轮11；

滚转自由度模块直流有刷电机7通过紧定螺钉与电机输出齿轮8固定，电机输出齿轮8通过电机输出齿轮轴承5安装在滚转自由度基座4上，此外，电机外部安装有电机密封保护壳体6，电机密封保护壳体6通过螺钉周向固定在滚转自由度基座4上对应的孔内，换向惰轮9通过换向惰轮轴承10转动支承的方式安装在滚转自由度基座4上，并且与电机输出齿轮8啮合，滚转自由度模块滚转齿轮11通过螺钉固定在俯仰自由度模块支架13底部，与俯仰自由度模块支架13组成的整体则通过俯仰自由度模块支架安装轴承12支承的方式安装在滚转自由度基座4上，滚转自由度模块滚转齿轮11与换向惰轮9啮合，滚转自由度模块直流有刷电机7通过电机输出齿轮8、换向惰轮9、滚转自由度模块滚转齿轮11的依次啮合，最终实现摄像头整体的滚转运动。

俯仰自由度模块2包括俯仰自由度模块直流有刷电机15和俯仰自由度传动锥齿轮副；

俯仰自由度模块直流有刷电机15通过安装壳体组件安装在俯仰自由度模块支架13左侧面上，

俯仰自由度传动锥齿轮副包括第一锥齿轮16和与其装配的第二锥齿轮19，

安装壳体组件包括上壳体18和下壳体14，

其中第一锥齿轮16安装在电机输出轴上，第一锥齿轮16的延长轴通过第一四点接触轴承17安装在上壳体18上，而第二锥齿轮19同样通过第二四点接触轴承20安装在俯仰自由度模块支架13上，俯仰自由度模块直流有刷电机（包含减速器）15则通过螺钉紧固连接的方式固定在下壳体14上，俯仰自由度模块支架安装轴承12安装在滚转自由度基座4上，俯仰自由度模块直流有刷电机（包含减速器）15的输出轴通过锥齿轮副实现摄像头的俯仰轴转动。

所述摄像头模块3包括摄像外壳21、摄像头玻璃窗22、摄像头电路板24、视觉成像镜头23及电缆密封连接头25，

整个摄像头模块采用完全防水防尘的密封方式，上述部件固定组装在一起构成一个组件，通过俯仰自由度模块支架安装轴承12安装在俯仰自由度模块支架13上，

其中摄像外壳21顶部开设有摄像头玻璃窗22，摄像头电路板24装配于摄像外壳内部腔体中，内部腔体内还安装有视觉成像镜头23，电缆密封连接头25安装在俯仰自由度模块支架13右侧，与支架采用滑动轴套26支承。辅助电机端支承轴，提升摄像头的支承刚度和强度，保证摄像头的转动精度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种两自由度云台的摄像头装置，其特征在于，

本摄像头装置包括滚转自由度基座（4），安装在基座上的摄像头滚转自由度模块（1）、俯仰自由度模块（2）和摄像头模块（3）；

滚转自由度基座（4）上装配有俯仰自由度模块支架安装轴承（12），俯仰自由度模块支架安装轴承（12）上装配有俯仰自由度模块支架（13），所述摄像头模块（3）装配在俯仰自由度模块支架（13）内，所述俯仰自由度模块（2）装配在摄像头模块（3）的左侧面，

摄像头滚转自由度模块（1）与摄像头模块（3）并排间隔设置于滚转自由度基座（4）一侧。

2.如权利要求1所述的一种两自由度云台的摄像头装置，其特征在于，

摄像头滚转自由度模块（1）包括滚转自由度模块直流有刷电机（7）、电机密封保护壳体（6）、电机输出齿轮（8）、电机输出齿轮轴承（5）、换向惰轮（9）、换向惰轮轴承（10）及滚转自由度模块滚转齿轮（11）；

滚转自由度模块直流有刷电机（7）通过紧定螺钉与电机输出齿轮（8）固定，电机输出齿轮（8）通过电机输出齿轮轴承（5）安装在滚转自由度基座（4）上，此外，电机外部安装有电机密封保护壳体（6），电机密封保护壳体（6）周向固定在滚转自由度基座（4）上对应的孔内，换向惰轮（9）通过换向惰轮轴承（10）转动支承的方式安装在滚转自由度基座（4）上，并且与电机输出齿轮（8）啮合，滚转自由度模块滚转齿轮（11）固定在俯仰自由度模块支架（13）底部，与俯仰自由度模块支架（13）组成的整体则通过俯仰自由度模块支架安装轴承（12）支承的方式安装在滚转自由度基座（4）上，滚转自由度模块滚转齿轮（11）与换向惰轮（9）啮合，滚转自由度模块直流有刷电机（7）通过电机输出齿轮（8）、换向惰轮（9）、滚转自由度模块滚转齿轮（11）的依次啮合，最终实现摄像头整体的滚转运动。

3.如权利要求2所述的一种两自由度云台的摄像头装置，其特征在于，

俯仰自由度模块（2）包括俯仰自由度模块直流有刷电机（15）和俯仰自由度传动锥齿轮副；

俯仰自由度模块直流有刷电机（15）通过安装壳体组件安装在俯仰自由度模块支架（13）左侧面上，

俯仰自由度传动锥齿轮副包括第一锥齿轮（16）和与其装配的第二锥齿轮（19），

安装壳体组件包括上壳体（18）和下壳体（14），

其中第一锥齿轮（16）安装在电机输出轴上，第一锥齿轮（16）的延长轴通过第一四点接触轴承（17）安装在上壳体（18）上，而第二锥齿轮（19）同样通过第二四点接触轴承（20）安装在俯仰自由度模块支架（13）上，俯仰自由度模块直流有刷电机（15）紧固连接的方式固定在下壳体（14）上，俯仰自由度模块支架安装轴承（12）安装在滚转自由度基座（4）上，俯仰自由度模块直流有刷电机（15）的输出轴通过锥齿轮副实现摄像头的俯仰轴转动。

4.如权利要求1所述的一种两自由度云台的摄像头装置，其特征在于，

所述摄像头模块（3）包括摄像外壳（21）、摄像头玻璃窗（22）、摄像头电路板（24）、视觉成像镜头（23）及电缆密封连接头（25），

整个摄像头模块采用完全防水防尘的密封方式，各部件固定组装在一起构成一个组件，通过俯仰自由度模块支架安装轴承（12）安装在俯仰自由度模块支架（13）上，

其中摄像外壳（21）顶部开设有摄像头玻璃窗（22），摄像头电路板（24）装配于摄像外壳内部腔体中，内部腔体内还安装有视觉成像镜头（23），电缆密封连接头（25）安装在俯仰自由度模块支架（13）右侧，与支架之间采用滑动轴套（26）支承。

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