本實(shí)用新型涉及位置檢測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種精確定位攝像裝置。

背景技術(shù)：

隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，不同行業(yè)對(duì)高精度位置檢測(cè)系統(tǒng)的需求越來越高，重要性日益迫切。視頻安防行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)大場(chǎng)景范圍的準(zhǔn)確監(jiān)控，也需要高精度的位置檢測(cè)方案。

對(duì)位置檢測(cè)精度有重大影響的因素是加工公差以及裝配間隙的存在。大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，加工公差是必然存在的；同時(shí)，為了保證機(jī)械傳動(dòng)的流暢性，裝配間隙也是必不可少的。所以最終運(yùn)動(dòng)輸出端與運(yùn)動(dòng)輸入端之間不可避免的存在傳動(dòng)誤差。對(duì)于需要運(yùn)動(dòng)以變換攝像方向的攝像裝置，例如視頻安防行業(yè)的視頻監(jiān)控裝置，這樣的傳動(dòng)誤差會(huì)導(dǎo)致定位精度大大降低。

不同的位置檢測(cè)方案對(duì)加工公差以及裝配間隙有不同的對(duì)策，通常有下述方案：

a.基于直接安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)主體上的位置傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)。這種解決方案由于轉(zhuǎn)動(dòng)主體的位置信息直接傳導(dǎo)到位置傳感器，加工公差以及裝配間隙基本不存在。產(chǎn)品廠家通常都是直接使用傳感器廠家的成品，直接裝配到產(chǎn)品中。其主要問題在于很多最終產(chǎn)品都有從傳動(dòng)的中心處穿線的要求(見圖7、8)。不同的產(chǎn)品廠家對(duì)線數(shù)的多少、線徑的粗細(xì)要求不一，這些廠家大多數(shù)不可能要求傳感器廠家根據(jù)自身產(chǎn)品定做傳感器或是只能定做相對(duì)較低精度的傳感器，從而導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)理想的產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)由于傳感器無法按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)大批量生產(chǎn)，也導(dǎo)致傳感器價(jià)格相對(duì)高昂。

b.基于安裝在電機(jī)軸上的位置傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)。電機(jī)軸上的位置編碼器，本來的目的是為電機(jī)測(cè)速、調(diào)速提供直接有效信息，通常采用低分辨率的低成本器件。由于傳動(dòng)間隙的存在，例如，齒輪減速箱、系統(tǒng)減速齒輪等，導(dǎo)致電機(jī)位置并不能準(zhǔn)確反映轉(zhuǎn)動(dòng)主體的位置信息。減速齒輪級(jí)數(shù)越多，傳動(dòng)間隙就越難降低。因此，這種方案并不是一個(gè)理想的方案。

c.為了解決b中的齒輪間隙，采用完全基于精確加工和裝配的傳動(dòng)系統(tǒng)來減少傳動(dòng)間隙，但是仍然使用電機(jī)軸上的位置傳感器實(shí)現(xiàn)精確定位。高精度加工通常導(dǎo)致產(chǎn)品造價(jià)高昂，例如諧波齒輪，造價(jià)在普通傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的10倍以上。現(xiàn)在雖讓在工業(yè)機(jī)器人上廣泛應(yīng)用，但是民用普及尚有時(shí)日。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種精確定位攝像裝置。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種精確定位攝像裝置，包括第一機(jī)架、與第一機(jī)架可轉(zhuǎn)地連接的第二機(jī)架以及與第二機(jī)架可轉(zhuǎn)地連接的攝像機(jī)、與攝像機(jī)可轉(zhuǎn)地連接的第二機(jī)架、與第一機(jī)架可轉(zhuǎn)地連接第二機(jī)架以及控制系統(tǒng)，還包括都設(shè)在第二機(jī)架中的水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與第一機(jī)架轉(zhuǎn)軸固定連接的水平傳動(dòng)輪以及與控制系統(tǒng)連接并帶動(dòng)水平傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的水平電機(jī)，以帶動(dòng)第二機(jī)架相對(duì)于第一機(jī)架水平轉(zhuǎn)動(dòng)。

垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與攝像機(jī)轉(zhuǎn)軸固定連接的垂直傳動(dòng)輪以及與控制系統(tǒng)連接并帶動(dòng)垂直傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直電機(jī)，以帶動(dòng)攝像機(jī)相對(duì)于第二機(jī)架垂直轉(zhuǎn)動(dòng)。

精確定位攝像裝置還包括設(shè)在第二機(jī)架中的：與第一機(jī)架轉(zhuǎn)軸固定連接的水平檢測(cè)輪、偏心地設(shè)在水平傳動(dòng)輪或水平檢測(cè)輪的端面上的第一水平磁體、由水平檢測(cè)輪帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)輪、同心地設(shè)在水平轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸上的第二水平磁體、設(shè)在第二水平磁體一側(cè)的與控制系統(tǒng)連接并可檢測(cè)第二水平磁體周圍磁場(chǎng)變化的水平磁傳感器、與攝像機(jī)轉(zhuǎn)軸固定連接的垂直檢測(cè)輪、偏心地設(shè)在垂直檢測(cè)輪或垂直傳動(dòng)輪的端面上的第一垂直磁體、由垂直檢測(cè)輪帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直轉(zhuǎn)輪、同心地設(shè)在垂直轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸上的第二垂直磁體以及設(shè)在第二垂直磁體一側(cè)的與控制系統(tǒng)連接并可檢測(cè)第二垂直磁體周圍磁場(chǎng)變化的垂直磁傳感器。

水平磁傳感器將檢測(cè)到的第二水平磁體周圍的磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為水平位置檢測(cè)電子信號(hào)并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)水平位置檢測(cè)電子信號(hào)調(diào)整水平電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)以形成閉環(huán)控制；垂直磁傳感器將檢測(cè)到的第二垂直磁體周圍的磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為垂直位置檢測(cè)電子信號(hào)并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)垂直位置檢測(cè)電子信號(hào)調(diào)整垂直電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)以形成閉環(huán)控制。

優(yōu)選地，水平檢測(cè)輪和水平轉(zhuǎn)輪都為帶輪并且兩者通過同步帶傳動(dòng)。

優(yōu)選地，水平檢測(cè)輪和水平轉(zhuǎn)輪都為無級(jí)變速輪并構(gòu)成無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，水平轉(zhuǎn)輪與水平檢測(cè)輪的傳動(dòng)比小于1。

優(yōu)選地，水平傳動(dòng)輪為齒輪，水平電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)水平傳動(dòng)輪。

優(yōu)選地，垂直檢測(cè)輪和垂直轉(zhuǎn)輪都為帶輪并且兩者通過同步帶傳動(dòng)。

優(yōu)選地，垂直檢測(cè)輪和垂直轉(zhuǎn)輪都為無級(jí)變速輪并構(gòu)成無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，垂直轉(zhuǎn)輪與垂直檢測(cè)輪的傳動(dòng)比小于1。

優(yōu)選地，垂直傳動(dòng)輪為齒輪，垂直電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)垂直傳動(dòng)輪。

優(yōu)選地，垂直傳動(dòng)輪為蝸輪，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由垂直電機(jī)帶動(dòng)的與蝸輪嚙合的蝸桿。

實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)方案，至少具有以下的有益效果：水平檢測(cè)輪與水平轉(zhuǎn)輪以及垂直檢測(cè)輪與垂直轉(zhuǎn)輪之間同步傳動(dòng)，使得控制系統(tǒng)能分別通過水平磁傳感器和垂直磁傳感器準(zhǔn)確獲得第二機(jī)架相對(duì)于第一機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)信息以及攝像機(jī)相對(duì)于第二機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)信息，進(jìn)而水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、水平磁傳感器與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、垂直磁傳感器與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，提高了該攝像裝置的精度。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1-3、5是本實(shí)用新型的精確定位攝像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(省略部分第二機(jī)架)。

圖4是圖1中的精確定位攝像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(省略攝像機(jī)和部分第二機(jī)架)。

圖6是圖1中的精確定位攝像裝置的后視示意圖(省略部分第二機(jī)架)。

圖7是一種現(xiàn)有的位置傳感器的剖視示意圖。

圖8是圖7中的位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中,1.第一機(jī)架,2.第二機(jī)架,3.水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),31.水平電機(jī),32.水平傳動(dòng)輪,33.驅(qū)動(dòng)齒輪,51.水平檢測(cè)輪,511.水平同步帶,52.水平轉(zhuǎn)輪,53.第一水平磁體,54.第二水平磁體,55.水平磁傳感器,4.垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),41.垂直電機(jī),42.垂直傳動(dòng)輪,43.蝸桿,61.垂直檢測(cè)輪,611.垂直同步帶,62.垂直轉(zhuǎn)輪,63.第一垂直磁體,64.第二垂直磁體,65.垂直磁傳感器，7.攝像機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。在本實(shí)用新型的精確定位攝像裝置的描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“正面”、“背面”等術(shù)語僅是為了便于描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不是指示所指的裝置或元件必須具有特定的方位，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1-6所示，本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中的精確定位攝像裝置，包括攝像機(jī)7、與攝像機(jī)7可轉(zhuǎn)地連接的第一機(jī)架1、與第一機(jī)架1可轉(zhuǎn)地連接第二機(jī)架2以及控制系統(tǒng)，還包括都設(shè)在第二機(jī)架2中的水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3和垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4。該精確定位攝像裝置通過攝像機(jī)7獲取影像信息，并依靠水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3和垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4來使攝像機(jī)7向各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而獲取各個(gè)方向的影像信息。

水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括與第一機(jī)架1轉(zhuǎn)軸固定連接的水平傳動(dòng)輪32以及與控制系統(tǒng)連接并帶動(dòng)水平傳動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)的水平電機(jī)31，以帶動(dòng)第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并且控制系統(tǒng)可控制水平電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。

垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括與攝像機(jī)7轉(zhuǎn)軸固定連接的垂直傳動(dòng)輪42以及與控制系統(tǒng)連接并帶動(dòng)垂直傳動(dòng)輪42轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直電機(jī)41，以帶動(dòng)攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，并且控制系統(tǒng)可控制垂直電機(jī)41的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。

精確定位攝像裝置還包括設(shè)在第二機(jī)架2中的：與第一機(jī)架1轉(zhuǎn)軸固定連接的水平檢測(cè)輪51、偏心地設(shè)在水平傳動(dòng)輪32或水平檢測(cè)輪51的端面上的第一水平磁體53、由水平檢測(cè)輪51帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)輪52、同心地設(shè)在水平轉(zhuǎn)輪52轉(zhuǎn)軸上的第二水平磁體54、設(shè)在第二水平磁體54一側(cè)的與控制系統(tǒng)連接的水平磁傳感器55、與攝像機(jī)7轉(zhuǎn)軸固定連接的垂直檢測(cè)輪61、偏心地設(shè)在垂直檢測(cè)輪61或垂直傳動(dòng)輪42的端面上的第一垂直磁體63、由垂直檢測(cè)輪61帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直轉(zhuǎn)輪62、同心地設(shè)在垂直轉(zhuǎn)輪62轉(zhuǎn)軸上的第二垂直磁體64以及設(shè)在第二垂直磁體64一側(cè)的與控制系統(tǒng)連接的垂直磁傳感器65。于是，在水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3運(yùn)作過程中，第一水平磁體53圍繞水平檢測(cè)輪51的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，第二水平磁體54與水平轉(zhuǎn)輪52同軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)，第一垂直磁體63圍繞垂直檢測(cè)輪61的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，第二垂直磁體64與垂直轉(zhuǎn)輪62同軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)；水平檢測(cè)輪51與水平轉(zhuǎn)輪52以及垂直檢測(cè)輪61與垂直轉(zhuǎn)輪62之間同步傳動(dòng)，使得控制系統(tǒng)能分別通過水平磁傳感器55和垂直磁傳感器65準(zhǔn)確獲得第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)信息以及攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)信息，提高了該攝像裝置的精度。其中，水平檢測(cè)輪51帶動(dòng)水平轉(zhuǎn)輪52同步轉(zhuǎn)動(dòng)的方式并不唯一，例如構(gòu)成同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、水平磁傳感器55與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、垂直磁傳感器65與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。具體而言，水平磁傳感器55將檢測(cè)到的第二水平磁體54周圍的磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為水平位置檢測(cè)電子信號(hào)并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)水平位置檢測(cè)電子信號(hào)調(diào)整水平電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)以形成閉環(huán)控制；垂直磁傳感器65將檢測(cè)到的第二垂直磁體64周圍的磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為垂直位置檢測(cè)電子信號(hào)并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)垂直位置檢測(cè)電子信號(hào)調(diào)整垂直電機(jī)41的轉(zhuǎn)動(dòng)以形成閉環(huán)控制。

由于水平電機(jī)31與水平傳動(dòng)輪32之間存在傳動(dòng)誤差，所以最終第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)與水平電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出存在傳動(dòng)誤差。由于第一機(jī)架1和水平檢測(cè)輪51直接固定連接，所以控制系統(tǒng)控制水平電機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的任何細(xì)微轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致水平檢測(cè)輪51的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，即是水平檢測(cè)輪51與第一機(jī)架1之間沒有傳動(dòng)誤差；由于水平轉(zhuǎn)輪52由水平檢測(cè)輪51帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以水平檢測(cè)輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)被同步傳導(dǎo)到水平轉(zhuǎn)輪52，即是水平檢測(cè)輪51與水平轉(zhuǎn)輪52之間沒有傳動(dòng)誤差。第一水平磁體53和第二水平磁體54配合反映第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)，具體而言，第一水平磁體53起到定位作用、作為水平傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原點(diǎn)，在第一水平磁體53隨著水平檢測(cè)輪51運(yùn)動(dòng)以及第二水平磁體54隨著水平轉(zhuǎn)輪52轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，第二磁體周圍磁場(chǎng)不斷變化，水平磁傳感器55檢測(cè)到第二水平磁體54周圍磁場(chǎng)變化信息，并將磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為位置檢測(cè)電子信號(hào)并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)該位置檢測(cè)電子信號(hào)獲得第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的最新位置信息，并將該最新位置信息與控制系統(tǒng)的目標(biāo)位置做比較，得到第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)位置與控制系統(tǒng)目標(biāo)位置的誤差，從而計(jì)算水平電機(jī)31的下一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出量，調(diào)整水平電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出向系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo)位置靠近直至完全一致；于是水平電機(jī)31、水平磁傳感器55與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，消除了水平輸出結(jié)構(gòu)之間的傳動(dòng)誤差對(duì)控制系統(tǒng)執(zhí)行效果的影響，提高了該攝像裝置的水平定位精度，使攝像機(jī)7能夠獲得精確定位的影像信息。

同理，由于垂直電機(jī)41與垂直傳動(dòng)輪42之間存在傳動(dòng)誤差，所以最終攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)與垂直電機(jī)41的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出存在傳動(dòng)誤差。由于攝像機(jī)7和垂直檢測(cè)輪61直接固定連接，所以控制系統(tǒng)控制垂直電機(jī)41轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的任何細(xì)微轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致垂直檢測(cè)輪61的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，即是垂直檢測(cè)輪61與第二機(jī)架2之間沒有傳動(dòng)誤差；由于垂直轉(zhuǎn)輪62由垂直檢測(cè)輪61帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以垂直檢測(cè)輪61的轉(zhuǎn)動(dòng)被同步傳導(dǎo)到垂直轉(zhuǎn)輪62，即是垂直檢測(cè)輪61與垂直轉(zhuǎn)輪62之間沒有傳動(dòng)誤差。第一垂直磁體63和第二垂直磁體64配合反映攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)，具體而言，第一垂直磁體63起到定位作用、作為垂直傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原點(diǎn)，在第一垂直磁體63隨著垂直檢測(cè)輪61運(yùn)動(dòng)以及第二垂直磁體64隨著垂直轉(zhuǎn)輪62轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，第二垂直磁體64周圍磁場(chǎng)不斷變化，垂直磁傳感器65檢測(cè)到第二垂直磁體64周圍磁場(chǎng)變化信息，并將磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為位置檢測(cè)電子信號(hào)并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)該位置檢測(cè)電子信號(hào)獲得攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的最新位置信息，并將該最新位置信息與目標(biāo)位置做比較，得到攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)位置與控制系統(tǒng)目標(biāo)位置的誤差，從而計(jì)算垂直電機(jī)41的下一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出量，調(diào)整垂直電機(jī)41的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出向系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo)位置靠近直至完全一致；于是垂直電機(jī)41、垂直磁傳感器65與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，消除了垂直輸出結(jié)構(gòu)之間的傳動(dòng)誤差對(duì)控制系統(tǒng)執(zhí)行效果的影響，提高了該攝像裝置的垂直定位精度，使攝像機(jī)7能夠獲得精確定位的影像信息。

在本實(shí)施例中，如圖1-5所示，水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52都為帶輪并且兩者通過同步帶傳動(dòng)。由于齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪之間存在工作間隙，而摩擦型帶傳動(dòng)雖然不存在工作間隙，卻存在皮帶與帶輪相對(duì)滑動(dòng)，所以齒輪傳動(dòng)和摩擦型帶傳動(dòng)都不能消除水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52之間的傳動(dòng)誤差。而本實(shí)施例利用同步帶傳動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng)的特性，可消除水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52之間傳動(dòng)間隙。具體而言，水平檢測(cè)輪51和水平傳動(dòng)輪32并排疊合設(shè)置并與第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)軸固定連接，水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52通過水平同步帶511傳動(dòng)，所以水平檢測(cè)輪51、水平轉(zhuǎn)輪52、水平傳動(dòng)輪32和第一機(jī)架1同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而第一水平磁體53和第二水平磁體54配合可準(zhǔn)確反映第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)；至于如何通過水平磁傳感器55檢測(cè)第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)，上文已說明過。

在一些實(shí)施例中，水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52都為無級(jí)變速輪并構(gòu)成無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。無級(jí)變速指可以連續(xù)獲得變速范圍內(nèi)任何傳動(dòng)比的變速系統(tǒng)；無級(jí)變速機(jī)構(gòu)采用傳動(dòng)帶或鏈條以及工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合來傳遞動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變，從而得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配。具體而言，對(duì)于本實(shí)用新型的精確定位攝像裝置，無級(jí)變速輪為可改變直徑的齒輪或帶輪，則水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52這兩個(gè)無級(jí)變速輪之間通過鏈條或傳動(dòng)帶來傳動(dòng)，并可通過改變兩個(gè)無級(jí)變速輪的直徑來改變速比。

如圖1-5所示，優(yōu)選地，水平轉(zhuǎn)輪52與水平檢測(cè)輪51的傳動(dòng)比小于1，即是水平檢測(cè)輪51的直徑大于水平轉(zhuǎn)輪52的直徑，水平轉(zhuǎn)輪52比水平檢測(cè)輪51的角速度更大，以使第二水平磁體54周圍的磁場(chǎng)變化更明顯，有利于水平磁傳感器55的檢測(cè)。

如圖2、5所示，優(yōu)選地，水平傳動(dòng)輪32為齒輪，水平電機(jī)31通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)水平傳動(dòng)輪32。其中，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是單級(jí)或多級(jí)齒輪傳動(dòng)，在此不作限定。在本實(shí)施例中，水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括與水平電機(jī)31的轉(zhuǎn)軸連接并與水平傳動(dòng)輪32嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪33，以通過水平電機(jī)31帶動(dòng)水平傳動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)。

在本實(shí)施例中，如圖2、5、6所示，垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62都為帶輪并且兩者通過同步帶傳動(dòng)，利用同步帶傳動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng)的特性，可消除垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62之間傳動(dòng)間隙。具體而言，垂直傳動(dòng)輪42與垂直檢測(cè)輪61并排設(shè)置，攝像機(jī)7位于兩者之間并且其轉(zhuǎn)軸與兩者固定連接，垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62通過垂直同步帶611傳動(dòng)，從而垂直傳動(dòng)輪42、垂直檢測(cè)輪61和攝像機(jī)7同步轉(zhuǎn)動(dòng)，于是攝像機(jī)7的轉(zhuǎn)動(dòng)被同步傳動(dòng)到垂直轉(zhuǎn)輪62上，即是垂直轉(zhuǎn)輪62與攝像機(jī)7同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而第一垂直磁體63和第二垂直磁體64配合可準(zhǔn)確反映攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)；至于如何通過垂直磁傳感器65檢測(cè)攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)，上文已說明過。

在一些實(shí)施例中，垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62都為無級(jí)變速輪并構(gòu)成無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。具體而言，對(duì)于本實(shí)用新型的精確定位攝像裝置，無級(jí)變速輪為可改變直徑的齒輪或帶輪，則垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62這兩個(gè)無級(jí)變速輪之間通過鏈條或傳動(dòng)帶來傳動(dòng)，并可通過改變兩個(gè)無級(jí)變速輪的直徑來改變速比。

如圖6所示，優(yōu)選地，垂直轉(zhuǎn)輪62與垂直檢測(cè)輪61的傳動(dòng)比小于1，即是垂直檢測(cè)輪61的直徑大于垂直轉(zhuǎn)輪62的直徑，垂直轉(zhuǎn)輪62比垂直檢測(cè)輪61的角速度更大，以使第二垂直磁體64周圍的磁場(chǎng)變化更明顯，有利于垂直磁傳感器65的檢測(cè)。

優(yōu)選地，垂直傳動(dòng)輪為齒輪，垂直電機(jī)41通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)垂直傳動(dòng)輪42。具體而言，水平電機(jī)31通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述水平傳動(dòng)輪32相對(duì)于所述第二機(jī)架2轉(zhuǎn)動(dòng)，以同時(shí)帶動(dòng)所述水平檢測(cè)輪51和第一機(jī)架1相對(duì)于所述第二機(jī)架2轉(zhuǎn)動(dòng)，于是第二機(jī)架2相對(duì)于所述第一機(jī)架1轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是單級(jí)或多級(jí)齒輪傳動(dòng)，在此不作限定。

如圖3、6所示，進(jìn)一步優(yōu)選地，垂直傳動(dòng)輪42為蝸輪，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括由垂直電機(jī)41帶動(dòng)的與垂直傳動(dòng)輪42嚙合的蝸桿43，垂直電機(jī)41帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)再進(jìn)而帶動(dòng)攝像機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸桿和蝸輪也可以由齒輪副、帶輪傳動(dòng)等代替。但選用蝸桿和蝸輪，可以達(dá)到如下目的：a.在同等條件下，能承受較大的載荷；b.靜音效果比較好；c.具有自鎖功能。d.蝸輪、蝸桿43和垂直驅(qū)動(dòng)電機(jī)42為一個(gè)獨(dú)立模組，即可單獨(dú)作為一個(gè)獨(dú)立功能的模組，保證蝸輪蝸桿的裝配精度，同時(shí)也方便從第一機(jī)架拆卸更換。

以水平驅(qū)動(dòng)為例進(jìn)行說明。如圖1-5所示，水平電機(jī)31(即是系統(tǒng)的輸入量)要通過傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，把動(dòng)力輸出到相關(guān)設(shè)備上(即是系統(tǒng)的輸出量)。通常的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有齒輪、蝸輪副和摩擦型帶傳動(dòng)。齒輪或者蝸輪副由于制造工藝和潤滑需要，齒輪之間、蝸輪蝸桿之間一定會(huì)要求存在工作間隙；而摩擦型帶傳動(dòng)雖然不存在工作間隙，卻存在皮帶與帶輪相對(duì)滑動(dòng)。工作間隙、相對(duì)滑動(dòng)在雙向360°反復(fù)連續(xù)運(yùn)行中，就會(huì)造成傳動(dòng)誤差，而且這種傳動(dòng)誤差是無法靠傳動(dòng)系統(tǒng)本身消除的。即系統(tǒng)輸入量已經(jīng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)輸出量由于間隙的存在，延遲一段時(shí)間才能轉(zhuǎn)動(dòng)。如果系統(tǒng)輸入量小于間隙，可能導(dǎo)致系統(tǒng)輸出量為零，即微小的定位轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際并沒有被執(zhí)行。這種誤差對(duì)于有高精密位置定位要求的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是決不可接受的。當(dāng)前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置的長(zhǎng)焦鏡頭焦距越來越長(zhǎng)，0.1度的系統(tǒng)定位誤差，會(huì)在3000米外產(chǎn)生5米的目標(biāo)定位誤差，有可能導(dǎo)致觀察目標(biāo)在鏡頭可視范圍之外，完全失去視頻監(jiān)控的作用。

對(duì)于本實(shí)施例中的攝像裝置的垂直驅(qū)動(dòng)部分，如圖1-5所示，由垂直電機(jī)41提供控制量(即是系統(tǒng)輸入量)，通過蝸桿和蝸輪，提供被控制量(即是系統(tǒng)輸出量)到負(fù)載部分(即是攝像機(jī)7)。由于垂直檢測(cè)輪61和垂直傳動(dòng)輪42都與攝像機(jī)7轉(zhuǎn)軸固定連接，垂直檢測(cè)輪61通過垂直傳動(dòng)軸與垂直傳動(dòng)輪42(即蝸輪)同步。垂直檢測(cè)輪61把位置信息通過同步帶同步傳遞到垂直轉(zhuǎn)輪62上，而第二垂直磁體64固定在垂直轉(zhuǎn)輪62上面并與垂直轉(zhuǎn)輪62同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過第二垂直磁體64的磁性變化信息由垂直磁傳感器65捕獲到。再由垂直磁傳感器65通過電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，與輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)比進(jìn)行補(bǔ)償。從而達(dá)到伺服控制系統(tǒng)的效果(用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng))，即是實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)7垂直運(yùn)動(dòng)的閉環(huán)控制。

總之，如圖1-6所示，本實(shí)施例的精確定位攝像裝置的工作原理：

1)第一機(jī)架1和水平檢測(cè)輪51固定連接在一起，控制系統(tǒng)控制水平電機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的任何細(xì)微轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致水平檢測(cè)輪51的同步轉(zhuǎn)動(dòng)；攝像機(jī)7和水平檢測(cè)輪51固定連接在一起，控制系統(tǒng)控制垂直電機(jī)41轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的任何細(xì)微轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致水平轉(zhuǎn)輪52的同步轉(zhuǎn)動(dòng)；

2)水平檢測(cè)輪51與水平轉(zhuǎn)輪52通過同步帶連接，通過同步帶的作用，水平檢測(cè)輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)被傳導(dǎo)到水平轉(zhuǎn)輪52；垂直檢測(cè)輪61與垂直轉(zhuǎn)輪62通過同步帶連接，通過同步帶的作用，垂直檢測(cè)輪61的轉(zhuǎn)動(dòng)被傳導(dǎo)到垂直轉(zhuǎn)輪62。

3)第二水平磁體54同心地設(shè)在水平轉(zhuǎn)輪52的轉(zhuǎn)軸的一端，水平轉(zhuǎn)輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)直接導(dǎo)致第二水平磁體54轉(zhuǎn)動(dòng)，并導(dǎo)致周圍磁場(chǎng)變化；第二垂直磁體64同心地設(shè)在垂直轉(zhuǎn)輪62的轉(zhuǎn)軸的一端，垂直轉(zhuǎn)輪62的轉(zhuǎn)動(dòng)直接導(dǎo)致第二垂直磁體64轉(zhuǎn)動(dòng)，并導(dǎo)致周圍磁場(chǎng)變化；

4)水平磁傳感器55和垂直磁傳感器65分別將第二水平磁體54和第二垂直磁體64的磁場(chǎng)變化信息轉(zhuǎn)換為位置檢測(cè)電子信號(hào)，并輸出給控制系統(tǒng)；

5)控制系統(tǒng)根據(jù)最新的位置檢測(cè)信息，計(jì)算下一個(gè)控制輸出。

如果上述水平和垂直驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是開環(huán)控制，即輸出量與輸入量是按照既定協(xié)同關(guān)系動(dòng)作，輸出量無法反饋到輸入量做為下一個(gè)動(dòng)作的參考，那么當(dāng)內(nèi)部或外部因素導(dǎo)致既定協(xié)同關(guān)系失效時(shí)，就會(huì)造成輸入量和輸出量各行其是，無法繼續(xù)進(jìn)行希望的有效控制。因此閉環(huán)控制是驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的最優(yōu)選擇，即每一個(gè)新的輸出量都必須以上一個(gè)輸出量的執(zhí)行結(jié)果做為輸入。

與背景技術(shù)中提到的方案a、b、c相比較，本實(shí)施例的技術(shù)方案具有方案a中直接檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)主體位置信息的優(yōu)勢(shì)以及方案b中成本低廉的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免了方案b中傳動(dòng)間隙帶來的檢測(cè)誤差。具體而言本實(shí)施例的精確定位攝像裝置的具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)首先，第一機(jī)架1和水平檢測(cè)輪51之間以及第二水平磁體54和水平轉(zhuǎn)輪52之間是直接固定，攝像機(jī)7和垂直檢測(cè)輪61之間以及第二垂直磁體64和垂直轉(zhuǎn)輪62之間是直接固定的，本質(zhì)上就沒有傳動(dòng)間隙；其次，水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52之間以及垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62之間通過同步帶傳動(dòng)、沒有相對(duì)滑動(dòng)的特性，消除傳動(dòng)兩者之間的傳動(dòng)間隙；再次，同充分利用同步帶特性保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)無任何傳動(dòng)間隙的同步位置信息傳送；

2)采用機(jī)械位置轉(zhuǎn)換為磁鐵磁場(chǎng)變化的方式提高傳感器的環(huán)境適應(yīng)性，避免了灰塵、油污等工業(yè)環(huán)境常見惡劣條件對(duì)傳感器的干擾；同時(shí)第一水平磁體53、第二水平磁體54、第一垂直磁體63和/或第二垂直磁體64優(yōu)選為磁鐵，磁鐵本身價(jià)格低廉；

3)系統(tǒng)的位置信息分辨率取決于磁傳感器本身的位置分辨率、通過同步帶傳動(dòng)的水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52的傳動(dòng)比以及通過同步帶傳動(dòng)的垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62的傳動(dòng)比?？梢酝ㄟ^增加多級(jí)同步帶輪傳動(dòng)，或是提高檢測(cè)磁傳感器本身的位置分辨率，就可以得到更高的位置分辨率。這樣，無論是在低速轉(zhuǎn)動(dòng)要求下，還是在高精確定位要求下，本位置傳感系統(tǒng)都能有效保證磁檢測(cè)傳感器得產(chǎn)生足夠多的信號(hào)，保證重復(fù)檢測(cè)位置的準(zhǔn)確性。

綜上所述，本實(shí)用新型的精確定位攝像裝置的水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、水平磁傳感器55與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、垂直磁傳感器65與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，提高了該攝像裝置的水平轉(zhuǎn)動(dòng)精度，使攝像機(jī)7能夠獲得更高精度的影像信息；進(jìn)一步地，水平檢測(cè)輪51與水平轉(zhuǎn)輪52以及垂直檢測(cè)輪61與垂直轉(zhuǎn)輪62之間同步傳動(dòng)，使得控制系統(tǒng)能分別通過水平磁傳感器55和垂直磁傳感器65準(zhǔn)確獲得第二機(jī)架2相對(duì)于第一機(jī)架1的轉(zhuǎn)動(dòng)信息以及攝像機(jī)7相對(duì)于第二機(jī)架2的轉(zhuǎn)動(dòng)信息，提高了該攝像裝置的精度；再進(jìn)一步地，水平檢測(cè)輪51和水平轉(zhuǎn)輪52之間以及垂直檢測(cè)輪61和垂直轉(zhuǎn)輪62之間通過同步帶傳動(dòng)，利用沒有相對(duì)滑動(dòng)的特性，消除傳動(dòng)兩者之間的傳動(dòng)間隙；其次，同充分利用同步帶特性保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)無任何傳動(dòng)間隙的同步位置信息傳送，提高了該攝像裝置的定位精度。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改、組合和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。