CN215764295U - 一种水平闭环控制系统及云台摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及云台摄像机技术领域，公开一种水平闭环控制系统及云台摄像机，水平闭环控制系统包括：底座；齿轮，固定设置在底座上且所述齿轮包括若干个啮合齿；安装架，与底座可转动连接；感应组件，固定设置在安装架上，感应组件与齿轮间隔设置且正对齿轮，感应组件包括永磁体和磁电阻传感器，感应组件能够相对于齿轮以齿轮的中心轴为旋转轴转动以使磁电阻传感器检测永磁体和齿轮之间的磁通量。本实用新型公开的水平闭环控制系统的感应组件能够相对于齿轮转动，使得磁电阻传感器检测的永磁体和齿轮之间的磁通量发生变化，感应组件能够根据变化的磁通量确定感应组件相对于齿轮转动的角度，从而实现对云台的转动角度的精准控制。

Description

一种水平闭环控制系统及云台摄像机

技术领域

本实用新型涉及云台摄像机技术领域，尤其涉及一种水平闭环控制系统及云台摄像机。

背景技术

用于森林防火、海事边防等领域的大型云台产品一般为高倍率中载云台或者高倍率重载云台，这种类型的云台产品主要实现远距离的监测，对云台产品的转动角度精度要求较高，稍有一定角度的偏差，监控画面就会丢失。而云台产品的转动主要依赖步进电机或直流无刷电机同步实现，电机与传动末端之间一般会增加减速机构装置来增强电机输出扭矩，但同时减速装置会带来传动误差，造成云台产品的转动精度较低。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种水平闭环控制系统及云台摄像机，能够提高转动精度，避免监控画面丢失问题的发生。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水平闭环控制系统，包括：底座；齿轮，固定设置在所述底座上；安装架，与所述底座可转动连接；感应组件，固定设置在所述安装架上且所述齿轮包括若干个啮合齿，所述感应组件与所述齿轮间隔设置且正对所述齿轮，所述感应组件包括永磁体和磁电阻传感器，所述感应组件能够相对于所述齿轮以所述齿轮的中心轴为旋转轴转动以使所述磁电阻传感器检测所述永磁体和所述齿轮之间的磁通量。

作为一种水平闭环控制系统的优选方案，若干个所述啮合齿中的一个所述啮合齿为半齿。

作为一种水平闭环控制系统的优选方案，所述啮合齿为碳钢啮合齿。

作为一种水平闭环控制系统的优选方案，所述啮合齿的个数为256或者128。

作为一种水平闭环控制系统的优选方案，所述安装架包括旋转架和固定支架，所述旋转架与所述底座可转动连接，所述固定支架的一端固定设置在所述旋转架内，所述固定支架的另一端固定设置有所述感应组件。

作为一种水平闭环控制系统的优选方案，所述水平闭环控制系统还包括固定轴，所述固定轴的一端固定在所述底座上，所述固定轴的另一端与所述齿轮过盈配合。

作为一种水平闭环控制系统的优选方案，所述固定轴为空心轴。

一种云台摄像机，包括第一旋转组件和以上任一方案所述的水平闭环控制系统，所述第一旋转组件包括第一动力件和第一蜗杆，所述第一动力件的输出端与所述第一蜗杆传动连接，所述第一蜗杆与所述齿轮啮合，所述第一旋转组件能够驱动所述安装架带动所述感应组件以所述齿轮的中心轴为旋转轴转动。

作为一种云台摄像机的优选方案，所述云台摄像机还包括固定架和摄像头本体，所述摄像头本体固定设置在所述固定架上，所述固定架可转动设置在所述安装架上，所述固定架能够相对于所述安装架在竖直平面内旋转。

作为一种云台摄像机的优选方案，所述云台摄像机还包括设置在所述安装架上的第二旋转组件，所述第二旋转组件包括第二动力件、第二蜗杆及蜗轮，所述第二动力件与所述第二蜗杆传动连接，所述第二蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮通过连接轴与所述固定架固定连接，所述第二动力件能够驱动所述第二蜗杆带动所述蜗轮转动以使所述固定架带动所述摄像头本体在竖直平面内旋转。

本实用新型的有益效果为：本实用新型公开的水平闭环控制系统的磁电阻传感器能够检测永磁体和齿轮之间的磁通量，由于感应组件能够相对于齿轮转动和齿轮上的啮合齿的存在，使得感应组件距离齿轮的啮合齿表面或者两个啮合齿之间的齿槽的距离发生变化，进而磁电阻传感器检测的永磁体和齿轮之间的磁通量的大小和方向均发生变化，感应组件能够根据变化的磁通量确定感应组件相对于齿轮转动的角度，从而实现对云台的转动角度的精准控制，消除了减速机构带来的传动误差，提高了转动精度，避免了监控画面丢失的问题发生。

本实用新型公开的云台摄像机由于包括前文所述的水平闭环控制系统，同样具有转动精度高的优点，避免了监控画面丢失的问题发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施例提供的云台摄像机的示意图；

图2是本实用新型具体实施例提供的云台摄像机的剖视图。

图中：

1、底座；

21、齿轮；22、固定轴；

3、安装架；31、旋转架；32、固定支架；

4、感应组件；

5、第一蜗杆；

61、固定架；62、第二蜗杆；63、蜗轮；64、连接轴。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

本实施例提供一种水平闭环控制系统，如图1和图2所示，包括底座1、齿轮21、安装架3及感应组件4，齿轮21固定设置在底座1上且齿轮21包括若干个啮合齿，安装架3与底座1可转动连接，感应组件4固定设置在安装架3上，感应组件4与齿轮21间隔设置且正对齿轮21，感应组件4包括永磁体和磁电阻传感器，感应组件4能够相对于齿轮21以齿轮21的中心轴为旋转轴转动以使磁电阻传感器检测永磁体和齿轮21之间的磁通量。

具体地，本实施例的底座1固定在地面或者工作台上，齿轮21固定在底座1上，感应组件4和齿轮21沿水平方向布置，感应组件4和安装架3能够以齿轮21的中心轴线为转轴在水平面内相对于底座1和齿轮21转动，使得感应组件4的磁电阻传感器检测永磁体和齿轮21之间的磁通量发生变化。

需要说明的是，感应组件4相对于齿轮21以齿轮21的中心轴为旋转轴转动时，磁电阻传感器检测的永磁体和齿轮21之间的磁通量的方向发生变化，由于齿轮21上的啮合齿的存在，使得感应组件4距离齿轮21的啮合齿表面或者两个啮合齿之间的距离发生变化，导致磁电阻传感器检测的永磁体和齿轮21之间的磁通量的大小发生改变。

本实施例提供的水平闭环控制系统的磁电阻传感器能够检测永磁体和齿轮21之间的磁通量，由于感应组件4能够相对于齿轮21转动和齿轮上的啮合齿的存在，使得感应组件4距离齿轮21的啮合齿表面或者两个啮合齿之间的齿槽的距离发生变化，进而磁电阻传感器检测的永磁体和齿轮21之间的磁通量的大小和方向均发生变化，感应组件4能够根据变化的磁通量确定感应组件4相对于齿轮21转动的角度，从而实现对云台的转动角度的精准控制，消除了减速机构带来的传动误差，提高了转动精度，避免了监控画面丢失的问题发生。

具体地，本实施例的齿轮21包括256个啮合齿，啮合齿为碳钢啮合齿，碳钢啮合齿使得永磁铁与齿轮21之间存在磁力，从而使得永磁铁与齿轮21的啮合齿之间存在磁通量。本实施例的齿轮21的256个啮合齿中有一个啮合齿为半齿，半齿用于标记齿轮21的初始位置，齿轮21每转动一圈，感应组件4正对一次半齿，从而便于识别齿轮21的转动圈数。在其他实施例中，啮合齿的材料并不限于本实施例的碳钢，还可以为其他能够被永磁铁吸附的材料制成，具体根据实际需要设置。在其他实施例中，啮合齿的个数还可以为128或者其他个数，具体根据实际需要设置。

进一步地，该感应组件4还包括调理电路(图中未示出)，调理电路包括256个细分，由于齿轮21包括256个啮合齿，调理电路包括256个细分，使得该水平闭环控制系统的转动精度可以达到0.01°，满足了高倍率中载云台和高倍率重载云台的高精度要求。

优选地，本实施例的水平闭环控制系统还包括控制器，控制器分别与调理电路和磁电阻传感器电连接，控制器可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制调理电路和磁电阻传感器实现其功能。

如图1和图2所示，本实施例的安装架3包括旋转架31和固定支架32，旋转架31与底座1可转动连接，固定支架32的一端固定设置在旋转架31内，固定支架32的另一端固定设置有感应组件4。

如图2所示，该水平闭环控制系统还包括固定轴22，固定轴22的一端固定在底座1上，固定轴22的另一端与齿轮21过盈配合。该固定轴22为空心轴，空心轴内部可以布置与滑环相连的电线，该固定轴22的具体结构与现有技术相同。

现有技术中，大多采用磁编码器模组或者光编码器模组与电机的输出轴同轴的安装方式，此时需要将磁编码器模组或者光编码器模组与电机的输出轴一体化固定连接，内部为空心结构以布置与滑环相连的电线，然而受磁编码器模组、光编码器模组及固定轴22结构的限制，使得现有的磁编码器模组或者光编码器模组都无法满足水平方向的安装结构，并且光编码器模组内部元件受环境影响较大，容易被污染，磁编码器模组目前也达不到很高精度的要求。

本实施例的水平闭环控制系统在水平方向上采用齿轮21和感应组件4来替代现有的磁编码器模组和光编码器模组进行传动末端的位置反馈，在水平方向上采用离轴式的安装方式，可以解决水平布局时存在的问题，同时齿轮21的直径可以根据实际设计需求进行调整，齿轮21的啮合齿的个数可以根据实际需要设置，从而提高转动精度和设计灵活性。

本实施例还提供一种云台摄像机，包括第一旋转组件和本实施例所述的水平闭环控制系统，如图1和图2所示，第一旋转组件包括第一动力件(图中未示出)和第一蜗杆5，第一动力件的输出端与第一蜗杆5传动连接，第一蜗杆5与齿轮21啮合，第一旋转组件能够驱动安装架3带动感应组件4以齿轮21的中心轴为旋转轴转动。

具体地，第一动力件与控制器电连接且该第一动力件包括旋转电机，旋转电机能够驱动第一蜗杆5转动，由于第一蜗杆5与齿轮21啮合且齿轮21本身不动，使得第一蜗杆5还以齿轮21的中心轴为转轴进行转动，同时第一旋转组件带动安装架3和感应组件4同步转动，此时齿轮21并不转动，第一蜗杆5不仅以自身的中心轴为转轴转动，还以齿轮21的中心轴为转轴带动感应组件4和安装架3转动，使得相对于齿轮21转动感应组件4相对于齿轮21转动。

本实施例提供的云台摄像机由于包括前文所述的水平闭环控制系统，同样具有转动精度高的优点，避免了监控画面丢失的问题发生。

如图1和图2所示，本实施例的云台摄像机还包括固定架61和摄像头本体(图中未示出)，摄像头本体固定设置在固定架61上，固定架61可转动设置在安装架3上，固定架61能够相对于安装架3在竖直平面内旋转。具体地，固定架61的个数为两个，摄像头本体的个数为一个，该摄像头本体固定在一个固定架61上，另一个固定架61用于安装激光器，激光器发射的激光用于为摄像头本体远距离夜视场景工作时提供光亮，起到为摄像头本体补光的作用。

本实施例的云台摄像机还包括设置在安装架3上的第二旋转组件，如图1和图2所示，第二旋转组件包括第二动力件(图中未示出)、第二蜗杆62及蜗轮63，第二动力件与控制器电连接且该第二动力件与第二蜗杆62传动连接，第二蜗杆62与蜗轮63啮合，蜗轮63通过连接轴64与固定架61固定连接，连接轴64与旋转架31转动连接，两个固定架61分别位于连接轴64的两端，第二动力件能够驱动第二蜗杆62带动蜗轮63转动以使固定架61带动摄像头本体在竖直平面内旋转。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种水平闭环控制系统，其特征在于，包括：

底座(1)；

齿轮(21)，固定设置在所述底座(1)上且所述齿轮(21)包括若干个啮合齿；

安装架(3)，与所述底座(1)可转动连接；

感应组件(4)，固定设置在所述安装架(3)上，所述感应组件(4)与所述齿轮(21)间隔设置且正对所述齿轮(21)，所述感应组件(4)包括永磁体和磁电阻传感器，所述感应组件(4)能够相对于所述齿轮(21)以所述齿轮(21)的中心轴为旋转轴转动以使所述磁电阻传感器检测所述永磁体和所述齿轮(21)之间的磁通量。

2.根据权利要求1所述的水平闭环控制系统，其特征在于，若干个所述啮合齿中的一个所述啮合齿为半齿。

3.根据权利要求1所述的水平闭环控制系统，其特征在于，所述啮合齿为碳钢啮合齿。

4.根据权利要求1所述的水平闭环控制系统，其特征在于，所述啮合齿的个数为256或者128。

5.根据权利要求1所述的水平闭环控制系统，其特征在于，所述安装架(3)包括旋转架(31)和固定支架(32)，所述旋转架(31)与所述底座(1)可转动连接，所述固定支架(32)的一端固定设置在所述旋转架(31)内，所述固定支架(32)的另一端固定设置有所述感应组件(4)。

6.根据权利要求1所述的水平闭环控制系统，其特征在于，所述水平闭环控制系统还包括固定轴(22)，所述固定轴(22)的一端固定在所述底座(1)上，所述固定轴(22)的另一端与所述齿轮(21)过盈配合。

7.根据权利要求6所述的水平闭环控制系统，其特征在于，所述固定轴(22)为空心轴。

8.一种云台摄像机，其特征在于，包括第一旋转组件和如权利要求1-7任一项所述的水平闭环控制系统，所述第一旋转组件包括第一动力件和第一蜗杆(5)，所述第一动力件的输出端与所述第一蜗杆(5)传动连接，所述第一蜗杆(5)与所述齿轮(21)啮合，所述第一旋转组件能够驱动所述安装架(3)带动所述感应组件(4)以所述齿轮(21)的中心轴为旋转轴转动。

9.根据权利要求8所述的云台摄像机，其特征在于，所述云台摄像机还包括固定架(61)和摄像头本体，所述摄像头本体固定设置在所述固定架(61)上，所述固定架(61)可转动设置在所述安装架(3)上，所述固定架(61)能够相对于所述安装架(3)在竖直平面内旋转。

10.根据权利要求9所述的云台摄像机，其特征在于，所述云台摄像机还包括设置在所述安装架(3)上的第二旋转组件，所述第二旋转组件包括第二动力件、第二蜗杆(62)及蜗轮(63)，所述第二动力件与所述第二蜗杆(62)传动连接，所述第二蜗杆(62)与所述蜗轮(63)啮合，所述蜗轮(63)通过连接轴(64)与所述固定架(61)固定连接，所述第二动力件能够驱动所述第二蜗杆(62)带动所述蜗轮(63)转动以使所述固定架(61)带动所述摄像头本体在竖直平面内旋转。

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