专利名称：相机固定装置及包括其的全景视觉系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固定装置，特别是涉及一种相机固定装置及包括其的全景视觉系统，适用于移动机器人。
背景技术：
目前，全景视觉系统被广泛应用于移动机器人领域。全景视觉系统在使用时，相机通过曲面反射镜的投影而观测到周围360°的环境图像，比普通的非全景视觉系统具有更广阔的视野范围。然而，这种全景视觉系统对于相机与反射镜的安装位置关系要求很严格，相机与反射镜必须保持一定距离，且在同一轴线上。现有技术中，直接将相机与反射镜安装在移动机器人伤，这种安装方式很容易使相机和反射镜的安装位置发生偏差，从而严重影响图像质量，使得全景视觉系统效果大打折扣。此外，带有相机位置调整功能的全景视觉系统，虽然可以根据安装情况进行调整，但对于安装人员要求极高，往往难以满足。而且，在使用过程中由于移动机器人运动中难免存在振动等情况，使得相机安装的精度难以保持。另外，对于不同的全景视觉系统，由于安装人员操作水平不同，也会直接影响相机的安装精度，造成相机与反射镜不同轴，使得不同操作者安装的全景视觉系统，效果差别很大，严重影响了全景视觉系统的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术相机与反射镜安装难度大，无法保证安装精度的缺陷，提供一种相机固定装置及包括其的全景视觉系统。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种相机固定装置，其特点在于，其包括:一下端面固接一反射镜的顶板、一支撑框架及一可调节高度的安装部件；所述顶板固定于所述支撑框架的上端面，使所述反射镜位于所述支撑框架中；所述安装部件的上端固定一相机，所述安装部件的上端与所述支撑框架的下端面固定连接，使所述相机与所述反射镜位于同一轴线上。较佳地,所述安装部件包括一安装底座和一相机固定座，所述安装底座上设置一具有内螺纹的凸台，所述相机固定座的外表面设有外螺纹，使所述相机固定座与所述安装底座螺纹连接。较佳地，所述相机固定座为一上端部直径大于下端部直径的圆柱体，所述外螺纹位于所述相机固定座的下端，所述凸台为一圆柱形空腔，使所述相机固定座的上端部外侧与所述圆柱形空腔内侧贴合；所述相机固定座的下端面上设有若干个螺纹孔，使所述相机固定座与所述安装底座螺钉锁固。较佳地，所述圆柱形空腔的下部为一个三段环形槽通孔。较佳地，所述相机固定座的上端面上开设一用于安装所述相机的安装孔，使所述相机正对所述反射镜。较佳地，所述安装孔为一方形孔，所述方形孔的四个顶角上分别开设一凹槽，所述相机固定座的侧面设有若干螺纹孔，使所述相机与所述相机固定座螺钉连接。较佳地，所述支撑框架包括一上端板、一下端板及三根固接于所述上端板和所述下端板之间的支撑柱，所述支撑柱环绕所述上端板和所述下端板的轴线均匀分布。较佳地，所述上端板和所述下端板均为一环；或者所述上端板为一中间开设一第一通孔的板，所述下端板为一中间开设一第二通孔的板，所述第一通孔与所述第二通孔相对。较佳地，所述顶板的下端面中心设置一沿轴向开设有一第三通孔的凸起部，所述凸起部的外侧与所述第一通孔内侧相贴合。较佳地，所述反射镜的下端为一曲面镜，上端设有一螺纹柱，所述螺纹柱穿过所述第三通孔使所述反射镜的上端与所述顶板贴合且固定。较佳地，所述螺纹柱和所述反射镜的上端面之间还设置有一定位柱。较佳地，所述相机固定装置还包括一贴合于所述顶板上端面的遮光板，所述遮光板的面积大于所述顶板的面积。较佳地，所述支撑柱的中间部分比两端部分细。较佳地，所述安装底座上具有一第一法兰和一第二法兰，所述下端板上的所述第二通孔内侧与所述第一法兰的外侧相贴合，且所述下端板与所述第二法兰固定连接。较佳地，所述顶板、所述支撑框架的上端面、所述支撑框架的下端面及所述安装底座依次贴合，且通过螺栓连接。本发明还提供了一种全景视觉系统，其特点在于，其包括如上所述的相机固定装置。本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。本发明的积极进步效果在于:本发明相机固定装置通过安装框架来固定对准反射镜和相机，由加工精度来保证安装精度，有效解决了相机与反射镜难以保持同轴的问题。其整体结构简单，装配方便，重量较轻，价格便宜。通过结构上的优化设计，采用该相机固定装置的全景视觉系统不受安装人员水平的影响，保证了全景视觉系统的使用效果。
图1为本发明相机固定装置的较佳实施例的装配示意图一。图2为本发明相机固定装置的较佳实施例的装配示意图二。图3为本发明相机固定装置的较佳实施例的剖视图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图1、图2及图3所示，本发明相机固定装置包括:一顶板1、一支撑框架2、一反射镜3、一相机4和一可调节高度的安装部件，顶板1、支撑框架2和所述安装部件依次固定连接。其中，反射镜3固接于顶板I的下端面，顶板I固定在支撑框架2的上端面，使反射镜3位于支撑框架2中。在所述安装部件的上端固定相机4，所述安装部件的上端与支撑框架2的下端面固定连接，使相机4与反射镜3位于同一轴线上。这样就可以保证成像效果，并且不受安装人员操作的影响。优选地，所述安装部件包括一安装底座5和一相机固定座6，在安装底座5上设置一具有内螺纹的凸台51。相应地，相机固定座6的外表面设有外螺纹，装配时将相机固定座6旋入安装底座5，使两者相互螺纹连接。其中，相机固定座6可以为一上端部61直径大于下端部62直径的圆柱体。此时,外螺纹位于相机固定座6的下端部62。进一步地，凸台51为一圆柱形空腔，使得相机固定座6的上端部61外侧与所述圆柱形空腔的内侧相互贴合。而相机固定座6的下端面上设有若干个螺纹孔63，使相机固定座6与安装底座5通过螺钉螺纹锁固。这种连接方式可以进一步锁定相机固定座6，防止相机4的位置偏移。在组装过程中，将相机固定座6旋入安装底座5的所述圆柱形空腔内，相机固定座6的上端部61外侧与所述圆柱形空腔的内壁相贴合。相机固定座6被旋入安装底座5的所述圆柱形空腔的距离可根据相机的焦距进行调整，因此相机4与反射镜3之间的距离为可调整的。特别地，所述圆柱形空腔的下部可以为一个三段环形槽通孔511 (如图3所示)。相机固定座6的上端部61与三段环形槽通孔511的上方第一段环形槽的内壁贴合，而相机固定座6的下端部62的螺纹部分与第二段环形槽的内螺纹相匹配，使下端部62部分插设至第三段环形槽内。三段环形槽通孔511的设置便于相机固定座6的装拆，在保证紧固度的基础上，减少旋紧的螺纹段，可以有效简化组装和拆卸相机固定座6。另外，在相机固定座6的上端面上开设一用于安装相机4的安装孔611，通常安装孔611为一方形孔，将相机4插设固定在安装孔611内，并且保证相机4正对反射镜3，使得相机4与反射镜3保持在同一轴线上。进一步地，在所述方形孔的四个顶角上分别开设一凹槽，将相机4插设在所述方形孔内后，再用螺钉旋入对应的凹槽内，这样可以有效防止相机4上下移动，避免发生上下位置偏移现象。特别地，还可以在相机固定座6的下端部62的侧面设置若干螺纹孔621，通过螺纹连接从侧面进一步将固定相机4固定在相机固定座6内，这样可以有效防止相机4左右移动，牢牢固定其位置，避免了任何的位置偏移现象。其中，支撑框架2包括一上端板21、一下端板23及三根固接于上端板21和下端板23之间的支撑柱22，且支撑柱22环绕上端板21和下端板23的轴线均匀分布。特别地，将支撑柱22设置为中间部分比两端部分细(如图1和图2所示)，两端宽可以有效加强支撑柱22的承重力，中间细可以尽量减少对光线的遮挡，从而提高反射镜3采集图像的完整性。本实施例中采用三根支撑柱22，且均匀分布在整个固定装置的四周，可以均匀分布支撑框架的承重，防止折弯支撑柱22。优选地，上端板21和下端板23可以均为一环；或者上端板21为一中间开设一第一通孔211的板，下端板23为一中间开设一第二通孔231的板，并且第一通孔211要与第二通孔231相对，从而保证整个固定装置组装完成后，反射镜3和相机4在同一轴线上。特别是，顶板I的下端面中心设置一沿轴向开设有一第三通孔11的凸起部12(如图2所示)，使得凸起部12的外侧与第一通孔211的内侧相贴合，从而牢牢固定反射镜3的位置，而且安装位置为唯一的，不会因为操作人员的不同而出现不同的安装位置。另外，顶板I通常采用铝板，轻质铝板可以减少对支持框架2的压力，提高所述固定装置的整体稳固性。顶板I可以为圆形，当其遮盖面大于支撑框架2的上端面时，顶板I还可以充当遮光板的作用。从成本上考虑，也可以在顶板I的上端面贴合一面积大于顶板I的面积的遮光板7，遮光板7可以采用除了铝板外，还可以采用塑胶板，从而大幅缩减成本。当然遮光板7也可以从顶板I的周边延伸出来，可以进一步缩减成本。进一步地，安装底座5上具有一第一法兰52和一第二法兰53。组装时，下端板23上的第二通孔231内侧与第一法兰52的外侧相贴合，且下端板23与第二法兰53固定连接，例如螺栓连接。第一法兰52和第二法兰53的设置可以增强连接强度，保护安装底座5免受安装磨损，而且第二通孔231与第一法兰52的套接可以提高连接的紧固度，防止在不同情况下的安装方式使支撑框架2发生偏移。此外，上述结构方便加工，且有助于提高装配精度。此外，为了得到较好的成像效果，本实施例中反射镜3的下端为一曲面镜。在反射镜3的上端设有一螺纹柱31，组装时使螺纹柱31穿过第三通孔11使反射镜3的上端与顶板I贴合且固定。优选地，还可以在螺纹柱31和反射镜3的上端面之间设置一定位柱32，使得定位柱32的外表面与第三通孔11的内表面紧密贴合并固定，有助于提高反射镜3的安装精度。此处的定位柱32可以采用圆柱或圆锥柱等便于定位的柱体。另外，在定位柱32和反射镜3的上端面之间还可以设置一紧固部件33，紧固部件33为一多棱柱，便于扳手夹紧后对反射镜3进一步紧固定位。根据上述结构的相机固定装置，其具体组装方式如下:首先，将相机4插入相机固定座6上的安装孔611内，将相机4固定在相机固定座6内。其固定的具体方式是通过安装孔611上的四个凹槽用螺钉紧固相机4，使其上下位置固定；并且在相机固定座6的侧面上由三个螺钉紧固相机4，使其左右位置固定。然后,相机固定座6沿安装底座5的轴线方向旋入其凸台51的内腔中,通过调节螺纹的旋紧度，根据相机的焦距进行调整相机固定座6旋入凸台51内腔的距离，从而实现相机与反射镜之间的距离为调整的。接着，安装底座5内腔的下部均布三段环形槽通孔511，采用螺钉穿过凸台51内腔内的三段环形槽通孔511，并旋入相机固定座6下端面上的螺纹孔63中，从而将相机固定座6拉紧到安装底座5上。这样既可实现相机4的位置调整及紧固。接着，安装底座5沿轴线方向装入支撑框架2的下端板23的第二通孔231内。此时，使得安装底座5的第二法兰53的侧面与支撑框架2的下端板23的第二通孔231内侧相贴合。再用三个螺钉穿过安装底座5的第一法兰52上的通孔，与支撑框架2的下端板23上的螺纹孔拧紧(如图2和图3所示)。接着，将顶板I插入支撑框架2的上端板21的第一通孔211内，且使顶板I中心的凸起部12的外侧与第一通孔211内侧相贴合，再通过三个螺钉穿过支撑框架2的上端板21和顶板I上的螺纹孔，将顶板I和支撑框架2贴合紧固在一起。其次，将反射镜3沿顶板I的轴线方向插入顶板I中，反射镜3后端的螺纹柱31穿过顶板I中心的第三通孔11，由螺母进行锁紧固定。最后，在遮光板7上围绕轴线均布三个螺纹孔，其位置与顶板I上的三个螺纹孔相对，通过三个螺钉将遮光板7与顶板I贴合紧固在一起。这样就完成了整个相机固定装置的组装。当然，顶板1、支撑框架2及安装底座5之间依次贴合，且其相互间的固定连接方式并不局限于螺钉连接，还可以采用螺栓连接或铆钉连接或粘结等等，只要能固定各个部件的位置，且使它们均保持共轴线即可。此外，顶板1、上端板21和下端板23均可以采用任意形状。上述相机固定装置主要用于一种全景视觉系统，其可以准确观测周围360°的环境图像，视野更加地广阔。而且，整个系统不受该相机固定装置的安装限制，可以满足各种情况，如移动机器人运动中存在的振动情况，有效保证相机安装的精度及全景系统的拍摄效果。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种相机固定装置，其特征在于，其包括:一下端面固接一反射镜的顶板、一支撑框架及一可调节高度的安装部件；所述顶板固定于所述支撑框架的上端面，使所述反射镜位于所述支撑框架中；所述安装部件的上端固定一相机，所述安装部件的上端与所述支撑框架的下端面固定连接，使所述相机与所述反射镜位于同一轴线上。
2.如权利要求1所述的相机固定装置，其特征在于，所述安装部件包括一安装底座和一相机固定座，所述安装底座上设置一具有内螺纹的凸台，所述相机固定座的外表面设有外螺纹，使所述相机固定座与所述安装底座螺纹连接。
3.如权利要求2所述的相机固定装置，其特征在于，所述相机固定座为一上端部直径大于下端部直径的圆柱体，所述外螺纹位于所述相机固定座的下端，所述凸台为一圆柱形空腔，使所述相机固定座的上端部外侧与所述圆柱形空腔内侧贴合；所述相机固定座的下端面上设有若干个螺纹孔，使所述相机固定座与所述安装底座螺钉锁固。
4.如权利要求3所述的相机固定装置，其特征在于，所述圆柱形空腔的下部为一个三段环形槽通孔。
5.如权利要求2所述的相机固定装置，其特征在于，所述相机固定座的上端面上开设一用于安装所述相机的安装孔，使所述相机正对所述反射镜。
6.如权利要求5所述的相机固定装置，其特征在于，所述安装孔为一方形孔，所述方形孔的四个顶角上分别开设一槽，所述相机固定座的侧面设有若干螺纹孔，使所述相机与所述相机固定座螺钉连接。
7.如权利要求1所述的相机固定装置，其特征在于，所述支撑框架包括一上端板、一下端板及三根固接于所述上端板和所述下端板之间的支撑柱，所述支撑柱环绕所述上端板和所述下端板的轴线均匀分布。
8.如权利要求7所述的 相机固定装置，其特征在于，所述上端板和所述下端板均为一环；或者所述上端板为一中间开设一第一通孔的板，所述下端板为一中间开设一第二通孔的板，所述第一通孔与所述第二通孔相对。
9.如权利要求8所述的相机固定装置，其特征在于，所述顶板的下端面中心设置一沿轴向开设有一第三通孔的凸起部，所述凸起部的外侧与所述第一通孔内侧相贴合。
10.如权利要求8所述的相机固定装置，其特征在于，所述反射镜的下端为一曲面镜，上端设有一螺纹柱，所述螺纹柱穿过所述第三通孔使所述反射镜的上端与所述顶板贴合且固定。
11.如权利要求10所述的相机固定装置，其特征在于，所述螺纹柱和所述反射镜的上端面之间还设置有一定位柱。
12.如权利要求1所述的相机固定装置，其特征在于，所述相机固定装置还包括一贴合于所述顶板上端面的遮光板，所述遮光板的面积大于所述顶板的面积。
13.如权利要求7所述的相机固定装置，其特征在于，所述支撑柱的中间部分比两端部分细。
14.如权利要求8所述的相机固定装置，其特征在于，所述安装底座上具有一第一法兰和一第二法兰，所述下端板上的所述第二通孔内侧与所述第一法兰的外侧相贴合，且所述下端板与所述第二法兰固定连接。
15.如权利要求1-14任一项所述的相机固定装置，其特征在于，所述顶板、所述支撑框架的上端面、所述支撑框架的下端面及所述安装底座依次贴合，且通过螺栓连接。
16.一种全景视觉系统，其特征在于 ，其包括如上述权利要求1-15任一项所述的相机固定装置。
全文摘要
本发明公开了一种相机固定装置，其包括一下端面固接一反射镜的顶板、一支撑框架及一可调节高度的安装部件；所述顶板固定于所述支撑框架的上端面，使所述反射镜位于所述支撑框架中；所述安装部件的上端固定一相机，所述安装部件的上端与所述支撑框架的下端面固定连接，使所述相机与所述反射镜位于同一轴线上。本发明还公开了一种全景视觉系统，其包括如上所述的相机固定装置。本发明相机固定装置有效解决了相机与反射镜难以保持同轴的问题。其整体结构简单，装配方便，重量较轻，价格便宜。采用该相机固定装置的全景视觉系统不受安装人员水平的影响，保证了全景视觉系统的使用效果。
文档编号B25J19/04GK103203760SQ20121001343
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者宋小康, 孙立彪 申请人:上海未来伙伴机器人有限公司