一种低功耗全景云台摄像机的制作方法

本发明涉及云台摄像技术领域，具体地，涉及一种低功耗全景云台摄像机。

背景技术：

目前安装在输电线路的工业监控摄像机一般都采用内置蓄电池来供电配合太阳能板充电做电量续航，但是监控摄像机云台转动，红外灯等工作是要消耗较多的电量，一旦遇到连续阴雨天气可能就无法保证电量充足了。针对此问题如果选择加大电池的电量来保证供电的话这将会增加成本而且电池体积也会增大增重，摄像机一般都安装在较高的输电线路的铁塔上电池增大对于安装和更换维修也会带来麻烦，所以降低摄像机本身的功耗才是保证电量充足的正确解决方案。

另外，在输电线路上要监测的点位较多，如：塔基、塔材、导线、绝缘子、线夹、避雷器、接地线、光纤、其他辅助运行设备等所以云台的角度需要满足水平360°，垂直±90°的全景范围,搭配40倍光学变倍镜头支持全景视频的手动或自动聚焦可精准定位、快速放大缩小及时跟踪画面。为此，在应对以上提及到的两个问题，本发明提供了一种低功耗全景云台摄像机。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种低功耗全景云台摄像机。

本发明公开的一种低功耗全景云台摄像机，包括旋转机体、定机体、微控制器和两个摄像头，所述定机体内设有联动系统、电路控制器件、动力系统和电子刹车系统，所述旋转机体的两端分别设有一个导向圆盘，两个所述摄像头分别设于一个导向圆盘上，所述动力系统与所述联动系统传动连接，所述联动系统分别和两个导向圆盘传动连接，并用以驱动两个导向圆盘能够独立绕自身轴线转动，所述定机体呈圆盘状，且其内部设有驱动系统，所述旋转机体通过驱动系统能够绕定机体的轴线转动的设置在定机体顶部，所述微控制器依次与电路控制器件、动力系统、驱动系统和电子刹车系统电性连接，所述旋转机体的外部设有太阳能电池板，所述定机体内还设有太阳能控制器以及与之电性连接的蓄电池，所述太阳能电池板与太阳能控制器电性连接。

进一步地，每个所述导向圆盘的圆心处均设有一个传动副轴，所述传动副轴的两端分别位于旋转机体的内、外部，所述传动副轴上固定设有第一锥齿，所述第一锥齿位于旋转机体的内部，所述联动系统包括第一套筒和第一转轴，所述第一套筒呈竖直并能够绕自身轴线转动的设置在定机体内部，所述第一转轴的上端延伸至旋转机体内，所述第一转轴能够绕自身轴线转动的设置在第一套筒内部，并且二者同轴线，所述第一转轴的上端延伸至第二套筒的上方，并且二者上端均套设有第一伞齿，所述传动副轴的轴向垂直于第一套筒的轴向，两个所述第一锥齿分别和两个第一伞齿一一对应式的相啮合，所述第一转轴的下端延伸至第一套筒下方，并且二者的下端与动力系统传动连接。

进一步地，所述第一转轴和第一套筒的下端分别固定套设有第一齿环，所述动力系统包括两个第一电机，两个所述第一电机的主轴上分别套设有一个第一齿轮，两个所述第一齿轮分别和一个第一齿环相啮合。

进一步地，所述旋转机体的中部设有延伸套筒，所述延伸套筒和旋转机体之间构成t字形，所述延伸套筒远离旋转机体的下端和定机体旋转配合，所述驱动系统包括第二电机、第二齿轮和第二齿环，所述第二电机设置在定机体的内部，所述第二齿环套设在延伸套筒的下端，所述第二齿轮设置在第二齿环的旁侧并且二者相啮合，所述第二齿轮固定套设在第二电机的主轴上。

进一步地，所述太阳能电池板的数量为两个，并且二者对称分布在旋转机体的外部，两个所述太阳能电池板与两个摄像头一一交错分布。

进一步地，所述定机体的底部设有托板，所述托板上部设有用以安装定机体的容纳筒，所述定机体的外侧面与容纳筒的内壁竖直活动配合，所述定机体的底部通过减震弹簧和容纳筒的底壁弹性连接。

进一步地，所述托板上具有多个螺纹孔，所述旋转机体的外壁设有螺母块，所述太阳能电池板通过活动支架与螺母块螺纹连接。

进一步地，电子刹车系统包括刹车油泵、第一油囊和第二油囊，所述第一油囊设置在两个第一锥齿之间，并且第一油囊的两侧分别设有一个第一刹车盘，两个所述第一刹车盘均与第一油囊的外侧面固定连接，第二油囊设置在定机体内，所述延伸套筒的底端贯穿至定机体内部，并且其底端为封闭端，所述第二油囊处于延伸套筒的正下方，所述第二油囊和延伸套筒之间具有第二刹车盘，所述刹车油泵通过油路与第一油囊和第二油囊相连通，所述第一转轴具有供油路贯通的内壁，所述刹车油泵与微控制器电性连接。

进一步地，所述电路控制器件包括cpld模块、电子刹车驱动模块、驱动电路模块和反馈电路模块，所述微控制器、cpld模块和驱动电路模块依次电性连接，所述第一电机和第二电机通过反馈电路与微控制器电性连接，所述微控制器通过电子刹车驱动模块与刹车油泵电性连接。

进一步地，所述驱动电路模块由三相驱动模块和电流放大模块构成，所述反馈电路模块由传感模块、转速传感模块和电流检测模块构成，所述cpld模块通过三相驱动模块和电流放大模块连接第一电机和第二电机。

有益效果：本发明的一种低功耗全景云台摄像机，使用本发明时，先进行上电，当上电后各个部分初始化，微控制器向cpld模块发送启动指令，该指令包括电机转速和方位等，cpld模块作为控制中枢，此时承担了提供计时分频、判断分析，逻辑处理等多项任务；其内部的处理程序由vhdl语言和原理图混合搭建，cpld模块首先根据输入信号通过三相驱动模块比较后，转化为三相脉冲驱动信号输出，分别为a、b、c三相脉冲信号；其中a相波形输出超前b相120°，b相超前c相120°，电流放大模块对三相脉冲驱动信号进行功率放大后驱动第一电机/第二电机开始工作，两个第一电机工作中，会使得安装在导向圆盘上的摄像头可以发生接近“上下俯仰”的旋转动作，以此扩大拍摄范围；在第二电机同步工作时：旋转机体会被迫带着摄像头发生360°的转动，以此配合第一电机的作用力，在摄像头发生“上下俯仰”的状态，还带来了水平旋转，因此扩大了摄像范围；当第一电机、第二电机启动后通过反馈电路模块对电机进行监测，具体为反馈电路模块中的位置传感模块和转速传感模块对电机的位置和转速进行监测并将监测结果反馈微控制器，用来调整电机的运行速度和记录电机运行的准确位置，保证第一电机、第二电机上下运行速度均匀；(1)在异常断电情况下，微控制器通过反馈电路的电流监测模块得到电机电流异常情况，通过指示电子刹车驱动模块控制电子刹车系统对电机进行刹车制动，这样的好处是：消耗能源低，安全可靠。(2)另外或者是需要无人机巡检等特殊工作中(无人机巡检过程中，针对特殊区域的特殊情况，需要及时定位在某个具体角度的情况)，可以事先装有无线通讯模块和定位模块；这个时候，在上述情况发生的时候，可以通过无线通讯模块传递指令，在指令下达后，由微控制器指示电子刹车驱动模块控制电子刹车系统对电机进行刹车制动；可以使得第一电机/第二电机不会受旋转惯性影响，从而确保摄像头拍摄角度可以固定在需要停止的位置；另外摄像机提供一种休眠的运行模式，具体采用时分技术控制负载的轮换运行，在收到具体的操作指令后马上唤醒，按指令执行完操作后继续进入休眠状态，采用负载电压管理技术避免充电呼吸效应，当电量过低时，停止设备启动，当设备充电达到30％以上后再次唤醒，避免充电效率低的情况下产生呼吸效应设备反复启动容易造成设备损坏，对此，使得本发明平均功耗小于1w；另外：两个太阳能电池板光电转换率是不一样的，由太阳能控制器在高辐照条件下实时监测其中一个太阳能电池板发电电压以追踪产生的最高电压以便将该太阳能电池板产生的最大电能对蓄电池进行快速充电，在提高光电转换率的同时能够保证在高辐照度条件下最大程度的利用太阳能；在低辐照度条件下，将另一个太阳能电池板产生的电能对蓄电池进行脉冲充电，从而在保证在高辐照度和低辐照度条件下均具有较高的光电转换率的同时，保证在低辐照度条件下也能够对蓄电池进行稳定充电，进而保证负载能够运行稳定，因此，在高辐照度条件下，其中一个太阳能电池板的光电转换率大于另外一个太阳能电池板的光电转换率，但是在低辐照度条件下，二者的光电转换率的高低颠倒，如此，保证本发明的供电能在高辐照度和低辐照度条件下均能以较高的光电转换率，可以适用于低辐照度条件较长的地区适用，实现全天候发电；另外，由于两个太阳能电池板和摄像头是交错分布的，在这样的情况下，两个太阳能电池板在日常工作下，不会影响摄像头的拍摄工作；本发明能够降低能耗，且还可以实现俯仰和水平方向的转动，以此扩大拍摄范围。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的主视图；

图4为图3中a处放大图；

图5为本发明的立体结构示意图二；

图6为图5中b处放大图；

图7为图5中c处放大图；

图8为本发明的平面剖视图；

图9为图8中d处放大图；

图10为本发明的装配结构示意图；

图11为图10中e处放大图；

图12为本发明的电路框图；

附图标记说明：旋转机体1，导向圆盘1a，传动副轴1b，第一锥齿1c，摄像头1d，延伸套筒1r，内套筒1r1，外套筒1r2。

定机体2。

托板3，容纳筒3a，震弹簧3b，螺纹孔3c。

第一套筒4，第一转轴4a，第一伞齿4b。

第一电机5，第一齿环5a，第一齿轮5b。

第二电机6，第二齿轮6a，第二齿环6b。

第一油囊7，第一刹车盘7a，第二油囊8，第二刹车盘8a，油路8b，刹车油泵9。

太阳能电池板10，螺母块11，活动支架12。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1至图12所示的一种低功耗全景云台摄像机，包括旋转机体1、定机体2、微控制器和两个摄像头1d，所述定机体2内设有联动系统、电路控制器件、动力系统和电子刹车系统，所述旋转机体1的两端分别设有一个导向圆盘1a，两个所述摄像头1d分别设于一个导向圆盘1a上，所述动力系统与所述联动系统传动连接，所述联动系统分别和两个导向圆盘1a传动连接，并用以驱动两个导向圆盘1a能够独立绕自身轴线转动，所述定机体2呈圆盘状，且其内部设有驱动系统，所述旋转机体1通过驱动系统能够绕定机体2的轴线转动的设置在定机体2顶部，所述微控制器依次与电路控制器件、动力系统、驱动系统和电子刹车系统电性连接，所述旋转机体1的外部设有太阳能电池板10，所述定机体2内还设有太阳能控制器以及与之电性连接的蓄电池，所述太阳能电池板10与太阳能控制器电性连接。

每个所述导向圆盘1a的圆心处均设有一个传动副轴1b，所述传动副轴1b的两端分别位于旋转机体1的内、外部，所述传动副轴1b上固定设有第一锥齿1c，所述第一锥齿1c位于旋转机体1的内部，所述联动系统包括第一套筒4和第一转轴4a，所述第一套筒4呈竖直并能够绕自身轴线转动的设置在定机体2内部，所述第一转轴4a的上端延伸至旋转机体1内，所述第一转轴4a能够绕自身轴线转动的设置在第一套筒4内部，并且二者同轴线，所述第一转轴4a的上端延伸至第二套筒的上方，并且二者上端均套设有第一伞齿4b，所述传动副轴1b的轴向垂直于第一套筒4的轴向，两个所述第一锥齿1c分别和两个第一伞齿4b一一对应式的相啮合，所述第一转轴4a的下端延伸至第一套筒4下方，并且二者的下端与动力系统传动连接；动力系统通过驱动第一转轴4a和第一套筒4，促使二者分别绕自身轴线转动；第一转轴4a和第一套筒4上端的第一伞齿4b由于是和两个第一锥齿1c啮合的；所以两个第一锥齿1c发生同步正转、反转或正反转，且转动角度在±90°之间，使得安装在导向圆盘1a上的摄像头1d可以发生接近“上下俯仰”的旋转动作，以此扩大拍摄范围；为了确保摄像机的最佳使用，适应本发明的摄像机优选是：小型的枪型或者筒型摄像机。

所述第一转轴4a和第一套筒4的下端分别固定套设有第一齿环5a，所述动力系统包括两个第一电机5，两个所述第一电机5的主轴上分别套设有一个第一齿轮5b，两个所述第一齿轮5b分别和一个第一齿环5a相啮合；第一电机5通过驱动第一齿轮5b，由于第一齿轮5b和第一齿环5a是啮合的，所以第一齿环5a会转动，第一齿环5a的转动，会分别带动第一转轴4a和第一套筒4转动，实现传动。

所述旋转机体1的中部设有延伸套筒1r，所述延伸套筒1r和旋转机体1之间构成t字形，所述延伸套筒1r远离旋转机体1的下端和定机体2旋转配合，所述驱动系统包括第二电机6、第二齿轮6a和第二齿环6b，所述第二电机6设置在定机体2的内部，所述第二齿环6b套设在延伸套筒1r的下端，所述第二齿轮6a设置在第二齿环6b的旁侧并且二者相啮合，所述第二齿轮6a固定套设在第二电机6的主轴上；第二电机6工作驱动第二齿轮6a旋转，由于第二齿环6b是和第二齿环6b啮合的，因此第二齿环6b会带动延伸套筒1r转动，由于延伸套筒1r的转动，旋转机体1会带着摄像头1d发生360°的转动，以此配合第一电机5的作用力，在摄像头1d发生“上下俯仰”的状态，还带来了水平旋转，因此扩大了摄像范围；另外作为优选的，延伸套筒1r可分为内套筒1r1、外套筒1r2构成，内、外套筒1r2之间螺纹连接，同时外套筒1r2和定机体2旋转配合，内套筒1r1和旋转机体1固定连接，这样方便拆卸，便于维护。

所述太阳能电池板10的数量为两个，并且二者对称分布在旋转机体1的外部，两个所述太阳能电池板10与两个摄像头1d一一交错分布；两个太阳能电池板10和摄像头1d是交错分布的，在这样的情况下，两个太阳能电池板10在日常工作下，不会影响摄像头1d的拍摄工作。

所述定机体2的底部设有托板3，所述托板3上部设有用以安装定机体2的容纳筒3a，所述定机体2的外侧面与容纳筒3a的内壁竖直活动配合，所述定机体2的底部通过减震弹簧3b和容纳筒3a的底壁弹性连接；容纳筒3a和定机体2活动配合，在发生抖动/震动情况下，定机体2会通过减震弹簧3b在容纳筒3a内发生位移，即通过减震弹簧3b的可伸缩特性构成缓冲，避免定机体2、旋转机体1内的器件由于抖动松动；螺纹孔3c用以将托板3和外部物体连接，即实现将该发明与履带式行走机构或者无人机等设备连接；适用于不同场合。

所述托板3上具有多个螺纹孔3c，所述旋转机体1的外壁设有螺母块11，所述太阳能电池板10通过活动支架12与螺母块11螺纹连接；当本发明安装在无人机上的时候，本发明呈倒置姿态的；所以此时的太阳能电池板10也是呈倒置的，为了适应接受阳光照射，可以将活动支架12通过螺母块11进行旋转一定角度，促使太阳能电池板10的照射面翻转至适应安装在无人机角度的姿态；因为是螺纹连接，即在翻转后，可构成自锁。

电子刹车系统包括刹车油泵9、第一油囊7和第二油囊8，所述第一油囊7设置在两个第一锥齿1c之间，并且第一油囊7的两侧分别设有一个第一刹车盘7a，两个所述第一刹车盘7a均与第一油囊7的外侧面固定连接，第二油囊8设置在定机体2内，所述延伸套筒1r的底端贯穿至定机体2内部，并且其底端为封闭端，所述第二油囊8处于延伸套筒1r的正下方，所述第二油囊8和延伸套筒1r之间具有第二刹车盘8a，所述刹车油泵9通过油路8b与第一油囊7和第二油囊8相连通，所述第一转轴4a具有供油路8b贯通的内壁，所述刹车油泵9与微控制器电性连接；当发生异常断电的情况时，微控制器指示刹车油泵9工作，将油液注入第一油囊7和第二油囊8内，迫使二者膨胀，膨胀过程中，挤压各自对应位置的第一刹车盘7a和第二刹车盘8a，迫使第一刹车盘7a和第二刹车盘8a位移，位移过程中，第一刹车盘7a接触第一锥齿1c的盘面，迫使第一锥齿1c停止转动，即第一电机5停止转动；第二刹车盘8a接触延伸套筒1r下表面，迫使延伸套筒1r停止转动，即第二电机6停止转动；同时，电子刹车系统还有个作用是：安装在无人机上的时候，人工可以通过远程控制电子刹车系统，即微控制器内设有无线通讯模块、定位模块，如果在飞行过程中，拍摄到需要特别注意的情况，可以启动电子刹车系统，使得摄像头1d停止在设定位置，防止由于转动惯性，导致角度无法及时对应。

所述电路控制器件包括cpld模块、电子刹车驱动模块、驱动电路模块和反馈电路模块，所述微控制器、cpld模块和驱动电路模块依次电性连接，所述第一电机5和第二电机6通过反馈电路与微控制器电性连接，所述微控制器通过电子刹车驱动模块与刹车油泵9电性连接。

所述驱动电路模块由三相驱动模块和电流放大模块构成，所述反馈电路模块由传感模块、转速传感模块和电流检测模块构成，所述cpld模块通过三相驱动模块和电流放大模块连接第一电机5和第二电机6。

工作原理：使用本发明时，先进行上电，当上电后各个部分初始化，微控制器向cpld模块发送启动指令，该指令包括电机转速和方位等，cpld模块作为控制中枢，此时承担了提供计时分频、判断分析，逻辑处理等多项任务；其内部的处理程序由vhdl语言和原理图混合搭建，cpld模块首先根据输入信号通过三相驱动模块比较后，转化为三相脉冲驱动信号输出，分别为a、b、c三相脉冲信号；其中a相波形输出超前b相120°，b相超前c相120°，电流放大模块对三相脉冲驱动信号进行功率放大后驱动第一电机5/第二电机6开始工作，两个第一电机5工作中，会使得安装在导向圆盘1a上的摄像头1d可以发生接近“上下俯仰”的旋转动作，以此扩大拍摄范围；在第二电机6同步工作时：旋转机体1会被迫带着摄像头1d发生360°的转动，以此配合第一电机5的作用力，在摄像头1d发生“上下俯仰”的状态，还带来了水平旋转，因此扩大了摄像范围；当第一电机5、第二电机6启动后通过反馈电路模块对电机进行监测，具体为反馈电路模块中的位置传感模块和转速传感模块对电机的位置和转速进行监测并将监测结果反馈微控制器，用来调整电机的运行速度和记录电机运行的准确位置，保证第一电机5、第二电机6上下运行速度均匀；(1)在异常断电情况下，微控制器通过反馈电路的电流监测模块得到电机电流异常情况，通过指示电子刹车驱动模块控制电子刹车系统对电机进行刹车制动，这样的好处是：消耗能源低，安全可靠。(2)另外或者是需要无人机巡检等特殊工作中(无人机巡检过程中，针对特殊区域的特殊情况，需要及时定位在某个具体角度的情况)，可以事先装有无线通讯模块和定位模块；这个时候，在上述情况发生的时候，可以通过无线通讯模块传递指令，在指令下达后，由微控制器指示电子刹车驱动模块控制电子刹车系统对电机进行刹车制动；可以使得第一电机5/第二电机6不会受旋转惯性影响，从而确保摄像头1d拍摄角度可以固定在需要停止的位置；另外摄像机提供一种休眠的运行模式，具体采用时分技术控制负载的轮换运行，在收到具体的操作指令后马上唤醒，按指令执行完操作后继续进入休眠状态，采用负载电压管理技术避免充电呼吸效应，当电量过低时，停止设备启动，当设备充电达到30％以上后再次唤醒，避免充电效率低的情况下产生呼吸效应设备反复启动容易造成设备损坏，对此，使得本发明平均功耗小于1w；另外：两个太阳能电池板10光电转换率是不一样的，由太阳能控制器在高辐照条件下实时监测其中一个太阳能电池板10发电电压以追踪产生的最高电压以便将该太阳能电池板10产生的最大电能对蓄电池进行快速充电，在提高光电转换率的同时能够保证在高辐照度条件下最大程度的利用太阳能；在低辐照度条件下，将另一个太阳能电池板10产生的电能对蓄电池进行脉冲充电，从而在保证在高辐照度和低辐照度条件下均具有较高的光电转换率的同时，保证在低辐照度条件下也能够对蓄电池进行稳定充电，进而保证负载能够运行稳定，因此，在高辐照度条件下，其中一个太阳能电池板10的光电转换率大于另外一个太阳能电池板10的光电转换率，但是在低辐照度条件下，二者的光电转换率的高低颠倒，如此，保证本发明的供电能在高辐照度和低辐照度条件下均能以较高的光电转换率，可以适用于低辐照度条件较长的地区适用，实现全天候发电；另外，由于两个太阳能电池板10和摄像头1d是交错分布的，在这样的情况下，两个太阳能电池板10在日常工作下，不会影响摄像头1d的拍摄工作；

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。