攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，包括主控箱模塊、攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊、傳感器模塊和工作站，傳感器模塊設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊上，主控箱模塊與傳感器模塊相連，控制傳感器模塊采集攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)信息，主控箱模塊與工作站相連，解析工作站發(fā)出的同步信號(hào)，向工作站同步傳輸目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信息。本發(fā)明利用多方位多角度傳感器綜合來(lái)測(cè)試機(jī)械手臂式云臺(tái)的姿態(tài)信息，供電系統(tǒng)采用攝像機(jī)的12V直流電壓供電、小巧的主控箱模塊可加固安裝于攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊之上，更加利于復(fù)雜工作環(huán)境的拍攝。
【專利說(shuō)明】攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試在很多領(lǐng)域都有涉及，諸如安防、監(jiān)控、機(jī)器人視覺系統(tǒng)圖像處理等?，F(xiàn)有的機(jī)械的定位方法大多是用于監(jiān)控和安防系統(tǒng)，其研究只針對(duì)PTZ監(jiān)控?cái)z像機(jī)，即只控制采集Pan (橫搖)、Tilt (俯仰)和Zoom(焦距)三個(gè)指標(biāo)，對(duì)于虛擬3D攝像機(jī)云臺(tái)的復(fù)雜的機(jī)械手臂動(dòng)作是完全不夠的。虛擬3D合成領(lǐng)域現(xiàn)有的通用技術(shù)是通過(guò)人的肉眼觀測(cè)、人為地控制虛擬物體的移動(dòng)，這種方法雖然也能達(dá)到在實(shí)際拍攝中加插虛擬物體的目的，但是由于人眼分辨率的問題，難以保證其精度，導(dǎo)致的結(jié)果便是拍攝出的畫面中虛擬物體顯得很不真實(shí)。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利CN103024276A公開了一種云臺(tái)攝像機(jī)的定位、變焦方法，該方法不需要安裝傳感器，不需要對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)做機(jī)械改動(dòng)，只需將拍攝畫面上傳至計(jì)算機(jī)做圖像處理，但是該種方法不能識(shí)別出一些特殊圖像，對(duì)于復(fù)雜圖像處理需要時(shí)間較長(zhǎng)，同步問題有待解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高精度的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，包括主控箱模塊、攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊、傳感器模塊和工作站；所述傳感器模塊設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊上，主控箱模塊與傳感器模塊相連，控制傳感器模塊采集攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)信息，主控箱模塊與工作站相連，解析工作站發(fā)出的同步信號(hào)，向工作站同步傳輸目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信息。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:(I)本發(fā)明利用同步信號(hào)解析模塊使主控箱與工作站實(shí)現(xiàn)同步傳輸數(shù)據(jù)，使圖像合成過(guò)程不丟失一幀數(shù)據(jù)；(2)本發(fā)明利用多方位多角度傳感器綜合來(lái)測(cè)試機(jī)械手臂式云臺(tái)的姿態(tài)信息，經(jīng)過(guò)算法實(shí)現(xiàn)不同傳感器之間的信息疊加處理；(3)本發(fā)明的高精度傳感器使單個(gè)傳感器靜態(tài)精度達(dá)到0.001度、動(dòng)態(tài)精度達(dá)到0.005度，對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)實(shí)現(xiàn)高精度定位；(4)本發(fā)明的供電系統(tǒng)采用攝像機(jī)的12V直流電壓供電，適用于不同的工作環(huán)境；(5)本發(fā)明小巧的主控箱模塊固定安裝于攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊之上，更加利于復(fù)雜工作環(huán)境的拍攝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0007]圖1是本發(fā)明的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)原理圖。
[0008]圖2是本發(fā)明的攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖3是本發(fā)明的主控箱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4是本發(fā)明的主控電路板組成結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0011]結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，包括主控箱模塊1、攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊2、傳感器模塊3和工作站4 ;所述傳感器模塊設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊2上，主控箱模塊I與傳感器模塊3相連，控制傳感器模塊3采集攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)信息，主控箱模塊I與工作站4相連，解析工作站4發(fā)出的同步信號(hào)，向工作站4同步傳輸目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信肩、O
[0012]結(jié)合圖2、圖3和圖4,所述攝像機(jī)z?臺(tái)系統(tǒng)I旲塊2包括攝像機(jī)2 - 2、攝像機(jī)z?臺(tái)
2- 3、云臺(tái)搖臂2 - 4和云臺(tái)腳架2 - 5，云臺(tái)搖臂2 - 4的底端設(shè)置在云臺(tái)腳架2 - 5上，攝像機(jī)云臺(tái)2 - 3設(shè)置在云臺(tái)搖臂2 - 4的頂端，攝像機(jī)2 - 2設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)上；所述主控箱模塊I包括主控電路板5、電壓轉(zhuǎn)換模塊6和同步信號(hào)解析模塊7 ;所述主控電路板5包括主控芯片模塊5 - 1、傳感器采集模塊5 - 2，所述主控芯片模塊5 -1控制傳感器采集模塊
5- 2采集傳感器信息；攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊2中的攝像機(jī)2 - 2與主控箱模塊I中的電壓轉(zhuǎn)換模塊6相連，攝像機(jī)2 - 2輸出的直流電壓經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊6轉(zhuǎn)換后為主控箱模塊I和傳感器模塊3供電；同步信號(hào)解析模塊7的輸入端與工作站4的輸出端相連，同步信號(hào)解析模塊7的輸出端與主控電路板5相連，對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行解析與鎖存后向主控電路板5發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，主控電路板5的輸出端與工作站4相連，將目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信息傳輸給工作站4。
[0013]所述傳感器模塊3包括第一傳感器3 -1、第二傳感器3 -2、第三傳感器3 -3、第四傳感器3 - 4、第五傳感器3-5和第六傳感器3-6,上述6個(gè)傳感器的輸出端均與傳感器米集模塊5 - 2連接；所述第一傳感器3 -1和第二傳感器3 - 2均通過(guò)3D打印的齒輪嚙合于攝像機(jī)2 - 2的攝像機(jī)鏡頭2 -1上，用于測(cè)試攝像機(jī)2 - 2的焦點(diǎn)與焦距；所述第三傳感器
3- 3設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)2 - 3內(nèi)部，用于測(cè)量攝像機(jī)云臺(tái)2 - 3橫搖；所述第四傳感器3 - 4設(shè)在攝像機(jī)云臺(tái)邊側(cè)，用于測(cè)量攝像機(jī)云臺(tái)的俯仰，所述第五傳感器3 - 5設(shè)置在云臺(tái)搖臂上，用于測(cè)量云臺(tái)搖臂的俯仰；所述第六傳感器3 -6設(shè)置在云臺(tái)腳架內(nèi)，用于測(cè)量云臺(tái)腳架的橫搖。
[0014]6個(gè)傳感器均通過(guò)航空頭與傳感器采集模塊5 - 2連接。
[0015]所述第一傳感器3 -1和第二傳感器3 - 2均為基于差分信號(hào)傳輸?shù)膫鞲衅?所述第三傳感器3 - 3為絕對(duì)式光電傳感器，所述第四傳感器3 - 4和第五傳感器3 - 5均為羅盤傳感器，所述第六傳感器3 - 6為基于SSI傳輸協(xié)議的傳感器。
[0016]所述同步信號(hào)解析模塊7采用的芯片是CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件。
[0017]所述攝像機(jī)2 - 2輸出的直流電壓為12V直流電壓。
[0018]所述主控箱模塊I與工作站4通過(guò)串行接口連接。
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]結(jié)合圖1，一種攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，包括主控箱模塊1、攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊2、傳感器模塊3和工作站4，其中:傳感器模塊3與攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊2連接，主控箱模塊I與傳感器模塊3串聯(lián)控制采集攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)信息，主控箱模塊I與工作站4串聯(lián)傳輸目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信息。
[0022]主控箱模塊I包括主控電路板5、電壓轉(zhuǎn)換模塊6和同步信號(hào)解析模塊7，其中電壓轉(zhuǎn)換模塊6與主控電路板5和同步信號(hào)解析模塊7連接以提供工作電壓，同步信號(hào)解析模塊7與主控電路板5連接以提供同步信號(hào)。
[0023]結(jié)合圖2，攝像機(jī)z?臺(tái)系統(tǒng)t旲塊2包括:攝像機(jī)鏡頭2-1、攝像機(jī)2-2、攝像機(jī)z?臺(tái)2-3、云臺(tái)搖臂2-4和云臺(tái)腳架2-5，其中云臺(tái)腳架2-5設(shè)置在地面上，云臺(tái)搖臂2_4底端安裝于云臺(tái)腳架2-5上，可實(shí)現(xiàn)O?360度橫搖和O?90度俯搖，攝像機(jī)云臺(tái)2_3安裝于云臺(tái)搖臂2-4頂端,可實(shí)現(xiàn)O?360度橫搖和O?90度俯搖,攝像機(jī)2_1安裝于攝像機(jī)云臺(tái)
2-3上，攝像機(jī)鏡頭2-1安裝于攝像機(jī)2-2上，可實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)與焦距的推拉。
[0024]電壓轉(zhuǎn)換模塊6與攝像機(jī)云臺(tái)模塊2的攝像機(jī)2-2相連將攝像機(jī)云臺(tái)模塊2提供的12V直流電壓轉(zhuǎn)換為主控電路板5和傳感器模塊3所需的工作電壓。
[0025]結(jié)合圖3，同步信號(hào)解析模塊7與工作站4相連用于分離出工作站4發(fā)出的視頻信號(hào)中的同步信號(hào)并向主控電路板發(fā)出向工作站4同步發(fā)送攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)信息的信號(hào)。
[0026]結(jié)合圖4，主控電路板5包括主控芯片模塊5 - 1、傳感器采集模塊5 - 2，其中主控芯片模塊5 -1與傳感器采集模塊5 - 2連接控制采集傳感器信息。
[0027]傳感器模塊3包括第一傳感器3 -1、第二傳感器3 -2、第三傳感器3 -3、第四傳感器3 - 4、第五傳感器3-5和第六傳感器3-6,上述6個(gè)傳感器的輸出端均通過(guò)航空頭與傳感器采集模塊5 - 2連接；所述第一傳感器3 -1和第二傳感器3 - 2均通過(guò)3D打印的齒輪嚙合于攝像機(jī)2 - 2的攝像機(jī)鏡頭2 -1上，用于測(cè)試攝像機(jī)2 - 2的焦點(diǎn)與焦距；所述第三傳感器3 - 3設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)2 - 3內(nèi)部，用于測(cè)量攝像機(jī)云臺(tái)2 - 3橫搖；所述第四傳感器3 - 4設(shè)在攝像機(jī)云臺(tái)邊側(cè)，用于測(cè)量攝像機(jī)云臺(tái)的俯仰，所述第五傳感器3 - 5設(shè)置在云臺(tái)搖臂上，用于測(cè)量云臺(tái)搖臂的俯仰；所述第六傳感器3-6設(shè)置在云臺(tái)腳架內(nèi)，用于測(cè)量云臺(tái)腳架的橫搖。
[0028]第一傳感器3 - 1、第二傳感器3 - 2為基于差分信號(hào)傳輸?shù)脑隽渴焦怆妭鞲衅?第三傳感器3 - 3為18位絕對(duì)式光電傳感器,第四傳感器3-4和第五傳感器3-5均為基于三陀螺儀修正的羅盤傳感器，第六傳感器3 - 6為基于SSI傳輸協(xié)議的傳感器。
[0029]上電后，電壓轉(zhuǎn)換模塊6將攝像機(jī)2 - 2的12V電壓轉(zhuǎn)換成各模塊的工作電壓，各模塊開始工作，攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊2組成的機(jī)械手臂在動(dòng)作的過(guò)程中，各模塊的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，此變化被安裝于其上的傳感器模塊3感受到并被主控箱I中的主控電路板5控制采集，主控電路板5對(duì)傳感器模塊3的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后根據(jù)Free - d協(xié)議打包成工作站4所需格式，待接收到同步信號(hào)解析模塊7發(fā)出的同步傳輸數(shù)據(jù)指令后，向工作站4發(fā)送云臺(tái)姿態(tài)信息，工作站4根據(jù)云臺(tái)姿態(tài)信息合成虛擬3D圖像。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括主控箱模塊(I)、攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊(2)、傳感器模塊(3)和工作站(4);所述傳感器模塊設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊(2)上，主控箱模塊(I)與傳感器模塊(3)相連，控制傳感器模塊(3)采集攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)信息，主控箱模塊⑴與工作站⑷相連，解析工作站⑷發(fā)出的同步信號(hào)，向工作站⑷同步傳輸目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊⑵包括攝像機(jī)(2-2)、攝像機(jī)云臺(tái)(2-3)、云臺(tái)搖臂(2-4)和云臺(tái)腳架(2_5)，云臺(tái)搖臂(2-4)的底端設(shè)置在云臺(tái)腳架(2-5)上，攝像機(jī)云臺(tái)(2-3)設(shè)置在云臺(tái)搖臂(2-4)的頂端，攝像機(jī)(2-2)設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)上；所述主控箱模塊(I)包括主控電路板(5)、電壓轉(zhuǎn)換模塊(6)和同步信號(hào)解析模塊(7);所述主控電路板(5)包括主控芯片模塊(5-1)、傳感器采集模塊(5-2)，所述主控芯片模塊(5-1)控制傳感器采集模塊(5-2)采集傳感器信息；攝像機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)模塊(2)中的攝像機(jī)(2-2)與主控箱模塊(I)中的電壓轉(zhuǎn)換模塊(6)相連，攝像機(jī)(2-2)輸出的直流電壓經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊(6)轉(zhuǎn)換后為主控箱模塊(I)和傳感器模塊(3)供電；同步信號(hào)解析模塊(7)的輸入端與工作站(4)的輸出端相連，同步信號(hào)解析模塊(7)的輸出端與主控電路板(5)相連，對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行解析與鎖存后向主控電路板(5)發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，主控電路板(5)的輸出端與工作站(4)相連，將目標(biāo)云臺(tái)姿態(tài)信息傳輸給工作站(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2任意一項(xiàng)所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊(3)包括第一傳感器(3-1)、第二傳感器(3-2)、第三傳感器(3-3)、第四傳感器(3-4)、第五傳感器(3-5)和第六傳感器(3-6),上述6個(gè)傳感器的輸出端均與傳感器米集模塊(5-2)連接；所述第一傳感器(3-1)和第二傳感器(3-2)均通過(guò)3D打印的齒輪嚙合于攝像機(jī)(2-2)的攝像機(jī)鏡頭(2-1)上，用于測(cè)試攝像機(jī)(2-2)的焦點(diǎn)與焦距；所述第三傳感器(3-3)設(shè)置在攝像機(jī)云臺(tái)(2-3)內(nèi)部，用于測(cè)量攝像機(jī)云臺(tái)(2-3)橫搖；所述第四傳感器(3-4)設(shè)在攝像機(jī)云臺(tái)邊側(cè)，用于測(cè)量攝像機(jī)云臺(tái)的俯仰，所述第五傳感器(3-5)設(shè)置在云臺(tái)搖臂上，用于測(cè)量云臺(tái)搖臂的俯仰；所述第六傳感器(3-6)設(shè)置在云臺(tái)腳架內(nèi)，用于測(cè)量云臺(tái)腳架的橫搖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，6個(gè)傳感器均通過(guò)航空頭與傳感器采集模塊(5-2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳感器(3-1)和第二傳感器(3-2)均為基于差分信號(hào)傳輸?shù)膫鞲衅?所述第三傳感器(3-3)為絕對(duì)式光電傳感器，所述第四傳感器(3-4)和第五傳感器(3-5)均為羅盤傳感器，所述第六傳感器(3-6)為基于SSI傳輸協(xié)議的傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述同步信號(hào)解析模塊(7)采用的芯片是CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)(2-2)輸出的直流電壓為12V直流電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述主控箱模塊(I)與工作站(4)通過(guò)串行接口連接。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104394316SQ201410650930
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月16日
【發(fā)明者】賈云飛, 陶衛(wèi)軍, 陳楊 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)