ES2602976T3 - Sistema de visión con cámara de vídeo y sistema para reducir los esfuerzos - Google Patents
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Abstract
Un sistema de visión y/u observación (1; 101) que comprende una cámara de vídeo (7; 107) con un eje óptico (A - A); un bastidor interior (5; 105) que contiene la cámara de vídeo (7; 107); y un bastidor exterior (3; 103) en el cual está sostenido el bastidor interior (5; 105); en el que entre el bastidor exterior (3; 103) y el bastidor interior (5; 105) están instalados elementos para reducir los esfuerzos mecánicos transmitidos por el bastidor exterior (3; 103) al bastidor interior (5; 105); caracterizado por que dicho bastidor interior (5; 105) está sostenido en el bastidor exterior (3; 103) de modo que sea capaz de trasladarse a lo largo de una dirección paralela al eje óptico (A - A) de dicha cámara de vídeo (7; 107); un mecanismo de retorno (122) está provisto para devolver el bastidor interior (5; 105) hacia una posición intermedia de equilibrio estable del bastidor interior (5; 105) con respecto al bastidor exterior (3; 103), dicho mecanismo de retorno (122) comprendiendo un elemento de presión (25; 128), desviado por un elemento elástico (29; 130) contra una superficie (23, 124) con doble inclinación, dicho elemento de presión (25; 128) estando forzado a uno de dicho bastidor exterior (3; 103) y dicho bastidor interior (5; 105) y dicha superficie (23; 124) con doble inclinación estando forzada al otro de dicho bastidor interior (5; 105) y bastidor exterior (3; 103).
Description
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DESCRIPCION
Sistema de vision con camara de v^deo y sistema para reducir los esfuerzos
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a sistemas opto-electronicos de vision y/u observacion. Mas en particular, la presente invencion concierne a sistemas o aparatos opto-electronicos que comprenden una camara de video para la observacion de una escena, montada en una estructura sometida a esfuerzos dinamicos, tal como un vehnculo autopropulsado.
Estado de la tecnica
Los dispositivos modernos de vision opto-electronica y observacion tienen capacidades de vision indirecta, esto es producen un video de la escena o vista que puede ser presentada al operario en un monitor. El video, ya sea analogico o digital, se filma a traves de una camara de video que tiene un modulo CCD y elementos de enfoque optico adecuados, en particular un objetivo. Este conjunto opto-electronico debe permitir la produccion de campos de vision compatibles con los requisitos de funcionamiento y la posicion del eje optico que se tiene que mantener estable, para asegurar una precision de la observacion adecuada tanto cuando el campo de vision vana como cuando vanan las condiciones de temperatura. Tambien es necesario que el sistema mantenga la posicion del eje optico estable durante y despues de la exposicion del sistema a esfuerzos mecanicos de tipo dinamico trasmitidos por ejemplo por el vehnculo o bien otros medios autopropulsados en los cuales este instalado el sistema, esfuerzos que pueden derivar a partir del movimiento del vetnculo o a partir del funcionamiento de piezas presentes en el mismo. Ademas, el modulo de la camara de video y las piezas opticas del mismo no deben estar sometidos a avenas durante y despues de la exposicion del sistema a los esfuerzos mecanicos anteriormente mencionados.
Existen sistemas para amortiguar los esfuerzos dinamicos en camaras de video y conjuntos de optica de enfoque dedicados a usos particulares, los cuales tienen costes muy altos.
Otros sistemas mas simples y menos caros actualmente disponibles no proporcionan las prestaciones requeridas en algunas aplicaciones.
El documento US2006/01216019 revela un conjunto de dispositivo de creacion de imagenes para aplicaciones militares, que comprende un alojamiento y un dispositivo de creacion de imagenes montado en el alojamiento. El alojamiento esta construido y dispuesto de una manera que absorbe o amortigua un choque o las vibraciones para hacer mmimo el dano resultante al dispositivo de creacion de imagenes.
Por consiguiente, existe la necesidad de proporcionar un sistema de vision y/u observacion que comprenda una camara de video, el cual este adaptado para ser instalado, por ejemplo, en un vetnculo autopropulsado sometido a esfuerzos dinamicos de diversas clases, en particular de tal modo que cause desplazamientos paralelos al eje optico de la camara de video, el cual tenga caractensticas funcionales tecnicas y prestaciones adecuadas pero costes limitados.
RESUMEN DE LA INVENCION
El objeto de algunas formas de realizacion de la materia sujeto revelado en este documento es evitar rupturas o avenas (tales como perdida de foco) y mantener estable la posicion del eje optico de un conjunto comercial de TV, esto es una camara de video comercial, en relacion con las condiciones medioambientales, la temperatura y los esfuerzos mecanicos, rtpicamente de clase dinamica, a los cuales el sistema esta sometido cuando esta montado, por ejemplo, en un vetnculo autopropulsado.
Segun un aspecto, se proporciona un sistema de vision y/u observacion que comprende: una camara de video con un eje optico; un bastidor interior que contiene la camara de video; y un bastidor exterior en el cual esta sostenido el bastidor interior; en el que entre los elementos del bastidor exterior y el bastidor interior estan dispuestos elementos para reducir los esfuerzos mecanicos trasmitidos por el bastidor exterior al bastidor interior y por lo tanto para reducir las aceleraciones trasmitidas por el bastidor exterior al bastidor interior.
El bastidor exterior y el bastidor interior estan dispuestos para deslizar uno con respecto al otro en una direccion paralela al eje optico de la camara de video transportada por el bastidor interior. Sistemas de deslizamiento mutuo entre el bastidor exterior y el bastidor interior reducen el esfuerzo mecanico transmitido por el bastidor exterior al bastidor interior en la direccion del eje optico y por lo tanto reducen la aceleracion del bastidor interior con respecto al bastidor exterior a lo largo de dicha direccion.
En la practica, dicho bastidor interior esta sostenido en el bastidor exterior de modo que es capaz de trasladarse a lo largo de una direccion paralela al eje optico de dicha camara de video. Un mecanismo de retorno del bastidor interior
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hacia una posicion intermedia de equilibrio estable del bastidor interior con respecto al bastidor exterior tambien esta provisto.
En la practica, con un sistema de este tipo, si un esfuerzo dinamico que cause una aceleracion del bastidor exterior en la direccion del eje optico del v^deo se imparte en el bastidor exterior (el cual puede estar ngidamente apretado a un componente de un vefnculo autopropulsado), un esfuerzo sustancialmente inferior y por lo tanto una aceleracion sustancialmente inferior, se transmite al bastidor interior y a la camara de video.
En las formas de realizacion practicas, los elementos para reducir los esfuerzos mecanicos comprenden amortiguadores de choques entre el bastidor exterior y el bastidor interior, configurados y dispuestos para absorber el choque entre el bastidor interior y el bastidor exterior, cuando el bastidor interior se traslada demasiado lejos con respecto al bastidor exterior a lo largo de la direccion paralela al eje optico de la camara de video. Los amortiguadores de los choques en la practica forman limitadores de fin de carrera para limitar el desplazamiento relativo entre el bastidor exterior y el bastidor interior en la direccion del eje optico de la camara de video. Esta es una condicion de funcionamiento que no es normal y debe ser evitada. En cualquier caso, los amortiguadores de los choques permiten evitar o que se reduzcan los danos que resultan a partir de la ocurrencia de esta condicion anormal. Los amortiguadores de los choques pueden ser sistemas elasticos, o viscosos, o comprender o estar formados por componentes fabricados de caucho o bien otro material blando capaz de disipar la energfa cinetica del choque entre el bastidor exterior y el bastidor interior. Preferiblemente, los amortiguadores de los choques estan fijados al bastidor exterior, aunque tambien podna ser posible limitarlos al bastidor interior.
En las formas de realizacion practicas, en la posicion de equilibrio estable el bastidor interior esta separado de los amortiguadores de los choques, los cuales estan colocados enfrente de y detras del bastidor interior con respecto a la direccion del eje optico de la camara de video.
Segun la invencion, el mecanismo de retorno comprende un elemento de presion, preferiblemente un rodillo de presion, elasticamente forzado contra una superficie con inclinacion doble. En una configuracion posible, el elemento de presion o rodillo de presion esta forzado al bastidor exterior y la superficie con doble inclinacion esta forzada al bastidor interior. En otras formas de realizacion, se puede invertir la disposicion, con el elemento de presion o rodillo de presion sostenido por el bastidor interior y la superficie con doble inclinacion fijada al bastidor exterior. La primera configuracion, con el bastidor exterior forzado al elemento de presion o rodillo de presion, es preferible por razones de construccion mecanica y dimensiones.
En la practica, la superficie con doble inclinacion puede ser sustancialmente en forma de V, en la posicion de equilibrio estable del rodillo de presion estando colocado en el vertice de la superficie en forma de V. La superficie con doble inclinacion puede tener dos partes de la superficie plana, esto es dos superficies planas inclinadas que convergen hacia el vertice de la V. Tambien sena posible proporcionar a las dos partes de la superficie con doble inclinacion una forma diferente, por ejemplo concava o convexa, con una inclinacion variable, pero siempre de tal modo que como un todo definan una superficie con dos partes que tengan dos inclinaciones sustancialmente opuestas.
El elemento de presion o rodillo de presion y la superficie con doble inclinacion estan dispuestos de modo que fuerzan al bastidor interior contra una superficie de deslizamiento del bastidor exterior, por ejemplo como resultado de uno o mas elementos elasticos que elasticamente desvfan el arbol de soporte del rodillo de presion.
El rodillo de presion de forma ventajosa esta montado loco.
En formas de realizacion ventajosas, el bastidor exterior y el bastidor interior comprenden superficies de deslizamiento del bastidor interior sobre el bastidor exterior, configuradas para permitir el deslizamiento del bastidor interior con respecto al bastidor exterior paralelo al eje optico de la camara de video. Preferiblemente, estan provistos elementos para ajustar la fuerza de friccion entre el bastidor exterior y el bastidor interior. Estos elementos pueden comprender dispositivos elasticos y elementos previamente cargados ajustables de los dispositivos elasticos.
En algunas formas de realizacion ventajosas, uno o mas patines de deslizamiento estan interpuestos entre el bastidor exterior y dicho bastidor interior, configurados y dispuestos para permitir el deslizamiento del bastidor interior con respecto al bastidor exterior paralelo al eje optico de la camara de video. Los patines de deslizamiento de forma ventajosa pueden estar asociados con elementos elasticos que generen un empuje elastico de los patines de deslizamiento contra superficies de deslizamiento respectivas. Los elementos elasticos estan previamente cargados y la precarga se puede ajustar, para variar y ajustar la fuerza de friccion entre el bastidor exterior y el bastidor interior. Esta fuerza de friccion se ajusta de modo que permita el movimiento mutuo de los dos bastidores interior y exterior cuando el bastidor exterior este dinamicamente sometido a esfuerzos, por ejemplo con aceleracion paralela al eje optico de la camara de video por encima de un valor previamente determinado. La friccion entre los dos bastidores sin embargo se ajusta de modo que permita el retorno del bastidor interior a la posicion de equilibrio estable con respecto al bastidor exterior siguiendo un desplazamiento debido a la aplicacion de un esfuerzo dinamico elevado al bastidor exterior.
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Caractensticas y formas de realizacion se revelan en este documento mas adelante y se establecen adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas, las cuales forman una parte integral de la presente descripcion. La breve descripcion anterior establece caractensticas de las diversas formas de realizacion de la presente invencion a fin de que la descripcion detallada que sigue a continuacion pueda ser comprendida mejor y a fin de que las presentes contribuciones a la tecnica se puedan apreciar mejor. Existen, por supuesto, otras caractensticas de la invencion que seran descritas mas adelante en este documento y las cuales se estableceran en las reivindicaciones adjuntas. A este respecto, antes de la explicacion de las diversas formas de realizacion de la invencion en detalle, se comprendera que las diversas formas de realizacion de la invencion no estan limitadas en su aplicacion a los detalles de la construccion y a las disposiciones de los componentes establecidos en la siguiente descripcion o ilustrados en los dibujos. La invencion es capaz de que otras formas de realizacion sean puestas en practica y se lleven a cabo de diversos modos. Tambien, se debe entender que la fraseologfa y la terminologfa empleada en este documento son con el proposito de descripcion y no se deben considerar como limitativas.
Como tal, aquellos expertos en la tecnica apreciaran que la concepcion, sobre la cual se basa la revelacion, puede ser utilizada rapidamente como una base para el diseno de otras estructuras, procedimientos y/o sistemas para llevar a cabo los diversos propositos de la presente invencion. Es importante, por lo tanto, que las reivindicaciones sean consideradas como inclusivas de tales construcciones equivalentes en tanto en cuanto no se aparten del esprntu y del ambito de la presente invencion.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La presente invencion se comprendera mejor siguiendo la descripcion y los dibujos adjuntos, los cuales muestran formas de realizacion practicas no limitativas de la invencion. Mas en particular, en el dibujo:
las figuras 1A y 1B muestran un diagrama esquematico en dos secciones. La figura 1A siendo una seccion segun la lmea Ia - Ia de la figura 1B y la figura 1B siendo una seccion segun la lmea Ib - Ib de la figura 1A;
la figura 2 muestra una vista axonometrica de un sistema en una forma de realizacion practica;
la figura 3 muestra una vista frontal del sistema de la figura 2;
la figura 4 muestra una seccion segun la lmea IV - IV de la figura 3;
la figura 5 muestra una seccion segun la lmea V - V de la figura 4;
la figura 6 es una seccion transversal local segun VI - VI de la figura 3; y
las figuras 7 y 8 son diagramas de esfuerzos dinamicos medidos en el sistema en una fase de pruebas. DESCRIPCION DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACION DE LA INVENCION
La siguiente descripcion detallada de las formas de realizacion ejemplares se refiere a los dibujos adjuntos. Los mismos numeros de referencia en diferentes dibujos identifican el mismo elemento o elementos similares. Adicionalmente, los dibujos no estan necesariamente dibujados a escala. Tambien, la siguiente descripcion detallada no limita la invencion. En cambio, el ambito de la invencion esta definido por las reivindicaciones adjuntas.
La referencia a traves de la memoria a "una forma de realizacion" o "forma de realizacion" o "algunas formas de realizacion" significa que la forma de realizacion, estructura o caractenstica descrita en relacion con una forma de realizacion esta incluida en por lo menos una forma de realizacion de la materia sujeto revelada. Por lo tanto, la aparicion de la frase "en la forma de realizacion" o "en una forma de realizacion" o "en algunas formas de realizacion" en diversos lugares a traves de la memoria no necesariamente se refiere a la misma forma de realizacion. Adicionalmente, las forma de realizacion, estructuras o caractensticas particulares pueden estar combinadas de cualquier manera adecuada en una o mas formas de realizacion.
Con referencia a las figuras 1A y 1B, se ilustra un diagrama esquematico para una mejor comprension del funcionamiento del sistema que forma la materia sujeto de la presente descripcion. En las figuras 1A y 1B, el sistema de vision esta indicado globalmente con 101. Comprende un bastidor exterior 103 y un bastidor interior 105. Una camara de video 107 esta fijada en el bastidor interior 105, A - A indicando el eje optico de la camara de video. El bastidor interior 105 esta alojado en el bastidor exterior 107 de una manera flotante y en particular de modo que sea capaz de trasladarse en una direccion paralela al eje optico A - A de la camara de video 107. Los amortiguadores de los choques estan fijados al bastidor exterior, formando limitadores de fin de carrera para el bastidor interior 105. En el diagrama de las figuras 1A - 1B, los amortiguadores de los choques estan indicados con 108 y 110 y estan transportados por el bastidor exterior 103. En otras formas de realizacion los amortiguadores de los choques pueden estar fijados al bastidor interior 105.
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Los numeros de referencia 112 y 114 indican superficies para el contacto y el deslizamiento mutuo entre el bastidor interior y el bastidor exterior. Patines de deslizamiento 116 que actuan conjuntamente con las superficies de deslizamiento 118 provistas en el bastidor interior 105 estan dispuestos en un lado de la camara de video 107. Los patines de deslizamiento 116 estan presionados elasticamente por resortes 120 que pueden, si es necesario, ser ajustables para ajustar la fuerza que los patines de deslizamiento 116 ejercen en el bastidor interior 105 y por consiguiente la friccion generada en la superficies de contacto entre el bastidor interior 105 en un lado y el bastidor exterior 103 y los patines de deslizamiento 116 en el otro.
Un mecanismo de retorno esta adicionalmente provisto, el cual transporta el bastidor interior 105 a una posicion intermedia de equilibrio estable con respecto al bastidor exterior 103. En este diagrama esquematico el mecanismo de retorno, indicado globalmente con 122, comprende una superficie 124 que tiene una doble inclinacion. A tftulo de ejemplo, la superficie con doble inclinacion 124 comprende dos partes de superficie plana 124A y 124B en forma de una V girada hacia abajo y provista en un bloque 126 fijado al bastidor interior 105. Presionando en la superficie con doble inclinacion 124 esta un rodillo de presion 128 con un eje de giro B - B orientado a 90° con respecto al eje optico A - A de la camara de video 107. El rodillo 128 esta montado loco y esta elasticamente desviado contra la superficie con doble inclinacion 124. En el diagrama de las figuras 1A, 1B estan esquematicamente representados resortes helicoidales 130 que desvfan el rodillo 128 contra la superficie 124.
La fuerza elastica con la cual el rodillo de presion 128 es presionado sobre la superficie con doble inclinacion 124 genera un empuje paralelo al eje optico A - A cada vez que el bastidor interior 105 cambia desde la posicion de reposo (figura 1B) en la direccion del eje optico A - A. Este empuje supera la fuerza de friccion entre el bastidor exterior y el bastidor interior y devuelve el bastidor interior 105 a la posicion intermedia de descanso o de equilibrio estable de la figura 1B, en donde el rodillo de presion 128 esta colocado en el vertice de la V girada hacia abajo formada por la superficie con doble inclinacion 124.
De este modo, se obtiene un sistema para reducir la aceleracion, el cual afsla por lo menos parcialmente el bastidor interior 105 del bastidor exterior 103. Las vibraciones u oscilaciones aplicadas al bastidor exterior 103 en la direccion del eje optico A - A son trasmitidas unicamente parcialmente al bastidor interior 105. El mecanismo de retorno 122 asegura que el bastidor interior 105 siempre vuelva a la posicion de maxima distancia desde los limitadores de fin de carrera de los amortiguadores de los choques 108, 110.
Las siguientes figuras 2 a 6 muestran una forma de realizacion practica del diagrama esquematico descrito con referencia a las figuras 1A y 1B.
En la forma de realizacion ilustrada en las figuras 2 a 6, el sistema de vision esta indicado globalmente con 1. El sistema de vision 1 comprende un bastidor exterior 3 en el cual esta alojado un bastidor interior 5. Una camara de video 7 esta a su vez alojada en el bastidor interior 5. El termino camara de video esta pensado como cualquier sensor o aparato opto-electronico capaz de filmar una escena a traves de una optica apropiada y de suministrar senales de salida electronicas que permitan, a traves de un sistema de reproduccion de imagenes, la reproduccion de la escena detectada, posiblemente una escena dinamica, esto es una pelmula, en un monitor, visualizador o similar.
La camara de video 7 puede ser una camara de video de tipo comercial y no se describira en detalle. El objetivo de la camara de video 7 esta indicado con 9 y su eje optico esta indicado con A - A.
La camara de video 7 esta ngidamente forzada al bastidor interior 5, por ejemplo a traves de una estructura dedicada indicada con 11, con la cual esta equipada la camara de video 7. En la figura 5 estan indicados con 13 tornillos a tftulo de ejemplo para la fijacion de la estructura 11 para el soporte de la camara de video 7 al bastidor interior 5.
El bastidor interior 5 (figura 5) esta rodeado por el bastidor exterior 3 y esta en contacto con una pluralidad de superficies de deslizamiento. Mas en particular, el bastidor 5 esta provisto de tres pares de superficies de deslizamiento indicadas con 5A, 5A, en un lado, 5B, 5B, en un segundo lado y con 5C, 5c en un tercer lado, las superficies 5A siendo coplanarias, paralelas a la superficies coplanarias 5c y ortogonales a la superficies coplanarias 5B. De forma correspondiente, el bastidor exterior 3 comprende superficies de deslizamiento 3A, en contacto de deslizamiento con las superficies 5A, superficies 3B, en contacto de deslizamiento con las superficies 5B y un par de patines de deslizamiento 3C, en contacto de deslizamiento con las superficies 5C del bastidor interior.
En la forma de realizacion ilustrada, los dos patines 3C se extiende longitudinalmente en una direccion paralela al eje optico A - A de la camara de video 7.
Como se puede observar en las figuras 5 y 6, cada patm de deslizamiento 3C es presionado elasticamente por elementos elasticos que generan un empuje de los patines de deslizamiento contra las superficies de deslizamiento 5C del bastidor interior 5. Mas en particular, en el ejemplo ilustrado, cada patm 3C esta tensado por un par de elementos elasticos, por ejemplo un par de resortes helicoidales de compresion, indicados con 15. Los resortes de
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compresion 15 de forma ventajosa estan dispuestos en la proximidad de los dos extremos longitudinales opuestos de cada patm 3C.
De forma ventajosa, cada resorte helicoidal de compresion 15 rodea un pasador 17 que se extiende desde el patm de deslizamiento 3C ortogonal a la superficie de deslizamiento definida de ese modo. Los pasadores 17 de cada patm estan alojados en taladros pasantes o asientos pasantes del bastidor exterior 3, indicados con 19 (vease en particular la figura 6).
Elementos, indicados genericamente con 21, para el ajuste y el bloqueo de los resortes pueden estar insertados y acoplados en los asientos 19. Los elementos 21 pueden ser, por ejemplo, elementos de tornillo que se acoplan en roscas provistas en los asientos 19, con medios de bloqueo adecuados para ajustar la fuerza de compresion de los resortes 15 y por consiguiente la presion con la cual cada patm de deslizamiento 3C presiona en la superficie de deslizamiento correspondiente 5C del bastidor interior 5.
La fuerza de compresion de los resortes 15 tambien genera una fuerza de contacto entre las superficies de deslizamiento 5A del bastidor interior y las superficies de deslizamiento 3A del bastidor exterior colocadas en el lado opuesto del sistema con respecto a la posicion de los patines de deslizamiento 3C.
En el lado opuesto con respecto a las superficies de deslizamiento 5B del bastidor interior 5, esta provisto un mecanismo de retorno del bastidor interior 5 a una posicion intermedia de equilibrio estable con respecto al bastidor exterior 3. En la forma de realizacion ilustrada en el dibujo, este mecanismo de retorno comprende una superficie con doble inclinacion (vease en particular la figura 3), indicada globalmente con 23 y provista en un bloque 24 fijado al bastidor interior 5, en el ejemplo ilustrado en la superficie del mismo opuesta a la superficie de deslizamiento 5B.
En esta forma de realizacion la superficie con doble inclinacion 23 es en forma de V con dos partes de la superficie 23A y 23B inclinadas en direcciones opuestas y simetricamente con respecto a un plano medio, ortogonal al eje optico A - A y que pasa a traves del vertice de la V formada por la superficies 23A, 23B.
Un rodillo de presion transversal 25 es presionado contra la superficie con doble inclinacion 23, dicho rodillo de presion estando sostenido loco en un eje transversal B - B orientado a 90° con respecto al eje optico A - A de la camara de video 7.
En la forma de realizacion representada en las figuras 2 a 6, vease en particular la figura 4, el rodillo de presion 25 esta sostenido por un elemento que se mueve 27, por medio de dos pasadores extremos 25A. Rodamientos de rodillos o de friccion pueden estar dispuestos en dicho extremo 25A para reducir la friccion entre dichos extremos 25A y el elemento que se mueve 27.
El rodillo transversal 25 esta desviado elasticamente contra la superficie con doble inclinacion 23, con una fuerza ortogonal a los ejes A - A y B - B. En la forma de realizacion ilustrada la fuerza que desvfa el rodillo transversal 25 contra la superficie con doble inclinacion 23 esta generada por dos elementos elasticos 29, por ejemplo dos resortes de compresion. Para obtener un guiado correcto del elemento que se mueve 27 y por tanto del rodillo de presion transversal 25, en la forma de realizacion ilustrada el elemento que se mueve 27 comprende dos casquillos de grna 27A los cuales estan instalados en dos barras de grna cilmdricas 31 fijadas al bastidor exterior 3, por ejemplo formando una pieza integral de un elemento travesano 33. En la forma de realizacion ilustrada los elementos elasticos 29 son en forma de resortes helicoidales de compresion dispuestos alrededor de los casquillos de grna 27A, de modo que reaccionan entre el elemento travesano 33 y el elemento que se mueve 27.
Con esta disposicion, la fuerza elastica ejercida por el rodillo de presion transversal 25 contra la superficie con doble inclinacion 23 tiende a mantener el bastidor interior 5 en una posicion de equilibrio estable, representada en particular en la figura 4, en donde el rodillo de presion transversal 25 esta colocado en el vertice de la V girada hacia abajo formada por las dos partes 23A, 23B con inclinaciones opuestas de la superficie con doble inclinacion 23. Cuando el bastidor interior 5 con la camara de video 7 montada integral en el mismo tiende a desplazarse desde esta posicion de equilibrio, siguiendo un esfuerzo dinamico que tiene un componente paralelo al eje A- A de la camara de video, el componente longitudinal de la fuerza elastica de los resortes 29 tiende a devolver el bastidor interior 5 a la posicion de equilibrio estable, como resultado del empuje aplicado por el rodillo de presion 25 en la superficie con doble inclinacion 23.
De forma ventajosa, estan dispuestos amortiguadores de los choques entre el bastidor exterior 3 y el bastidor interior 5, los cuales amortiguan cualquier choque mutuo entre el bastidor exterior y el bastidor interior. En la forma de realizacion ilustrada, estan provistos dos amortiguadores de los choques 35 y 37. En el ejemplo ilustrado los amortiguadores de los choques 35, 37 son integrales con el bastidor exterior 3 y estan colocados de modo que absorben los choques que derivan a partir de desplazamientos del bastidor interior 5 con respecto al bastidor exterior 3 a lo largo del eje optico A - A. Los amortiguadores de los choques pueden estar fabricados de material blando, tal como caucho, o pueden comprender elementos elasticos, si es necesario combinado con sistemas de amortiguacion. En cualquier caso, el sistema de forma ventajosa estara dimensionado de modo que el bastidor
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interior nunca impacte contra los amortiguadores anteriormente mencionados, excepto en condiciones excepcionales.
En la forma de realizacion ilustrada los amortiguadores de los choques 35 y 37 estan colocados por debajo del eje optico A - A, a la altura del bloque 24 en el cual esta provista la superficie con doble inclinacion 23, de modo que actuan contra el bloque 24. De este modo la posicion de los amortiguadores de los choques 35 y 37 puede ser central, esto es descansando en el plano medio que contiene el eje optico A - A de la camara de video 7 y no interfieren con dicho eje optico.
El sistema configurado de este modo puede ser instalado, por ejemplo, en un vefnculo autopropulsado sometido a esfuerzos dinamicos debidos a su movimiento y/o al funcionamiento de los elementos y dispositivos de a bordo del mismo vetnculo, por ejemplo sistemas de lanzamiento de proyectiles. El bastidor exterior 3 normalmente es fijo con respecto al vetnculo autopropulsado, o esta fijado a una pieza del mismo que participa en el movimiento del vetnculo. Un esfuerzo dinamico en la direccion del eje optico A - A aplicado al bastidor exterior 3 tiende a causar un desplazamiento del bastidor exterior 3 con respecto al bastidor interior 5 a lo largo de la direccion A - A del eje optico de la camara de video 7. Si este esfuerzo es demasiado grande, puede causar que el bastidor 5 impacte contra uno u otro de los amortiguadores de los choques 35, 37. Cuando el bastidor interior 5 con la camara de video 7 integral con el mismo tiende a desplazarse desde su posicion de equilibrio estable, ilustrada en la figura 3, a traves del empuje del rodillo de presion transversal 25 en la superficie con doble inclinacion 23 la fuerza elastica de los resortes previamente cargados 29 tiende a devolver el bastidor interior 5 a su posicion de equilibrio estable, media entre las posiciones extremas definidas por los amortiguadores de los choques 35, 37.
En resumen, tan pronto como el esfuerzo o una serie de esfuerzos tienden a desplazar el bastidor interior 5 hacia un limitador de fin de carrera definido por uno o por el otro de los amortiguadores de los choques 35, 37 a lo largo del eje optico A - A, la superficie con doble inclinacion 23 genera una fuerza en el rodillo de presion transversal 25 que es casi constante, dada la considerable carga previa, la reaccion del cual es tal que, despues de que haya terminado el esfuerzo que causo el desplazamiento, devuelve el bastidor interior 5 a la posicion intermedia original de equilibrio estable, esto es aquella en la cual el rodillo de presion transversal 25 es tangente a las dos partes 23A, 23B de la superficie con doble inclinacion 23, posicion en la cual el bastidor interior 5 con la camara de video 7 es equidistante con respecto a los amortiguadores de los choques 35 y 37.
El ajuste de la presion de los patines de deslizamiento 3C contra las superficies de deslizamiento 5C del bastidor interior 5 hace posible establecer la aceleracion maxima que se puede transmitir al elemento oscilante a lo largo del eje A - A, mediante la definicion de la cantidad de friccion del deslizamiento. Ademas, el mecanismo para el retorno del bastidor interior 5 que contiene la camara de video 7 a la posicion media con respecto al bastidor exterior 3 es capaz de evitar el inicio del fenomeno de resonancia elastica axial, ya que la fuerza de retorno por el rodillo es practicamente constante a lo largo de la trayectoria, siendo principalmente debido a la carga previa de los resortes 29.
Las fuerzas de friccion en juego en las superficies de friccion o de deslizamiento descritas antes en este documento y la fuerza de retorno ejercida por el rodillo de presion transversal 25 se deben calcular y verificar sobre la base de los esfuerzos maximos que pueden ser transmitidos a la camara de video 7. En particular, desde un punto de vista teorico/diseno, es posible actuar en los siguientes parametros:
- la eleccion de la clase de contactos de friccion, deslizamiento y rodadura;
- la eleccion de los valores apropiados para la carga previa y la rigidez de los elementos elasticos presentes,
en particular los resortes 15 y los resortes 29;
- la eleccion de la inclinacion de las dos partes 23A, 23B de la superficie con doble inclinacion 23.
En particular, siendo Amaxx la aceleracion maxima para ser transmitida al bastidor interior 5 y por lo tanto a la camara de video 7, la eleccion de los parametros del diseno esta ligada a la siguiente relacion:
Amax,X _ [2 ' N ' l-lresorte, patin + 2 ' ( — + tan a) ' (Fresorte, patin + k ' Ax ' tan Q) +
+ Cfriccion, rodillo / (cos C( ' Rrodillo) + 2 ' tan a 'Mrodillo ' (Fresorte, rodillo + k ' Ax ' tan Q)] / mfi
En donde:
N es el numero total de resortes 15 que actuan sobre los patines de friccion 3C,
- es el coeficiente de friccion estatica entre el bastidor interior 5 y el bastidor exterior y entre el bastidor interior y los patines de friccion 3C,
Fresorte, patin es la fuerza con la cual esta previamente cargado cada resorte 15 que actua sobre el patm de friccion 3C,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Fresorte, rodiiio es la fuerza con la que esta previamente cargado cada resorte 29 que actua en el rodillo de presion transversal 25 en la posicion de equilibrio,
k es la rigidez de cada resorte 29 que actua en el rodillo de presion transversal 25,
Ax es el desplazamiento maximo a lo largo del eje A - A que se puede obtener entre el bastidor exterior 3 y el bastidor interior 5, dicho desplazamiento siendo causado por los esfuerzos transmitidos al bastidor exterior 3,
a es la inclinacion de la superficie con doble inclinacion 23,
Cfriccion, rodillo es el momento de torsion de friccion por rodadura que actua en el rodillo de presion transversal 25, Rrodillo es el radio del rodillo de presion transversal 25,
|Jrodillo es el coeficiente de friccion entre el casquillo de grna 27A y la barra de grna 31,
Mfi es la masa total del bastidor interior 5 incluida la masa de la camara de video 7.
Las figuras 7 y 8 representan el resultado de algunas pruebas experimentales llevadas a cabo en un sistema disenado como se representa en las figuras 2 a 6.
Mas en particular, la figura 7 muestra un grafico que indica en la abscisa la frecuencia del esfuerzo dinamico aplicado al bastidor exterior 5 a traves de una mesa vibratoria y en la ordenada la aceleracion medida por tres acelerometros montados respectivamente:
- en la mesa vibratoria (acelerometro de control), curva C1;
- en el bastidor exterior 3, curva C2;
- en el bastidor interior 5, curva C3.
En relacion con una curva de esfuerzo aleatorio que tenga un valor efectivo (RMS) de 18 g aplicados al bastidor exterior 3 a lo largo del eje A - A, el bastidor interior 5 y por lo tanto la camara de video 7 estan sometidos a un valor de esfuerzo efectivo de 7 g.
La figura 8 ilustra la respuesta del bastidor interior 5 con relacion a un barrido de esfuerzos de aceleracion sinusoidales que tienen un valor pico que aumenta hasta 27 g. La abscisa indica la frecuencia de la vibracion, la ordenada la aceleracion, otra vez medida con los tres acelerometros indicados antes en este documento. Se debe observar que el bastidor interior 5 esta siempre sometido a una tension maxima de 5 g sin tener en cuenta la amplitud (primera seccion de la curva hasta 35 Hz) y la frecuencia del esfuerzo (segunda seccion de la curva hasta 100 Hz). Tambien en este caso la curva C1 representa la lectura del acelerometro de control en la mesa vibratoria, la curva C2 representa la lectura del acelerometro en el bastidor exterior 3 y la curva C3 representa la lectura del acelerometro en el bastidor interior 5.
Mientras las formas de realizacion particulares de la invencion han sido descritas en lo anterior con referencia a los dibujos adjuntos, aquellos expertos en la tecnica comprenderan que son posibles muchas modificaciones, cambios, anadidos y omisiones sin por ello salirse materialmente de las ensenanzas innovadoras, a partir de los principios y a partir de los conceptos establecidos antes en este documento y a partir de las ventajas de la materia sujeto definida en las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, el ambito efectivo de las innovaciones descritas debe estar determinado unicamente sobre la base de la interpretacion mas amplia de las reivindicaciones adjuntas. Cualquier numero de referencia en las reivindicaciones adjuntas esta provisto para facilitar la lectura de las reivindicaciones con referencia a la descripcion y a los dibujos y no limitan el ambito de proteccion representado por las reivindicaciones. El termino "que comprende" no excluye la presencia de elementos o etapas adicionales mas alla de aquellos relacionados en una reivindicacion. El termino "un" que precede a un elemento o caractenstica no excluye la presencia de una pluralidad de estos elementos o caractensticas. El termino "medios" usado mas de una vez en una reivindicacion no excluye la posibilidad de que dos o mas de estos medios pueden ser implantados a traves de un elemento o componente individual. El hecho de que determinadas caractensticas, elementos o componentes esten citados en reivindicaciones subordinadas separadas no excluye la posibilidad de que por lo menos algunas de estas caractensticas, elementos o componentes sean utilizados en combinacion con otro.
Claims (14)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un sistema de vision y/u observacion (1; 101) que comprende una camara de v^deo (7; 107) con un eje optico (A - A); un bastidor interior (5; 105) que contiene la camara de video (7; 107); y un bastidor exterior (3; 103) en el cual esta sostenido el bastidor interior (5; 105); en el que entre el bastidor exterior (3; 103) y el bastidor interior (5; 105) estan instalados elementos para reducir los esfuerzos mecanicos transmitidos por el bastidor exterior (3; 103) al bastidor interior (5; 105); caracterizado por que dicho bastidor interior (5; 105) esta sostenido en el bastidor exterior (3; 103) de modo que sea capaz de trasladarse a lo largo de una direccion paralela al eje optico (A - A) de dicha camara de video (7; 107); un mecanismo de retorno (122) esta provisto para devolver el bastidor interior (5; 105) hacia una posicion intermedia de equilibrio estable del bastidor interior (5; 105) con respecto al bastidor exterior (3; 103), dicho mecanismo de retorno (122) comprendiendo un elemento de presion (25; 128), desviado por un elemento elastico (29; 130) contra una superficie (23, 124) con doble inclinacion, dicho elemento de presion (25; 128) estando forzado a uno de dicho bastidor exterior (3; 103) y dicho bastidor interior (5; 105) y dicha superficie (23; 124) con doble inclinacion estando forzada al otro de dicho bastidor interior (5; 105) y bastidor exterior (3; 103).
- 2. El sistema (1; 101) de la reivindicacion 1 en el que dicho elemento de presion es un rodillo de presion (25; 128).
- 3. El sistema (1; 101) como se reivindica en la reivindicacion 2 en el que dicho rodillo de presion (25; 128) esta sostenido loco en un eje de giro (B - B) inclinado aproximadamente 90° con respecto al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107), integral con el bastidor interior (5; 105), la superficie (23; 124) con doble inclinacion estando configurada y orientada de modo que el esfuerzo elastico del rodillo de presion (25; 128) genera en la superficie (23; 124) con doble inclinacion un empuje que tiende a mover el bastidor interior (5; 105) hacia dicha posicion de equilibrio estable.
- 4. El sistema (1; 101) como se reivindica en la reivindicacion 3 en el que dicha superficie (23; 124) con doble inclinacion y dicho rodillo de presion (25; 128) estan configurados de modo que generan un empuje sustancialmente constante y por lo tanto como tal no dispara oscilaciones axiales de tipo elastico.
- 5. El sistema (1; 101) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha superficie (23; 124) con doble inclinacion es sustancialmente en forma de V, en la posicion de equilibrio estable del elemento de presion (25; 128) estando colocado en el vertice de la superficie en forma de V.
- 6. El sistema (1; 101) como se reivindica en una o mas de las reivindicaciones 1 a 5 en el que dicho elemento de presion (25; 128) y dicha superficie (23; 124) con doble inclinacion estan instalados de modo que fuerzan el bastidor interior (5; 105) contra una superficie de deslizamiento (3B) del bastidor exterior (3; 103).
- 7. El sistema (1; 101) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dichos elementos para reducir los esfuerzos mecanicos estan configurados para reducir el esfuerzo mecanico transmitido por el bastidor exterior (3; 103) al bastidor interior (5; 105) en la direccion del eje optico (A - A).
- 8. El sistema (1; 101) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dichos elementos para reducir los esfuerzos mecanicos comprenden amortiguadores de los choques (35, 37; 108, 110) entre el bastidor exterior (3; 103) y el bastidor interior (5; 105) configurados e instalados para absorber el choque entre el bastidor interior (5; 105) y el bastidor exterior (3; 103), cuando el bastidor interior (5; 105) accidentalmente se traslada demasiado lejos con respecto al bastidor exterior (3; 103) a lo largo de la direccion paralela al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107).
- 9. El sistema (1; 101) como se reivindica en la reivindicacion 8 en el que en dicha posicion de equilibrio estable el bastidor interior (5; 105) esta separado de dichos amortiguadores de los choques (35, 37; 108, 110), los cuales estan colocados enfrente de y detras del bastidor interior (5; 105) con respecto a la direccion del eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107).
- 10. El sistema (1; 101) como se reivindica en una o mas de las reivindicaciones anteriores en el que dicho bastidor exterior (3; 103) y dicho bastidor interior (5; 105) comprenden superficies de deslizamiento (5A, 5B, 5C; 118) del bastidor interior (5; 105) en el bastidor exterior (3; 103), configuradas para permitir el deslizamiento del bastidor interior (5; 105) con respecto al bastidor exterior (3; 103) paralelo al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107).
- 11. El sistema (1; 101) como se reivindica en la reivindicacion 10 comprendiendo medios (15, 17) para ajustar la fuerza de friccion entre el bastidor exterior (3; 103) y el bastidor interior (5; 105).
- 12. El sistema (1; 101) como se reivindica en una o mas de las reivindicaciones anteriores en el que entre dicho bastidor exterior (3; 103) y dicho bastidor interior (5; 105) estan interpuestos patines de deslizamiento (3C; 116), configurados e instalados para permitir el deslizamiento del bastidor interior (5; 105) con respecto al bastidor exterior (3; 103) paralelo al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107), dichos patines de deslizamiento (3C; 116)estando asociados con elementos elasticos (15; 120) que generan un empuje elastico de los patines de deslizamiento contra superficies de deslizamiento respectivas (5C; 118).
- 13. El sistema (1; 101) como se reivindica en la reivindicacion 12 en el que dichos patines de deslizamiento 5 (3C; 116) y dichos elementos elasticos (15; 120) estan instalados y configurados para permitir un desplazamiento delbastidor interior (5; 105) con respecto al bastidor exterior (3; 103) en una direccion transversal con respecto al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107), dicho desplazamiento en direccion transversal siendo en oposicion al empuje generado por dichos elementos elasticos (15; 120) asociados con los patines (3C; 116).10 14. El sistema (1; 101) como se reivindica en la reivindicacion 12 o 13 en el que dichos patines dedeslizamiento (3C; 116) son integrales con el bastidor exterior (3; 103) y estan elasticamente forzados contra dichas superficies de deslizamiento (5C; 118), las cuales son integrales con el bastidor interior (5; 105).
- 15. El sistema (1; 101) como se reivindica en una o mas de las reivindicaciones 12 a 14 en el que: dicho 15 bastidor interior (5; 105) y dicho bastidor exterior (3; 103) estan en contacto mutuo en dos caras mutuamente ortogonales, que definen superficies de deslizamiento paralelas al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107), dichos patines de deslizamiento (3C; 116) estando dispuestos en una de dichas caras y en el que el empuje elastico de los patines de deslizamiento (3C; 116) esta orientado en una direccion sustancialmente ortogonal al eje optico (A - A) de la camara de video (7; 107) y a un empuje generado por el elemento elastico (29; 130) del mecanismo de 20 retorno.
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