CN103744256B - 实现360度可调摄像机的旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现摄像机360度可调的旋转装置。俯仰机构安装在偏航机构上，两个基线调节机构安装在俯仰机构两侧，基线调节机构安装有摄像机；偏航电机偏心安装在底座支撑支架上，并经偏航减速器与小齿轮连接，旋转轴的内齿轮与小齿轮啮合，旋转轴与俯仰支撑支架固接；俯仰电机与蜗杆连接，蜗轮与两侧基线调节机构的基线调节支撑支架固定连接；基线调节支撑支架内设有直线导轨，摄像机连接在直线导轨上并沿直线导轨移动，包装壳上的连接销孔与基线调节支撑支架的定位销孔通过弹簧定位销连接。本发明的摄像机调节范围广，能从不同角度进行拍摄，使用效益好；体积重量较小，方便携带使用；具有使用方便、通用性强、互换性好的优点。

Description

实现360度可调摄像机的旋转装置

技术领域

本发明涉及一种摄像机的旋转装置，尤其是涉及一种实现摄像机360度可调的旋转装置。

背景技术

随着电子技术的发展，照相与摄像技术越来越普及到每一个家庭并为我们提供视觉信息。同时对于一般普通摄像机对于拍摄角度与拍摄中的抖动都没法很好的处理，经常出现拍摄效果不和谐及图像或者录像模糊的现象，360°可调摄像机的出现为很好的解决拍摄角度与拍摄稳定性提供了依据。同时在影视录制与自动控制方面，摄像过程中需要及时、有效的视觉信息提供支持，从而为家庭控制自由拍摄、高清晰影视制作提供有力条件。

目前现有的摄像机旋转装置存在以下问题：现有的摄像机调节范围不够广，使用性能差，不同角度拍摄受到限制，体积庞大，重量过大。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明提出了一种实现摄像机360度可调的旋转装置，可根据使用方式特点随意更换不同像素摄像机、拍摄角度，以及防止抖动等特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明装置包括偏航机构、俯仰机构和两个结构相同的基线调节机构；俯仰机构安装在偏航机构上，两个基线调节机构安装在俯仰机构两侧，两个基线调节机构上各安装有摄像机。

所述的偏航机构包括底座、偏航减速器、底座支撑支架、旋转轴、小齿轮、内齿轮和偏航电机；底座上端向上延伸固定设有底座支撑支架，偏航电机的主轴与偏航减速器连接，偏航减速器偏心安装在底座支撑支架上，偏航减速器上端与小齿轮连接，旋转轴旋转连接在底座支撑支架外周围，旋转轴上端内圈设有内齿轮，小齿轮与内齿轮相啮合，旋转轴上端与俯仰机构下端的俯仰支撑支架连接；

所述的俯仰机构包括蜗杆、俯仰减速器、蜗轮、俯仰电机、蜗轮外壳和俯仰支撑支架；俯仰电机主轴与俯仰减速器连接，俯仰减速器与蜗杆连接，蜗杆安装在俯仰支撑支架内，蜗杆与蜗轮形成蜗轮蜗杆连接，蜗轮外套有蜗轮外壳，蜗轮与两侧基线调节机构的基线调节支撑支架固定连接；

所述的基线调节机构包括沿蜗轮轴向方向延伸的基线调节支撑支架、弹簧定位销和直线导轨；基线调节支撑支架内设有平行于基线调节支撑支架的直线导轨，摄像机安装在包装壳上，包装壳连接在直线导轨上并沿直线导轨移动，包装壳上设有连接销孔，基线调节支撑支架上顶面设有一排沿蜗轮轴向方向且间隔均布的定位销孔，连接销孔与定位销孔通过弹簧定位销连接。

在所述的旋转轴和所述的底座之间安装有一圈磁环，磁环外侧连接有偏航测量器。

所述的蜗轮的一侧设有俯仰测试器，俯仰测试器与蜗轮外壳固定连接。

所述的包装壳的底面通过滑块连接在直线导轨上并沿直线导轨移动。

所述的蜗轮通过铜环与两侧基线调节机构的基线调节支撑支架固定连接。

本发明的有益效果是：

本发明的摄像机调节范围广，使用效益好；同时能从不同角度进行拍摄。因此本发明具有使用方便，通用性强，互换性好的优点，体积和重量较小，方便了摄影摄像爱好者携带使用。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明偏航机构的结构示意图。

图3为本发明俯仰机构的结构示意图。

图4为本发明一侧的基线调节机构的俯视示意图。

图中：1、摄像机，2、偏航机构，3、俯仰机构，4、基线调节机构，5、底座，6、偏航测量器，7、旋转轴，8、小齿轮，9、内齿轮，10、偏航电机，11、蜗杆，12、蜗轮，13、俯仰测试器，14、俯仰电机，15、定位销孔，16、基线调节支撑支架，17、直线导轨，18、蜗轮外壳，19、底座支撑支架，20、俯仰支撑支架，21、磁环。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明装置包括偏航机构2、俯仰机构3和两个结构相同的基线调节机构4；俯仰机构3安装在偏航机构2上，两个基线调节机构4安装在俯仰机构3两侧，两个基线调节机构4上个安装有摄像机1。

如图2所示，所述的偏航机构2包括底座5、偏航减速器、底座支撑支架19、旋转轴7、小齿轮8、内齿轮9和偏航电机10；底座5上端向上延伸固定设有底座支撑支架19，偏航电机10的主轴与偏航减速器连接，偏航减速器偏心安装在底座支撑支架19上顶面上，偏航减速器上端与小齿轮8连接，旋转轴7旋转连接在底座支撑支架19外周围，旋转轴7中空呈圆筒形，旋转轴7上端内圈设有内齿轮9，小齿轮8与内齿轮9相啮合，旋转轴7上端与俯仰机构3下端的俯仰支撑支架20固定连接；向上延伸的底座支撑支架19与底座5内壁固定连接，偏航电机10、偏航减速器和小齿轮8整体均位于底座支撑支架19的偏心位置。

如图3所示，所述的俯仰机构3包括蜗杆11、俯仰减速器、蜗轮12、俯仰电机14、蜗轮外壳18和俯仰支撑支架20；俯仰电机14主轴与俯仰减速器连接，俯仰减速器通过联轴器与蜗杆11连接，蜗杆11通过轴承支撑安装在俯仰支撑支架20内，蜗杆11与蜗轮12形成蜗轮蜗杆连接，蜗轮12外套有蜗轮外壳18，蜗轮12与两侧基线调节机构4的基线调节支撑支架16固定连接；

如图4所示，所述的基线调节机构4包括沿蜗轮12轴向方向延伸的基线调节支撑支架16、弹簧定位销和直线导轨17；基线调节支撑支架16内设有平行于基线调节支撑支架16的直线导轨17，摄像机1安装在包装壳内，摄像机1的镜头从包装壳内伸出，包装壳连接在直线导轨17上并沿直线导轨17移动，包装壳上设有连接销孔，基线调节支撑支架16上顶面设有一排沿蜗轮12轴向方向且间隔均布的定位销孔15，连接销孔与定位销孔15通过弹簧定位销连接。

在所述的旋转轴7和所述的底座5之间安装有一圈磁环21，磁环21外侧连接有偏航测量器6。

所述的蜗轮12的一侧设有俯仰测试器13，俯仰测试器13与蜗轮外壳18固定连接。

所述的包装壳的底面通过滑块连接在直线导轨17上并沿直线导轨17移动。

所述的蜗轮12通过铜环与两侧基线调节机构4的基线调节支撑支架16固定连接。

俯仰测试器、偏航测量器均可采用德国steute公司生产的型号为HS Si4磁性传感器。

本发明的摄像机可根据自己的喜好随意更改，机构主要零部件之间通过螺纹连接，拆卸简单，当某一部件出现问题，方便更换，互换性好。

本发明装置总体体积在200mm*200mm*200mm左右，底座、包装壳、基线调节支撑支架等均使用铝镁合金，部分零件比如基线调节支撑支架、底座支撑支架等为轻量化设计，体积重量小，方便携带通用性强。

本发明在具备对采样监视摄像机支持能力的同时，能够确保采样监视摄像机之间的间距位置关系和采样摄像机相对机架的位置关系可调。即采样监视摄像机云台能够实现偏航、俯仰、基线调节三个运动。

偏航机构2：偏航电机10经减速器带动小齿轮8旋转，小齿轮8与内齿轮9相对运动进而带动旋转轴7旋转实现偏航运动，从而实现俯仰机构3和基线调节机构4绕X轴±90°旋转。

偏航运动是通过电机带动齿轮实现的。偏航电机配合减速器固定在支座上，减速器输出轴与小齿轮固连，大齿轮为内齿齿轮，大齿轮与旋转轴连，而旋转轴与俯仰机构的支撑支架固连，电机旋转带动大小齿轮相对运动，从而实现对摄像机的偏航±90°的运动。

俯仰机构3：俯仰电机14提供转速和扭矩；减速器降低转速，输出额定功率；蜗轮12和蜗杆11传递运动和进一步的减速，蜗轮外壳起到对蜗轮蜗杆机构防尘的作用。俯仰机构在笛卡尔坐标系Y-Z平面中运动，运动角度在以水平线为零刻度线的+90 º至-90 º范围内，由于运动角度限定，采用蜗轮蜗杆运动，摄像机活动支架与蜗轮12相固连，实现同步运动，从而实现Y-Z平面中运动，以期达到±90°的灵活调节，最终实现基线调节机构4绕Ｙ轴±90°旋转。

俯仰机构采用电机＋蜗轮蜗杆的传动方式实现绕轴线俯仰±90°。电机安装在支撑支架上，减速器输出轴与蜗杆固连，电机旋转带动蜗杆旋转，蜗杆旋转驱动蜗轮旋转，蜗轮带动整个基线调节机构做俯仰运动。基线调节机构支撑架与俯仰运动机架在中间位置形成转动副，以支撑基线调节机构。俯仰运动角速度可在0.1º-5°/s，转角精度高，选取电机作为动力源，电机配装减速器与电机之间、蜗轮蜗杆传动之间有确切的传动比，以此实现精确控制。

基线调节机构4：摄像机安装在包装壳内，滑块和弹簧定位销安装在摄像机外包装壳上，摄像机通过滑块与导轨配合实现直线移动，通过弹簧定位销和定位销孔15的配合进而实现对摄像机的定位，从而实现摄像机间距的可控调节。

两摄像机之间的距离调节是通过直线导轨导向，弹簧定位销定位来实现。直线导轨安装在支撑支架上，导轨滑块与摄像机的外包装壳固连，而定位销孔的距离一定，通过手动调节两摄像机定位销间的距离从而实现摄像机的基线距离调节。

结合图1～图4，本发明的具体实施工作过程如下：先选定摄像机，通过手动调节两摄像机定位销间的距离从而实现摄像机的基线距离调节，通过控制俯仰电机调节俯仰机构转动到合适角度，控制偏航电机带动偏航机构转到合适位置，然后通过安装好的摄像机来摄取周围录像。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种实现360度可调摄像机的旋转装置，其特征在于：包括偏航机构（2）、俯仰机构（3）和两个结构相同的基线调节机构（4）；俯仰机构（3）安装在偏航机构（2）上，两个基线调节机构（4）安装在俯仰机构（3）两侧，两个基线调节机构（4）上各安装有摄像机（1）；

所述的偏航机构（2）包括底座（5）、偏航减速器、底座支撑支架（19）、旋转轴（7）、小齿轮（8）、内齿轮（9）和偏航电机（10）；底座（5）上端向上延伸固定设有底座支撑支架（19），偏航电机（10）的主轴与偏航减速器连接，偏航减速器偏心安装在底座支撑支架（19）上，偏航减速器上端与小齿轮（8）连接，旋转轴（7）旋转连接在底座支撑支架（19）外周围，旋转轴（7）上端内圈设有内齿轮（9），小齿轮（8）与内齿轮（9）相啮合，旋转轴（7）上端与俯仰机构（3）下端的俯仰支撑支架（20）连接；

所述的俯仰机构（3）包括蜗杆（11）、俯仰减速器、蜗轮（12）、俯仰电机（14）、蜗轮外壳（18）和俯仰支撑支架（20）；俯仰电机（14）主轴与俯仰减速器连接，俯仰减速器与蜗杆（11）连接，蜗杆（11）安装在俯仰支撑支架（20）内，蜗杆（11）与蜗轮（12）形成蜗轮蜗杆连接，蜗轮（12）外套有蜗轮外壳（18），蜗轮（12）与两侧基线调节机构（4）的基线调节支撑支架（16）固定连接；

所述的基线调节机构（4）包括沿蜗轮（12）轴向方向延伸的基线调节支撑支架（16）、弹簧定位销和直线导轨（17）；基线调节支撑支架（16）内设有平行于基线调节支撑支架（16）的直线导轨（17），摄像机（1）安装在包装壳上，包装壳连接在直线导轨（17）上并沿直线导轨（17）移动，包装壳上设有连接销孔，基线调节支撑支架（16）上顶面设有一排沿蜗轮（12）轴向方向且间隔均布的定位销孔（15），连接销孔与定位销孔（15）通过弹簧定位销连接；

在所述的旋转轴（7）和所述的底座（5）之安装有一圈磁环（21），磁环（21）外侧连接有偏航测量器（6）；

所述的蜗轮（12）的一侧设有俯仰测试器（13），俯仰测试器（13）与蜗轮外壳（18）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种实现360度可调摄像机的旋转装置，其特征在于：所述的包装壳的底面通过滑块连接在直线导轨（17）上并沿直线导轨（17）移动。

3.根据权利要求1所述的一种实现360度可调摄像机的旋转装置，其特征在于：所述的蜗轮（12）通过铜环与两侧基线调节机构（4）的基线调节支撑支架（16）固定连接。