專利名稱：一種能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能設(shè)置預(yù)置位和運(yùn)行軌跡的重型數(shù)字云臺(tái)。更具體地說，涉 及一種能自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)自身的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并能聯(lián)動(dòng)控制和獲取鏡頭焦 距等參數(shù)的重型數(shù)字云臺(tái)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，許多大型戶外監(jiān) 控工程(如森林防火、邊防巡邏、海事偵測(cè)、環(huán)保監(jiān)測(cè)等)，普遍采用在制高點(diǎn)安裝監(jiān)控設(shè) 備，采用高倍攝像鏡頭加重型云臺(tái)作業(yè)的方式，由重型云臺(tái)帶動(dòng)攝像鏡頭實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān) 控，以較少的監(jiān)控基站監(jiān)控更多的目標(biāo)面積。大型戶外監(jiān)控工程由于置身野外，監(jiān)控的區(qū)域比較大，環(huán)境隨地理、季節(jié)、晝夜、氣 候的變化而千變?nèi)f化，而大型戶外監(jiān)控工程的除了需要以較少的監(jiān)控基站監(jiān)控更多的目標(biāo) 面積外，還需要采集清晰圖像，并基于視頻圖像增加智能應(yīng)用方能達(dá)到實(shí)用的目的。為了達(dá)到上述目的，要求大型戶外監(jiān)控工程所使用的重型數(shù)字云臺(tái)，需要能自動(dòng) 控制和獲取云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，鏡頭的焦距三個(gè)參數(shù)。首先，自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，鏡頭的焦距三個(gè)參數(shù)是實(shí)現(xiàn) 監(jiān)控區(qū)域全覆蓋的需要。大型戶外監(jiān)控工程由于監(jiān)控的區(qū)域比較大，環(huán)境千變?nèi)f化，監(jiān)控的目標(biāo)區(qū)域遠(yuǎn)近 高低各不相同，目前應(yīng)用于該領(lǐng)域的同類產(chǎn)品由于不能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鏡 頭焦距為自適應(yīng)，使得同一角度的視頻不管遠(yuǎn)近，都為同一焦段，對(duì)于需要重點(diǎn)關(guān)注的區(qū) 域、遠(yuǎn)處的區(qū)域不能拉近觀測(cè)。此外，由于各預(yù)置位獲取的圖像需要無(wú)縫拼接，這就要求云 臺(tái)的預(yù)置位個(gè)數(shù)在512個(gè)以上，目前應(yīng)用于該領(lǐng)域的同類產(chǎn)品普遍不能達(dá)到應(yīng)用需求。然后，自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，鏡頭的焦距三個(gè)參數(shù)是獲取 清晰圖像、智能應(yīng)用的需要；大型戶外監(jiān)控工程采集的視頻很容易受時(shí)間、天氣等因素的影響，在不同季節(jié)、不 同時(shí)間、不同氣候的條件下，目前應(yīng)用于該領(lǐng)域的同類產(chǎn)品由于視頻圖像的獲取是鏡頭自 動(dòng)對(duì)焦而產(chǎn)生的，各目標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的圖像并非同樣清楚，使得獲取的圖像不能用于精確的智 能識(shí)別。為實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控，不同區(qū)域均能獲得清晰的視頻圖像，需要分別設(shè)置預(yù)置 位以獲得不同的自動(dòng)運(yùn)行軌跡，同樣需要聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距，自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)自身的 水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并能聯(lián)動(dòng)控制和獲取鏡頭焦距等參數(shù)。其次，自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，鏡頭的焦距三個(gè)參數(shù)是目標(biāo) 定位的需要。在實(shí)際的行業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，需要對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行定位。目標(biāo)定位與地理信 息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合，利用重型云臺(tái)所在的空間地理位置如緯度、經(jīng)度、海撥高度，前端設(shè)備 運(yùn)行時(shí)采集到的云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角，以及鏡頭的焦距，通過算法得出目標(biāo)的緯度、 經(jīng)度、海撥高度，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確定位。而目前應(yīng)用于該領(lǐng)域的同類產(chǎn)品只能對(duì)云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直俯仰角的參數(shù)進(jìn)行預(yù)置和獲取，不能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距，使得定位的結(jié)果在相 對(duì)方位上比較準(zhǔn)確，而在具體位置的定位上誤差較大。因此，重型數(shù)字云臺(tái)能自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，鏡頭的焦距 三個(gè)參數(shù)，通過設(shè)置預(yù)置位和軌跡實(shí)現(xiàn)林區(qū)全覆蓋，可以使大型戶外監(jiān)控工程以較少的監(jiān) 控基站監(jiān)控更多的目標(biāo)面積；通過對(duì)焦距的控制還可以采集重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域和遠(yuǎn)處監(jiān)控目標(biāo) 的清晰圖像，并基于視頻圖像增加智能應(yīng)用；通過三個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)回顯，與控制中心的理信 息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合，還可以有效地拉高目標(biāo)定位的精度。目標(biāo)定位時(shí)，重型云臺(tái)所在位置的緯度、經(jīng)度、海撥高度是已知的，前端設(shè)備運(yùn)行 時(shí)采集的云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角，以及鏡頭的焦距的實(shí)時(shí)的，其精度越高，目標(biāo)定位的 結(jié)果就越精確。目前應(yīng)用于該領(lǐng)域的同類產(chǎn)品由于運(yùn)轉(zhuǎn)精度普遍達(dá)不到該要求，使得目標(biāo) 定位的結(jié)果偏差較大，該重型數(shù)字云臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度<0.01°，可以有效提高目標(biāo)定位的準(zhǔn) 確率。在實(shí)際的應(yīng)用中，大型戶外監(jiān)控設(shè)備由于置身戶外，復(fù)雜多變的自然環(huán)境和交通 使工程的施工和維護(hù)的成本一直居高不下，特別是其中的重型數(shù)字云臺(tái)，作為前端視頻采 集系統(tǒng)的中樞，自身的體積和自重較大，并且需要承載的設(shè)備較多，使得安裝比較麻煩，并 由于長(zhǎng)年在承重的情況下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，很容易出現(xiàn)故障，使得維護(hù)成本較高。所以，云臺(tái)的自 重、載重、旋轉(zhuǎn)速度、維護(hù)方法等，也是需要考慮的重要因素。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提出一種可用于大型戶外監(jiān)控工程可聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距 重型數(shù)字云臺(tái)，它設(shè)置了與攝像機(jī)連接的，對(duì)其進(jìn)行信息采集及智能控制的預(yù)置接口，自動(dòng) 控制和獲取云臺(tái)自身的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并能聯(lián)動(dòng)控制和獲取鏡頭焦距等參數(shù)；安裝 簡(jiǎn)便，維護(hù)成本低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭 焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，包括殼體、水平底板及安裝在水平地盤上的垂直立盤；在水平底盤上 安裝有能夠帶動(dòng)垂直立盤水平旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在垂直立盤上具有能夠帶動(dòng)搭載攝像 機(jī)的安裝臂完成垂直仰角改變的垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)；其特征在于在云臺(tái)上安裝有中央處理單元，由中央處理單元分別通過水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及垂 直電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)及垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；中央處理單元分別通過光耦電路采集設(shè)置在水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)的水平原點(diǎn)檢測(cè) 光電開關(guān)發(fā)出的信息、采集設(shè)置在垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)的垂直上限位檢測(cè)光電開關(guān)及垂直下 限位檢測(cè)光電開關(guān)發(fā)出的信息；及通過鏡頭限位檢測(cè)接口采集來(lái)自數(shù)字鏡頭中的位置開關(guān) 發(fā)出的信息并記錄對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角和鏡頭焦距的參數(shù)，或/和中央處理單元通 過模擬鏡頭預(yù)置接口及A/D轉(zhuǎn)換電路采集來(lái)自模擬鏡頭中的位置開關(guān)發(fā)出的信息；在云臺(tái)上設(shè)置有數(shù)字鏡頭控制接口或/和模擬鏡頭控制接口，中央處理單元通過 數(shù)字鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路與數(shù)字鏡頭控制接口連接，或/和通過模擬鏡頭驅(qū)動(dòng)電路與模擬鏡頭 控制接口連接。本實(shí)用新型由于所述結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的技術(shù)效果是顯而易見的，由于在云臺(tái)內(nèi)增加了 對(duì)鏡頭的控制功能，使得云臺(tái)可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)云臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的控制，以及對(duì)鏡頭變焦的精確控制。由于采用了步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)方式，使得對(duì)云臺(tái)旋轉(zhuǎn)和鏡頭變焦的控制更加精 確。所述的中央控制單元，通過計(jì)算將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，通過對(duì)鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 發(fā)送脈沖來(lái)精確控制鏡頭的伸縮，通過對(duì)云臺(tái)水平及垂直步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送脈沖來(lái)精 確控制云臺(tái)的水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)。為獲取目標(biāo)定位需要的三個(gè)重要參數(shù)，即云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角、鏡頭的焦 距，中央處理單元實(shí)時(shí)記錄了控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖數(shù)量，即可向控制中心發(fā)回當(dāng)前設(shè)備 的運(yùn)行參數(shù)，與GIS系統(tǒng)結(jié)合便能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確定位。由于云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角、鏡頭的焦距這三個(gè)參數(shù)可以精確的控制和獲 取，云臺(tái)也可以通過反向輸入?yún)?shù)控制云臺(tái)和鏡頭運(yùn)行到指定位置，完成單點(diǎn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)；由于云臺(tái)搭載設(shè)備的相關(guān)鏈路全部通過云臺(tái)，并通過防雷保護(hù)單元的處理，使得 前端設(shè)備安裝簡(jiǎn)便、安全可靠。此外，為降低該設(shè)備的維護(hù)成本，采用了控制電路和基礎(chǔ)電路可插撥設(shè)計(jì)。一般情 況下，云臺(tái)最容易出現(xiàn)故障的地方出現(xiàn)在控制電路和基礎(chǔ)電路，云臺(tái)背面的開窗設(shè)計(jì)，可方 便地更換控制電路和基礎(chǔ)電路。

本實(shí)用新型的上述結(jié)構(gòu)可以通過附圖給出的非限定性的實(shí)施例進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型有如下附圖附圖1為本實(shí)用新型電路的結(jié)構(gòu)框圖；附圖2為本實(shí)用新型部分電路的電路原理圖；附圖3為本實(shí)用新型水平底板及垂直立盤結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)的自檢流程圖；附圖5為本實(shí)用新型系統(tǒng)的工作流程圖。圖中A-水平底板；1-水平原點(diǎn)檢測(cè)；2-水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)；3-可拆卸面板；B-垂直 立盤；4-垂直上限位檢測(cè)光電開關(guān)；5-垂直下限位檢測(cè)光電開關(guān)；6-垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)；7-電 路板安裝插槽。
具體實(shí)施方式
參見附圖1、2、3，能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，包括殼體、水平底板A及 垂直立盤B，垂直立盤安裝在水平地盤上；在水平底盤A上安裝有能夠帶動(dòng)垂直立盤水平旋 轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，在垂直立盤上具有能夠帶動(dòng)搭載攝像機(jī)的安裝臂完成垂直仰角改變 的垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 ；其特征在于在云臺(tái)上安裝有中央處理單元U01，由中央處理單元分別通過水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及垂直電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)及垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；中央處理單元UOl分別通過光耦電路采集設(shè)置在水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)的水平原點(diǎn) 檢測(cè)光電開關(guān)1發(fā)出的信息、采集設(shè)置在垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)的垂直上限位檢測(cè)光電開關(guān)4 及垂直下限位檢測(cè)光電開關(guān)5發(fā)出的信息；及通過鏡頭限位檢測(cè)接口采集來(lái)自數(shù)字鏡頭中 的位置開關(guān)發(fā)出的信息并記錄對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角和鏡頭焦距的參數(shù)，或/和央處
5理單元UOl通過模擬鏡頭預(yù)置接口及A/D轉(zhuǎn)換電路采集來(lái)自模擬鏡頭中的位置開關(guān)發(fā)出的 fn息；在云臺(tái)上設(shè)置有數(shù)字鏡頭控制接口 J14或/和模擬鏡頭控制接口 J16，中央處理單 元UOl通過數(shù)字鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路與數(shù)字鏡頭控制接口連接，或/和通過模擬鏡頭驅(qū)動(dòng)電路 與模擬鏡頭控制接口連接。所述數(shù)字鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)非門驅(qū)動(dòng)單元及鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)字鏡頭 控制接口連接構(gòu)成；所述模擬鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路由另一非門驅(qū)動(dòng)單元及繼電器與模擬鏡頭控 制接口連接構(gòu)成。中央處理單元UOl通過總線驅(qū)動(dòng)單元U10、一個(gè)非門驅(qū)動(dòng)單元及繼電器組與輔助 控制輸出接口連接。如果云臺(tái)搭載的鏡頭為模擬鏡頭，因?yàn)槟M鏡頭的限位是自身電路處理，中央處 理單元采集FOCUS，ZOOM預(yù)置電位的變化，獲得鏡頭的伸縮的限位信息；如果云臺(tái)搭載的鏡頭為數(shù)字鏡頭，中央處理單元?jiǎng)t與鏡頭內(nèi)的機(jī)械限位開關(guān)聯(lián) 動(dòng)，獲取鏡頭的伸縮限位信息；所述中央處理單元采用型號(hào)為ATMEL 89C51ED2的芯片；所述A/D轉(zhuǎn)換電路采用 13位精度的芯片；控制云臺(tái)水平及垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和垂直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用步 進(jìn)電機(jī)；所述鏡頭電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)；與模擬鏡頭控制接口連接的繼電器型號(hào)為TR5V L-S-Z ；鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、水平 及垂直步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選用市售LEETRO品牌系列。水平、垂直步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的最大 驅(qū)動(dòng)電壓為24V，2A ；最大支持64細(xì)分。鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，最大驅(qū)動(dòng)電壓為12V，0. 5A，最 大支持16細(xì)分。在垂直立盤B上設(shè)置有包含有中央處理單元UO1及其外圍電路的電路板的插槽7。 這種對(duì)控制電路和基礎(chǔ)電路的可插撥設(shè)計(jì)?？煞奖愕馗鼡Q控制電路和基礎(chǔ)電路。中央處理單元UOl還與與看門狗U02連接。云臺(tái)上還安裝有防雷保護(hù)單元，主要是給電路提供電源和設(shè)備防雷保護(hù)，中央處 理單元UOl通過RS422通訊轉(zhuǎn)換單元U03與防雷保護(hù)單元交換信息；防雷保護(hù)單元的視頻 輸入、輸出接口、電源輸入輸出接口及與上位機(jī)連接的RS422接口均設(shè)置在可拆卸面板3 上，所述可拆卸面板3安裝在水平底板A上；防雷保護(hù)單元還與溫控單元連接，接收到溫控 檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的設(shè)定溫度值時(shí)，啟動(dòng)或停止內(nèi)部加熱元件工作。在云臺(tái)的殼體背面還設(shè)置有可開閉的維護(hù)窗，可方便地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部部件的維護(hù)和更 換。參見附圖4，本實(shí)用新型的自檢流程如下步驟(A)重型數(shù)字云臺(tái)電源接通；步驟⑶數(shù)字云臺(tái)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)自檢；步驟(C)是否到預(yù)置“垂直歸零”點(diǎn)，如果“是”，則到D，如果“否”，則返回B;步驟⑶數(shù)字云臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)“逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)”自檢；步驟(E)是否過預(yù)置“水平歸零”點(diǎn)，如果“是”，則到F，如果“否”，則返回D ；[0056] 步驟(F)數(shù)字云臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)“順時(shí)針旋轉(zhuǎn)”自檢；[0057] 步驟(G)是否過預(yù)置“水平歸零”點(diǎn)，如果“是”，則到G，如果“否”，則返回F。[0058-1 步驟(H)鏡頭自檢；[0059] 步驟(工)鏡頭自檢是否完成，如果“是”，則到了，如果“否”，則返回H；[0060] 步驟(丁)向上位機(jī)輸出方位信息。[006、] 參見附圖5，本實(shí)用新型的工作流程如下[0062] 步驟(A)開始時(shí)，進(jìn)行功能選擇，可根據(jù)需要選擇“甲預(yù)置位及軌跡設(shè)置”、“乙自動(dòng)運(yùn)行”、“丙運(yùn)行到指定位置”；[0063] 步驟(B)如果選擇“甲預(yù)置位及軌跡設(shè)置”，首先進(jìn)行預(yù)置位設(shè)置；[0064] 步驟(B1)手動(dòng)執(zhí)行云臺(tái)的水平左右控制，同時(shí)回傳水平角度信息；[0065] 步驟(B2)手動(dòng)執(zhí)行云臺(tái)的垂直俯仰控制，同時(shí)回傳垂直角度信息；[0066] 步驟(B3)手動(dòng)執(zhí)行鏡頭的變倍控制，同時(shí)回傳鏡頭焦距信息；[0067] 步驟(B4)是否保存預(yù)置位，如果選“否”，則返回Bl，重新開始預(yù)置位設(shè)置；如果選“是”，則進(jìn)入B5；[0068] 步驟(B5)預(yù)置位保存成功；[0069] 步驟(B6)是否增加預(yù)置位，如果選“是”，則返回Bl，開始設(shè)置新的預(yù)置位；如果選“否”，則進(jìn)入B7；[0070] 步驟(B7)將已經(jīng)設(shè)置的預(yù)置位串聯(lián)；[007、] 步驟(B8)形成自動(dòng)運(yùn)行軌跡；[0072] 步驟(C)如果選擇“乙自動(dòng)運(yùn)行”，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行功能；[0073] 步驟(C1)首先選擇預(yù)設(shè)軌跡；[0074] 步驟(C2)云臺(tái)和鏡頭按預(yù)設(shè)軌跡自動(dòng)運(yùn)行；[0075] 步驟(C3)系統(tǒng)是否開啟智能識(shí)別功能，如果選“否”，則返回C2，繼續(xù)按預(yù)設(shè)軌跡掃描；如果選“是”，則進(jìn)入C4；[0076] 步驟(C4)是否發(fā)現(xiàn)疑似警情，如果選“否”，則返回C2，繼續(xù)按預(yù)設(shè)軌跡掃描；如果選“是”，則進(jìn)入C5；[0077] 步驟(C5)當(dāng)發(fā)現(xiàn)疑似警情，向上位機(jī)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息，同時(shí)上傳云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直夾角信息，以及鏡頭的焦距信息；[0078] 步驟(C6)與控制中心的G工S系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)疑似警情所在目標(biāo)的準(zhǔn)確位置的定位；[0079] 步驟(D)如果選擇“丙運(yùn)行到指定位置”，進(jìn)入單點(diǎn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)功能；[0080-I 步驟(D1)是否執(zhí)行到預(yù)置位指令，如果選“否”，則進(jìn)入D2；如果選“是”，則進(jìn)入D3[008、] 步驟(D2)手工輸入云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角、鏡頭焦距；[0082] 步驟(D3)云臺(tái)和鏡頭按指令運(yùn)行；[0083] 步驟(D4)根據(jù)接收的水平角度信息，云臺(tái)執(zhí)行水平旋轉(zhuǎn)到指定位置；[0084] 步驟(D5)根據(jù)接收的垂直角度信息，云臺(tái)執(zhí)行垂直旋轉(zhuǎn)到指定位置；[0085-1 步驟(D6)根據(jù)接收的變倍信息，鏡頭執(zhí)行變倍控制到指定焦距；[0086] 步驟(D7)完成單點(diǎn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)。[0087]本實(shí)用新型的主要功能在于以下幾個(gè)方面1)可聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距為了使監(jiān)控范圍內(nèi)各區(qū)域獲取的視頻圖像都能達(dá)到清晰可辨的水平，同時(shí)能精確 測(cè)算目標(biāo)的地理位置，除了需要對(duì)云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直俯仰角進(jìn)行預(yù)設(shè)置之外，還需要 對(duì)鏡頭的焦距進(jìn)行預(yù)設(shè)置。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭焦距的控制，在云臺(tái)內(nèi)增加鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、鏡頭控制單元和 鏡頭焦距限位檢測(cè)模塊，通過該設(shè)計(jì)，任意鏡頭均可搭載于云臺(tái)之上，無(wú)需進(jìn)行電路改造即 可實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭焦距的控制和獲取。2)可設(shè)置云臺(tái)預(yù)置位和鏡頭預(yù)置位本實(shí)用新型通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)的馬達(dá)發(fā)送脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和鏡頭焦距的調(diào) 節(jié)，云臺(tái)除了可以控制和獲取自身的水平轉(zhuǎn)角和垂直俯仰角之外，還可以聯(lián)動(dòng)控制鏡頭的 焦距。這樣，云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角、鏡頭的焦距這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的精確預(yù)設(shè)置變?yōu)?可能，一改市場(chǎng)上同類產(chǎn)品不能精確預(yù)置這三個(gè)參數(shù)的弱點(diǎn)。3)可設(shè)置多條運(yùn)行軌跡通過控制中心對(duì)云臺(tái)運(yùn)行軌跡的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)置，設(shè)置好的預(yù)置位可以保存 在中央處理單元上，多個(gè)目標(biāo)的預(yù)置位串聯(lián)，可形成一條運(yùn)行軌跡。當(dāng)云臺(tái)不間斷工作時(shí)，就可以按照設(shè)置好的軌跡(參數(shù))運(yùn)行。此外，根據(jù)不同時(shí) 間段目標(biāo)監(jiān)控范圍的特點(diǎn)，可以設(shè)置不同的軌跡。4)目標(biāo)精確定位本實(shí)用新型該功能的實(shí)現(xiàn)，需要與監(jiān)控中心的GIS地理信息系統(tǒng)結(jié)合。通過三維 目標(biāo)定位方式，可以精確定位目標(biāo)的地理位置。當(dāng)需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位時(shí)，根據(jù)當(dāng)前云臺(tái)的緯度，經(jīng)度，海拔高度，結(jié)合云臺(tái)實(shí)時(shí) 反饋的云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直夾角，以及鏡頭的焦距，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，精確測(cè)算出 目標(biāo)的具體位置。5)單點(diǎn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在調(diào)度指揮時(shí)，經(jīng)常需要使用單點(diǎn)目標(biāo)瞄準(zhǔn)功能。系統(tǒng)可以 選擇一個(gè)預(yù)置位，或手工輸入云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直夾角，以及鏡頭焦距，云臺(tái)便會(huì)聯(lián)動(dòng)鏡 頭按參數(shù)運(yùn)行，鎖定目標(biāo)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面1)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)有別于高速球等攝像系統(tǒng)，通過對(duì)馬達(dá)發(fā)送脈沖來(lái)控制云臺(tái)的 旋轉(zhuǎn)和鏡頭焦距的調(diào)節(jié)，可以精確預(yù)置云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角、鏡頭的焦距這三個(gè)關(guān) 鍵參數(shù)。2)預(yù)置位高達(dá)2048個(gè)為提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度，中央處理單元采用13位精度芯片，在理 論上使云臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度達(dá)到0. 00125°，使云臺(tái)可以設(shè)置的預(yù)置位個(gè)數(shù)高達(dá)2048個(gè)。3)定點(diǎn)成像清晰通過對(duì)云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角、鏡頭的焦距這三個(gè)關(guān)鍵 參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)置，使得監(jiān)控范圍內(nèi)各重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域和遠(yuǎn)處的目標(biāo)均可通過鏡頭變倍以獲得 相對(duì)較大的清晰圖像。4)安裝簡(jiǎn)便由于云臺(tái)搭載設(shè)備的相關(guān)電路全部通過云臺(tái)，并通過防雷保護(hù)單元 的處理，使得前端設(shè)備安裝簡(jiǎn)便、安全可靠。[0106]5)維護(hù)成本低一般情況下，云臺(tái)最容易出現(xiàn)故障的地方出現(xiàn)在電路板。市場(chǎng)上 的同類產(chǎn)品，需要將云臺(tái)從高處卸下，然后運(yùn)回公司維修，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，且維修期間，監(jiān)控范圍 處于無(wú)監(jiān)控狀態(tài)。本云臺(tái)采用的背面開窗設(shè)計(jì)，可方便地更換電路板，有效地降低維護(hù)成 本。歸納上述，本發(fā)明是以實(shí)際應(yīng)用作為基礎(chǔ)參量，以上所述并非用以限定本發(fā)明。本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更多的更動(dòng)與潤(rùn)飾，以保證 本發(fā)明能更有效地解決不同行業(yè)用戶的個(gè)性化需求。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以后附的 權(quán)利要求范圍所界定為準(zhǔn)。
9
權(quán)利要求一種能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，包括殼體、水平底板(A)及垂直立盤(B)，垂直立盤安裝在水平地盤上；在水平底盤(A)上安裝有能夠帶動(dòng)垂直立盤水平旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)，在垂直立盤上具有能夠帶動(dòng)搭載攝像機(jī)的安裝臂完成垂直仰角改變的垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)；其特征在于在云臺(tái)上安裝有中央處理單元(U01)，由中央處理單元分別通過水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及垂直電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)及垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；中央處理單元(U01)分別通過光耦電路采集設(shè)置在水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)的水平原點(diǎn)檢測(cè)光電開關(guān)(1)發(fā)出的信息、采集設(shè)置在垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)的垂直上限位檢測(cè)光電開關(guān)(4)及垂直下限位檢測(cè)光電開關(guān)(5)發(fā)出的信息；及通過鏡頭限位檢測(cè)接口采集來(lái)自數(shù)字鏡頭中的位置開關(guān)發(fā)出的信息并記錄對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角和鏡頭焦距的參數(shù)，或/和中央處理單元(U01)通過模擬鏡頭預(yù)置采集接口及A/D轉(zhuǎn)換電路采集來(lái)自模擬鏡頭中的位置開關(guān)發(fā)出的信息；在云臺(tái)上設(shè)置有數(shù)字鏡頭控制接口或/和模擬鏡頭控制接口，中央處理單元(U01)通過數(shù)字鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路與數(shù)字鏡頭控制接口連接，或/和通過模擬鏡頭驅(qū)動(dòng)電路與模擬鏡頭控制接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，其特征是在垂直立 盤(B)上設(shè)置有包含有中央處理單元(UOl)及其外圍電路的電路板的插槽(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，其特征是所述數(shù)字 鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)非門驅(qū)動(dòng)單元及鏡頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)字鏡頭控制接口連接構(gòu)成； 所述模擬鏡頭的驅(qū)動(dòng)電路由另一非門驅(qū)動(dòng)單元及繼電器與模擬鏡頭控制接口連接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，其特征是中央處理 單元(UOl)通過總線驅(qū)動(dòng)單元(UlO)、一個(gè)非門驅(qū)動(dòng)單元及繼電器組與輔助控制輸出接口 連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，其特征是中央處理 單元(UOl)與看門狗(U02)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距的重型數(shù)字云臺(tái)，其特征是在云臺(tái)的 殼體背面還設(shè)置有可開閉的維護(hù)窗。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能自動(dòng)控制和獲取云臺(tái)自身的水平轉(zhuǎn)角、垂直俯仰角，并能聯(lián)動(dòng)控制和獲取搭載攝像機(jī)鏡頭焦距等參數(shù)的重型數(shù)字云臺(tái)。在云臺(tái)上安裝有中央處理單元，控制水平及垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)；中央處理單元分別通過光耦采集水平原點(diǎn)檢測(cè)光電開關(guān)、垂直上下限位檢測(cè)光電開關(guān)及鏡頭位置開關(guān)發(fā)出的信息并記錄對(duì)應(yīng)的水平轉(zhuǎn)角、垂直夾角和鏡頭焦距；在云臺(tái)上設(shè)置有數(shù)字鏡頭控制接口或/和模擬鏡頭控制接口等。由于在云臺(tái)內(nèi)增加了對(duì)鏡頭的控制功能，使云臺(tái)可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)云臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)及對(duì)鏡頭變焦的精確控制。具有可聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距、可設(shè)置云臺(tái)預(yù)置位和鏡頭預(yù)置位、可設(shè)置多條運(yùn)行軌跡、目標(biāo)精確定位、成像清晰、安裝方便、維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N5/225GK201742474SQ20102012051
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者陳秀祥 申請(qǐng)人:陳秀祥