精确定位摄像装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种精确定位摄像装置，包括第一机架、第二机架、摄像机、控制系统、水平驱动机构和垂直驱动机构，还包括：与第一机架连接的水平检测轮、设在水平检测轮或水平传动轮上的第一水平磁体、由水平检测轮带动的水平转轮、设在水平转轮上的第二水平磁体、水平磁传感器、与摄像机转轴连接的垂直检测轮、设在垂直检测轮或垂直传动轮上的第一垂直磁体、由垂直检测轮带动的垂直转轮、设在第二垂直上的第二垂直磁体以及垂直磁传感器；水平驱动机构、水平磁传感器与控制系统形成闭环控制，垂直驱动机构、垂直磁传感器与控制系统形成闭环控制，提高了该摄像装置的定位精度。
【专利说明】
精确定位摄像装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及位置检测系统领域，尤其是涉及一种精确定位摄像装置。
【背景技术】
[0002]随着自动控制技术的发展，不同行业对高精度位置检测系统的需求越来越高，重要性日益迫切。视频安防行业为了实现大场景范围的准确监控，也需要高精度的位置检测方案。
[0003]对位置检测精度有重大影响的因素是加工公差以及装配间隙的存在。大批量生产的产品，加工公差是必然存在的；同时，为了保证机械传动的流畅性，装配间隙也是必不可少的。所以最终运动输出端与运动输入端之间不可避免的存在传动误差。对于需要运动以变换摄像方向的摄像装置，例如视频安防行业的视频监控装置，这样的传动误差会导致定位精度大大降低。
[0004]不同的位置检测方案对加工公差以及装配间隙有不同的对策，通常有下述方案:
[0005]a.基于直接安装在转动主体上的位置传感器进行位置检测。这种解决方案由于转动主体的位置信息直接传导到位置传感器，加工公差以及装配间隙基本不存在。产品厂家通常都是直接使用传感器厂家的成品，直接装配到产品中。其主要问题在于很多最终产品都有从传动的中心处穿线的要求(见图7、8)。不同的产品厂家对线数的多少、线径的粗细要求不一，这些厂家大多数不可能要求传感器厂家根据自身产品定做传感器或是只能定做相对较低精度的传感器，从而导致无法实现理想的产品优化设计。同时由于传感器无法按照统一的标准大批量生产，也导致传感器价格相对高昂。
[0006]b.基于安装在电机轴上的位置传感器进行位置检测。电机轴上的位置编码器，本来的目的是为电机测速、调速提供直接有效信息，通常采用低分辨率的低成本器件。由于传动间隙的存在，例如，齿轮减速箱、系统减速齿轮等，导致电机位置并不能准确反映转动主体的位置信息。减速齿轮级数越多，传动间隙就越难降低。因此，这种方案并不是一个理想的方案。
[0007]c.为了解决b中的齿轮间隙，采用完全基于精确加工和装配的传动系统来减少传动间隙，但是仍然使用电机轴上的位置传感器实现精确定位。高精度加工通常导致产品造价高昂，例如谐波齿轮，造价在普通传动结构的10倍以上。现在虽让在工业机器人上广泛应用，但是民用普及尚有时日。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种精确定位摄像装置。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种精确定位摄像装置，包括第一机架、与第一机架可转地连接的第二机架以及与第二机架可转地连接的摄像机、与摄像机可转地连接的第二机架、与第一机架可转地连接第二机架以及控制系统，还包括都设在第二机架中的水平驱动机构和垂直驱动机构。
[0010]水平驱动机构包括与第一机架转轴固定连接的水平传动轮以及与控制系统连接并带动水平传动轮转动的水平电机，以带动第二机架相对于第一机架水平转动。
[0011]垂直驱动机构包括与摄像机转轴固定连接的垂直传动轮以及与控制系统连接并带动垂直传动轮转动的垂直电机，以带动摄像机相对于第二机架垂直转动。
[0012]精确定位摄像装置还包括设在第二机架中的:与第一机架转轴固定连接的水平检测轮、偏心地设在水平传动轮或水平检测轮的端面上的第一水平磁体、由水平检测轮带动同步转动的水平转轮、同心地设在水平转轮转轴上的第二水平磁体、设在第二水平磁体一侧的与控制系统连接并可检测第二水平磁体周围磁场变化的水平磁传感器、与摄像机转轴固定连接的垂直检测轮、偏心地设在垂直检测轮或垂直传动轮的端面上的第一垂直磁体、由垂直检测轮带动同步转动的垂直转轮、同心地设在垂直转轮转轴上的第二垂直磁体以及设在第二垂直磁体一侧的与控制系统连接并可检测第二垂直磁体周围磁场变化的垂直磁传感器。
[0013]水平磁传感器将检测到的第二水平磁体周围的磁场变化信息转换为水平位置检测电子信号并反馈给控制系统，控制系统根据水平位置检测电子信号调整水平电机的转动以形成闭环控制;垂直磁传感器将检测到的第二垂直磁体周围的磁场变化信息转换为垂直位置检测电子信号并反馈给控制系统，控制系统根据垂直位置检测电子信号调整垂直电机的转动以形成闭环控制。
[0014]优选地，水平检测轮和水平转轮都为带轮并且两者通过同步带传动。
[0015]优选地，水平检测轮和水平转轮都为无级变速轮并构成无级变速传动机构。
[0016]优选地，水平转轮与水平检测轮的传动比小于I。
[0017]优选地，水平传动轮为齿轮，水平电机通过齿轮传动机构带动水平传动轮。
[0018]优选地，垂直检测轮和垂直转轮都为带轮并且两者通过同步带传动。
[0019]优选地，垂直检测轮和垂直转轮都为无级变速轮并构成无级变速传动机构。
[0020]优选地，垂直转轮与垂直检测轮的传动比小于I。
[0021 ]优选地，垂直传动轮为齿轮，垂直电机通过齿轮传动机构带动垂直传动轮。
[0022]优选地，垂直传动轮为蜗轮，垂直驱动机构包括由垂直电机带动的与蜗轮啮合的蜗杆。
[0023]实施本发明的技术方案，至少具有以下的有益效果:水平检测轮与水平转轮以及垂直检测轮与垂直转轮之间同步传动，使得控制系统能分别通过水平磁传感器和垂直磁传感器准确获得第二机架相对于第一机架的转动信息以及摄像机相对于第二机架的转动信息，进而水平驱动机构、水平磁传感器与控制系统形成闭环控制，垂直驱动机构、垂直磁传感器与控制系统形成闭环控制，提高了该摄像装置的精度。
【附图说明】
[0024]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0025]图1-3、5是本发明的精确定位摄像装置的结构示意图(省略部分第二机架)。
[0026]图4是图1中的精确定位摄像装置的结构示意图(省略摄像机和部分第二机架)。
[0027]图6是图1中的精确定位摄像装置的后视示意图(省略部分第二机架)。
[0028]图7是一种现有的位置传感器的剖视示意图。
[0029]图8是图7中的位置传感器的结构示意图。
[0030]其中，1.第一机架，2.第二机架，3.水平驱动机构，31.水平电机，32.水平传动轮，33.驱动齿轮，51.水平检测轮,511.水平同步带，52.水平转轮，53.第一水平磁体，54.第二水平磁体，55.水平磁传感器，4.垂直驱动机构，41.垂直电机，42.垂直传动轮，43.蜗杆，61.垂直检测轮，611.垂直同步带，62.垂直转轮，63.第一垂直磁体，64.第二垂直磁体，65.垂直磁传感器，7.摄像机。
【具体实施方式】
[0031]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。在本发明的精确定位摄像装置的描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“正面”、“背面”等术语仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
[0032]如图1-6所示，本发明一个优选实施方式中的精确定位摄像装置，包括摄像机7、与摄像机7可转地连接的第一机架1、与第一机架I可转地连接第二机架2以及控制系统，还包括都设在第二机架2中的水平驱动机构3和垂直驱动机构4。该精确定位摄像装置通过摄像机7获取影像信息，并依靠水平驱动机构3和垂直驱动机构4来使摄像机7向各个方向转动，从而获取各个方向的影像信息。
[0033]水平驱动机构3包括与第一机架I转轴固定连接的水平传动轮32以及与控制系统连接并带动水平传动轮32转动的水平电机31，以带动第二机架2相对于第一机架I水平转动，并且控制系统可控制水平电机31的转动输出。
[0034]垂直驱动机构4包括与摄像机7转轴固定连接的垂直传动轮42以及与控制系统连接并带动垂直传动轮42转动的垂直电机41，以带动摄像机7相对于第二机架2垂直转动，并且控制系统可控制垂直电机41的转动输出。
[0035]精确定位摄像装置还包括设在第二机架2中的:与第一机架I转轴固定连接的水平检测轮51、偏心地设在水平传动轮32或水平检测轮51的端面上的第一水平磁体53、由水平检测轮51带动同步转动的水平转轮52、同心地设在水平转轮52转轴上的第二水平磁体54、设在第二水平磁体54—侧的与控制系统连接的水平磁传感器55、与摄像机7转轴固定连接的垂直检测轮61、偏心地设在垂直检测轮61或垂直传动轮42的端面上的第一垂直磁体63、由垂直检测轮61带动同步转动的垂直转轮62、同心地设在垂直转轮62转轴上的第二垂直磁体64以及设在第二垂直磁体64—侧的与控制系统连接的垂直磁传感器65。于是，在水平驱动机构3运作过程中，第一水平磁体53围绕水平检测轮51的转轴运动，第二水平磁体54与水平转轮52同轴同速转动，第一垂直磁体63围绕垂直检测轮61的转轴运动，第二垂直磁体64与垂直转轮62同轴同速转动;水平检测轮51与水平转轮52以及垂直检测轮61与垂直转轮62之间同步传动，使得控制系统能分别通过水平磁传感器55和垂直磁传感器65准确获得第二机架2相对于第一机架I的转动信息以及摄像机7相对于第二机架2的转动信息，提高了该摄像装置的精度。其中，水平检测轮51带动水平转轮52同步转动的方式并不唯一，例如构成同步带传动机构或无级变速传动机构。
[0036]水平驱动机构3、水平磁传感器55与控制系统形成闭环控制，垂直驱动机构4、垂直磁传感器65与控制系统形成闭环控制。具体而言，水平磁传感器55将检测到的第二水平磁体54周围的磁场变化信息转换为水平位置检测电子信号并反馈给控制系统，控制系统根据水平位置检测电子信号调整水平电机31的转动以形成闭环控制；垂直磁传感器65将检测到的第二垂直磁体64周围的磁场变化信息转换为垂直位置检测电子信号并反馈给控制系统，控制系统根据垂直位置检测电子信号调整垂直电机41的转动以形成闭环控制。
[0037]由于水平电机31与水平传动轮32之间存在传动误差，所以最终第二机架2相对于第一机架I的转动与水平电机31的转动输出存在传动误差。由于第一机架I和水平检测轮51直接固定连接，所以控制系统控制水平电机31转动导致第二机架2相对于第一机架I的任何细微转动必然导致水平检测轮51的同步转动，即是水平检测轮51与第一机架I之间没有传动误差；由于水平转轮52由水平检测轮51带动同步转动，所以水平检测轮51的转动被同步传导到水平转轮52，即是水平检测轮51与水平转轮52之间没有传动误差。第一水平磁体53和第二水平磁体54配合反映第二机架2相对于第一机架I的转动，具体而言，第一水平磁体53起到定位作用、作为水平传动机构的运动原点，在第一水平磁体53随着水平检测轮51运动以及第二水平磁体54随着水平转轮52转动的过程中，第二磁体周围磁场不断变化，水平磁传感器55检测到第二水平磁体54周围磁场变化信息，并将磁场变化信息转换为位置检测电子信号并反馈给控制系统，控制系统根据该位置检测电子信号获得第二机架2相对于第一机架I的最新位置信息，并将该最新位置信息与控制系统的目标位置做比较，得到第二机架2相对于第一机架I的转动位置与控制系统目标位置的误差，从而计算水平电机31的下一个转动输出量，调整水平电机31的转动输出向系统转动目标位置靠近直至完全一致;于是水平电机31、水平磁传感器55与控制系统形成闭环控制，消除了水平输出结构之间的传动误差对控制系统执行效果的影响，提高了该摄像装置的水平定位精度，使摄像机7能够获得精确定位的影像信息。
[0038]同理，由于垂直电机41与垂直传动轮42之间存在传动误差，所以最终摄像机7相对于第二机架2的转动与垂直电机41的转动输出存在传动误差。由于摄像机7和垂直检测轮61直接固定连接，所以控制系统控制垂直电机41转动导致摄像机7相对于第二机架2的任何细微转动必然导致垂直检测轮61的同步转动，即是垂直检测轮61与第二机架2之间没有传动误差；由于垂直转轮62由垂直检测轮61带动同步转动，所以垂直检测轮61的转动被同步传导到垂直转轮62，即是垂直检测轮61与垂直转轮62之间没有传动误差。第一垂直磁体63和第二垂直磁体64配合反映摄像机7相对于第二机架2的转动，具体而言，第一垂直磁体63起到定位作用、作为垂直传动机构的运动原点，在第一垂直磁体63随着垂直检测轮61运动以及第二垂直磁体64随着垂直转轮62转动的过程中，第二垂直磁体64周围磁场不断变化，垂直磁传感器65检测到第二垂直磁体64周围磁场变化信息，并将磁场变化信息转换为位置检测电子信号并反馈给控制系统，控制系统根据该位置检测电子信号获得摄像机7相对于第二机架2的最新位置信息，并将该最新位置信息与目标位置做比较，得到摄像机7相对于第二机架2的转动位置与控制系统目标位置的误差，从而计算垂直电机41的下一个转动输出量，调整垂直电机41的转动输出向系统转动目标位置靠近直至完全一致;于是垂直电机41、垂直磁传感器65与控制系统形成闭环控制，消除了垂直输出结构之间的传动误差对控制系统执行效果的影响，提高了该摄像装置的垂直定位精度，使摄像机7能够获得精确定位的影像信息。
[0039]在本实施例中，如图1-5所示，水平检测轮51和水平转轮52都为带轮并且两者通过同步带传动。由于齿轮传动机构中齿轮之间存在工作间隙，而摩擦型带传动虽然不存在工作间隙，却存在皮带与带轮相对滑动，所以齿轮传动和摩擦型带传动都不能消除水平检测轮51和水平转轮52之间的传动误差。而本实施例利用同步带传动带轮和传动带之间没有相对滑动的特性，可消除水平检测轮51和水平转轮52之间传动间隙。具体而言，水平检测轮51和水平传动轮32并排叠合设置并与第一机架I的转轴固定连接，水平检测轮51和水平转轮52通过水平同步带511传动，所以水平检测轮51、水平转轮52、水平传动轮32和第一机架I同步转动，从而第一水平磁体53和第二水平磁体54配合可准确反映第二机架2相对于第一机架I的转动;至于如何通过水平磁传感器55检测第二机架2相对于第一机架I的转动，上文已说明过。
[0040]在一些实施例中，水平检测轮51和水平转轮52都为无级变速轮并构成无级变速传动机构，以实现水平检测轮51和水平转轮52的同步转动。无级变速指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统;无级变速机构采用传动带或链条以及工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。具体而言，对于本发明的精确定位摄像装置，无级变速轮为可改变直径的齿轮或带轮，则水平检测轮51和水平转轮52这两个无级变速轮之间通过链条或传动带来传动，并可通过改变两个无级变速轮的直径来改变速比。
[0041 ] 如图1-5所示，优选地，水平转轮52与水平检测轮51的传动比小于I，即是水平检测轮51的直径大于水平转轮52的直径，水平转轮52比水平检测轮51的角速度更大，以使第二水平磁体54周围的磁场变化更明显，有利于水平磁传感器55的检测。
[0042]如图2、5所示，优选地，水平传动轮32为齿轮，水平电机31通过齿轮传动机构带动水平传动轮32。其中，齿轮传动机构可以是单级或多级齿轮传动，在此不作限定。在本实施例中，水平驱动机构3包括与水平电机31的转轴连接并与水平传动轮32啮合的驱动齿轮33，以通过水平电机31带动水平传动轮32转动。
[0043]在本实施例中，如图2、5、6所示，垂直检测轮61和垂直转轮62都为带轮并且两者通过同步带传动，利用同步带传动带轮和传动带之间没有相对滑动的特性，可消除垂直检测轮61和垂直转轮62之间传动间隙。具体而言，垂直传动轮42与垂直检测轮61并排设置，摄像机7位于两者之间并且其转轴与两者固定连接，垂直检测轮61和垂直转轮62通过垂直同步带611传动，从而垂直传动轮42、垂直检测轮61和摄像机7同步转动，于是摄像机7的转动被同步传动到垂直转轮62上，即是垂直转轮62与摄像机7同步转动，从而第一垂直磁体63和第二垂直磁体64配合可准确反映摄像机7相对于第二机架2的转动;至于如何通过垂直磁传感器65检测摄像机7相对于第二机架2的转动，上文已说明过。
[0044]在一些实施例中，垂直检测轮61和垂直转轮62都为无级变速轮并构成无级变速传动机构，以实现垂直检测轮61和垂直转轮62的同步转动。具体而言，对于本发明的精确定位摄像装置，无级变速轮为可改变直径的齿轮或带轮，则垂直检测轮61和垂直转轮62这两个无级变速轮之间通过链条或传动带来传动，并可通过改变两个无级变速轮的直径来改变速比。
[0045]如图6所示，优选地，垂直转轮62与垂直检测轮61的传动比小于I，即是垂直检测轮61的直径大于垂直转轮62的直径，垂直转轮62比垂直检测轮61的角速度更大，以使第二垂直磁体64周围的磁场变化更明显，有利于垂直磁传感器65的检测。
[0046]优选地，垂直传动轮为齿轮，垂直电机41通过齿轮传动机构带动垂直传动轮42。具体而言，水平电机31通过齿轮传动机构带动所述水平传动轮32相对于所述第二机架2转动，以同时带动所述水平检测轮51和第一机架I相对于所述第二机架2转动，于是第二机架2相对于所述第一机架I转动。其中，齿轮传动机构可以是单级或多级齿轮传动，在此不作限定。
[0047]如图3、6所示，进一步优选地，垂直传动轮42为蜗轮，垂直驱动机构4包括由垂直电机41带动的与垂直传动轮42啮合的蜗杆43，垂直电机41带动蜗杆转动进而带动蜗轮转动再进而带动摄像机7转动。蜗杆和蜗轮也可以由齿轮副、带轮传动等代替。但选用蜗杆和蜗轮，可以达到如下目的:a.在同等条件下，能承受较大的载荷;b.静音效果比较好;c.具有自锁功能。d.蜗轮、蜗杆43和垂直驱动电机42为一个独立模组，即可单独作为一个独立功能的模组，保证蜗轮蜗杆的装配精度，同时也方便从第一机架拆卸更换。
[0048]以水平驱动为例进行说明。如图1-5所示，水平电机31(即是系统的输入量)要通过传动结构，把动力输出到相关设备上(即是系统的输出量)。通常的传动结构有齿轮、蜗轮副和摩擦型带传动。齿轮或者蜗轮副由于制造工艺和润滑需要，齿轮之间、蜗轮蜗杆之间一定会要求存在工作间隙；而摩擦型带传动虽然不存在工作间隙，却存在皮带与带轮相对滑动。工作间隙、相对滑动在双向360°反复连续运行中，就会造成传动误差，而且这种传动误差是无法靠传动系统本身消除的。即系统输入量已经开始转动，系统输出量由于间隙的存在，延迟一段时间才能转动。如果系统输入量小于间隙，可能导致系统输出量为零，即微小的定位转动实际并没有被执行。这种误差对于有高精密位置定位要求的视频监控系统是决不可接受的。当前，视频监控系统配置的长焦镜头焦距越来越长，0.1度的系统定位误差，会在3000米外产生5米的目标定位误差，有可能导致观察目标在镜头可视范围之外，完全失去视频监控的作用。
[0049]对于本实施例中的摄像装置的垂直驱动部分，如图1-5所示，由垂直电机41提供控制量(即是系统输入量)，通过蜗杆和蜗轮，提供被控制量(即是系统输出量)到负载部分(即是摄像机7)。由于垂直检测轮61和垂直传动轮42都与摄像机7转轴固定连接，垂直检测轮61通过垂直传动轴与垂直传动轮42(即蜗轮)同步。垂直检测轮61把位置信息通过同步带同步传递到垂直转轮62上，而第二垂直磁体64固定在垂直转轮62上面并与垂直转轮62同轴转动。通过第二垂直磁体64的磁性变化信息由垂直磁传感器65捕获到。再由垂直磁传感器65通过电路转换为脉冲信号，与输入信号进行对比进行补偿。从而达到伺服控制系统的效果(用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统)，即是实现对摄像机7垂直运动的闭环控制。
[0050]总之，如图1-6所示，本实施例的精确定位摄像装置的工作原理:
[0051 ] I)第一机架I和水平检测轮51固定连接在一起，控制系统控制水平电机31转动导致第二机架2相对于第一机架I的任何细微转动必然导致水平检测轮51的同步转动;摄像机7和水平检测轮51固定连接在一起，控制系统控制垂直电机41转动导致摄像机7相对于第二机架2的任何细微转动必然导致水平转轮52的同步转动；
[0052]2)水平检测轮51与水平转轮52通过同步带连接，通过同步带的作用，水平检测轮51的转动被传导到水平转轮52;垂直检测轮61与垂直转轮62通过同步带连接，通过同步带的作用，垂直检测轮61的转动被传导到垂直转轮62。
[0053]3)第二水平磁体54同心地设在水平转轮52的转轴的一端，水平转轮52的转动直接导致第二水平磁体54转动，并导致周围磁场变化;第二垂直磁体64同心地设在垂直转轮62的转轴的一端，垂直转轮62的转动直接导致第二垂直磁体64转动，并导致周围磁场变化；
[0054]4)水平磁传感器55和垂直磁传感器65分别将第二水平磁体54和第二垂直磁体64的磁场变化信息转换为位置检测电子信号，并输出给控制系统；
[0055]5)控制系统根据最新的位置检测信息，计算下一个控制输出。
[0056]如果上述水平和垂直驱动控制系统是开环控制，即输出量与输入量是按照既定协同关系动作，输出量无法反馈到输入量做为下一个动作的参考，那么当内部或外部因素导致既定协同关系失效时，就会造成输入量和输出量各行其是，无法继续进行希望的有效控制。因此闭环控制是驱动控制系统的最优选择，即每一个新的输出量都必须以上一个输出量的执行结果做为输入。
[0057]与【背景技术】中提到的方案a、b、c相比较，本实施例的技术方案具有方案a中直接检测转动主体位置信息的优势以及方案b中成本低廉的优势，同时避免了方案b中传动间隙带来的检测误差。具体而言本实施例的精确定位摄像装置的具有以下优势:
[0058]I)首先，第一机架I和水平检测轮51之间以及第二水平磁体54和水平转轮52之间是直接固定，摄像机7和垂直检测轮61之间以及第二垂直磁体64和垂直转轮62之间是直接固定的，本质上就没有传动间隙；其次，水平检测轮51和水平转轮52之间以及垂直检测轮61和垂直转轮62之间通过同步带传动、没有相对滑动的特性，消除传动两者之间的传动间隙；再次，同充分利用同步带特性保证严格的传动比，从而实现无任何传动间隙的同步位置信息传送；
[0059]2)采用机械位置转换为磁铁磁场变化的方式提高传感器的环境适应性，避免了灰尘、油污等工业环境常见恶劣条件对传感器的干扰；同时第一水平磁体53、第二水平磁体
54、第一垂直磁体63和/或第二垂直磁体64优选为磁铁，磁铁本身价格低廉；
[0060]3)系统的位置信息分辨率取决于磁传感器本身的位置分辨率、通过同步带传动的水平检测轮51和水平转轮52的传动比以及通过同步带传动的垂直检测轮61和垂直转轮62的传动比。可以通过增加多级同步带轮传动，或是提高检测磁传感器本身的位置分辨率，就可以得到更高的位置分辨率。这样，无论是在低速转动要求下，还是在高精确定位要求下，本位置传感系统都能有效保证磁检测传感器得产生足够多的信号，保证重复检测位置的准确性。
[0061]综上所述，本发明的精确定位摄像装置的水平驱动机构3、水平磁传感器55与控制系统形成闭环控制，垂直驱动机构4、垂直磁传感器65与控制系统形成闭环控制，提高了该摄像装置的水平转动精度，使摄像机7能够获得更高精度的影像信息;进一步地，水平检测轮51与水平转轮52以及垂直检测轮61与垂直转轮62之间同步传动，使得控制系统能分别通过水平磁传感器55和垂直磁传感器65准确获得第二机架2相对于第一机架I的转动信息以及摄像机7相对于第二机架2的转动信息，提高了该摄像装置的精度;再进一步地，水平检测轮51和水平转轮52之间以及垂直检测轮61和垂直转轮62之间通过同步带传动，利用没有相对滑动的特性，消除传动两者之间的传动间隙；其次，同充分利用同步带特性保证严格的传动比，从而实现无任何传动间隙的同步位置信息传送，提高了该摄像装置的定位精度。
[0062]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种精确定位摄像装置，包括第一机架(I)、与所述第一机架(I)可转地连接的第二机架(2)以及与所述第二机架(2)可转地连接的摄像机(7)、与所述摄像机(7)可转地连接的第二机架(2)、与所述第一机架(I)可转地连接第二机架(2)以及控制系统，其特征在于，还包括都设在所述第二机架(2)中的水平驱动机构(3)和垂直驱动机构(4); 所述水平驱动机构(3)包括与所述第一机架(I)转轴固定连接的水平传动轮(32)以及与所述控制系统连接并带动所述水平传动轮(32)转动的水平电机(31)，以带动所述第二机架(2)相对于所述第一机架(I)水平转动； 所述垂直驱动机构(4)包括与所述摄像机(7)转轴固定连接的垂直传动轮(42)以及与所述控制系统连接并带动所述垂直传动轮(42)转动的垂直电机(41)，以带动所述摄像机(7)相对于所述第二机架(2)垂直转动； 所述精确定位摄像装置还包括设在所述第二机架(2)中的:与所述第一机架(I)转轴固定连接的水平检测轮(51)、偏心地设在所述水平传动轮(32)或水平检测轮(51)的端面上的第一水平磁体(53)、由所述水平检测轮(51)带动同步转动的水平转轮(52)、同心地设在所述水平转轮(52)转轴上的第二水平磁体(54)、设在所述第二水平磁体(54) —侧与所述控制系统连接并可检测所述第二水平磁体(54)周围磁场变化的水平磁传感器(55)、与所述摄像机(7)转轴固定连接的垂直检测轮(61)、偏心地设在所述垂直检测轮(61)或所述垂直传动轮(42)的端面上的第一垂直磁体(63)、由所述垂直检测轮(61)带动同步转动的垂直转轮(62)、同心地设在所述垂直转轮(62)转轴上的第二垂直磁体(64)以及设在所述第二垂直磁体(64)—侧的与所述控制系统连接的并可检测所述第二垂直磁体(64)周围磁场变化的垂直磁传感器(65)； 所述水平磁传感器(55)将检测到的所述第二水平磁体(54)周围的磁场变化信息转换为水平位置检测电子信号并反馈给所述控制系统，所述控制系统根据所述水平位置检测电子信号调整所述水平电机(31)的转动以形成闭环控制;所述垂直磁传感器(65)将检测到的所述第二垂直磁体周围的磁场变化信息转换为垂直位置检测电子信号并反馈给所述控制系统，所述控制系统根据所述垂直位置检测电子信号调整所述垂直电机(41)的转动以形成闭环控制。2.根据权利要求1所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述水平检测轮(51)和所述水平转轮(52)都为带轮并且两者通过同步带传动。3.根据权利要求1所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述水平检测轮(51)和所述水平转轮(52)都为无级变速轮并构成无级变速传动机构。4.根据权利要求2或3所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述水平转轮(52)与所述水平检测轮(51)的传动比小于I。5.根据权利要求1所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述水平传动轮(32)为齿轮，所述水平电机(31)通过齿轮传动机构带动所述水平传动轮(32)。6.根据权利要求1所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述垂直检测轮(61)和所述垂直转轮(62)都为带轮并且两者通过同步带传动。7.根据权利要求1所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述垂直检测轮(61)和所述垂直转轮(62)都为无级变速轮并构成无级变速传动机构。8.根据权利要求6或7所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述垂直转轮(62)与垂直检测轮(61)的传动比小于I。9.根据权利要求1所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述垂直传动轮(42)为齿轮，所述垂直电机(41)通过齿轮传动机构带动所述垂直传动轮(42)。10.根据权利要求9所述的精确定位摄像装置，其特征在于，所述垂直传动轮(42)为蜗轮，所述垂直驱动机构(4)包括由所述垂直电机(41)带动的与所述蜗轮啮合的蜗杆(43)。
【文档编号】G01B7/00GK106066149SQ201610402277
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月7日 公开号201610402277.6, CN 106066149 A, CN 106066149A, CN 201610402277, CN-A-106066149, CN106066149 A, CN106066149A, CN201610402277, CN201610402277.6
【发明人】赵红钦, 伍志坚
【申请人】深圳市星苑科技有限公司