专利名称：一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，尤指一种包含有一微电脑单晶片处理控制电路、一输出输入连接埠及一伺服机群组等三个部分所组成的装置。
背景技术：
按，于先前1998年3月本申请人设计的台湾新型专利第151185号“载动摄影机的伺服结构控制装置”，其控制方式及机械结构等两方面在实际实施中有以下的缺点；首先就控制方式而言，该装置仅能控制一具摄影机，虽然该摄影机可以自动作水平及垂直方向的记忆旋转，但只限于一无障碍的空间，例如要监视另外一房间时，就必须另外安装一本装置，造成使用者成本浪费及操作上的不便。然后，就其机械结构而言，因为该装置中的马达旋转主轴转动时是同步等转距连带转动该电位器，一般电位器的机械结构限制大约可旋转角度在60～180度之间，所以连带的限制，使该直流马达主轴旋转角度也在60～180度之间，这样的直流马达主轴载动摄影机时最大再180度的可视摄影角度并不符合环境摄影监视的要求。
由此可见，本实用新型人有鉴于要上述本实用新型人实用新型习用的第151185专利“载动摄影机的伺服结构控制装置”作摄影监视应用，是有诸多不便，而亟待加以改良。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，可一次同时载动及控制多具摄影机。
本实用新型的再一目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，提供该载动的摄影机一种具有预设多点位置的记忆功能，使该微电脑控制处理电路接收到“预设点自动追踪”的指令时，该摄影机可在所预设的几个位置点之间，依所设定的时间内依照顺序自动跳跃到其预设点而作追踪摄影，该所设定的时间是可由操作的输入控制按钮按键输入设定的。
本实用新型的另一目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，提供该摄影机具有可正转及逆转的功能，该摄影机可由输入操作按钮控制，使该微电脑控制处理电路接收到“正转或逆转”的指令时，随时可使该摄影机作正向旋转或逆向旋转，以便可以选择需要摄影的位置。
本实用新型的再现目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，提供该摄影机一种调整正确位置后可记忆该位置的功能，使该微电脑控制处理电路接收到“记忆”的指令时，该摄影机可由输入控制的操作按钮按键，随时记忆该预设的位置。
本实用新型的再一目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，提供该摄影机一种调整正确位置后可记忆多个该位置的功能，使该微电脑控制处理电路接收到“记忆”的指令时，该摄影机可由输入控制的操作功能选择与记忆的按钮按键，随时可记忆多数个预设位置的记忆点。
本实用新型的再一目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，提供该摄影机一种具有慢速巡弋扫描的功能，使该微电脑控制处理电路接收到“扫描”的指令时，该摄影机可由输入控制的操作按钮按键，在所预设点的区域范围内及所预设的扫描速度中，作巡弋扫描摄影监视的动作。
本实用新型的又一目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，提供该摄影机一种具有异常侵入警报的功能，使该微电脑控制处理电路接收到“中断紧急输入”的指令时，该摄影机可自动追踪该中断输入功能项所指定预设记忆的位置点进行锁定目标摄影影并发出警报信号。
本实用新型的再一目的在于提供一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，其中可藉由该液晶显示器的显示，提供操作者观看所输入的指令或资料是否有误，也可显示系统执行的状态。
为达成上述实用新型目的，一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，主要包含有一微电脑单晶片处理控制电路、一输出输入连接埠及一伺服机群组等三个部分所组成；其中，该微电脑单晶片处理控制电路是包含有一输入控制键盘、一微电脑单晶片处理器两只位移暂存器及一液晶显示器，该微电脑单晶片处理器包含一单晶片、一记忆体；一输出输入连接埠，该输出输入连接埠包含有一中断输入控制信号连接埠、一警报输出连接埠及一伺服机组连接埠；一伺服机群组，该伺服机群组至少包含有一组伺服机，各组伺服机均包含有两只伺服机及一具摄影机。两只伺服机的内部结构如图所示组成相同，只是其中一只伺服机载动一摄影机，为便利说明就以其中之一的伺服机为代表，该伺服机包含有一减速直流马达、一衔接齿轮组、一电位器及驱动器(请参阅图2)。其中该驱动器是包含一比较器、一马达驱动放大器、及一参考脉冲信号产生器。该摄影机是负载于该伺服机组的其中一只伺服机上；其中各部件联接为以单晶片处理器为中心，其输入端与输入信号的键盘、中断信号的输入连接埠联接，输出端分别与记忆体、液晶显示器、警报输出连接埠连接，同时单晶片处理器与一对应的控制脉冲信号输出连接埠与一伺服机群组联接；伺服机群组内两支伺服机通过齿轮组与电位器联接，电位器信号输出端联接到比较器一输入端，比较器另一输入端为单晶片处理器脉冲输出端，比较器输出端再反馈到水平、垂直旋转的伺服电机，伺服电机与摄像机固定联接(如图1、6所示)。
当该减速直流马达转动时连带转动该电阻器，由电位器所产生不同的阻抗值推算便可测知该减速直流马达相对的位置，因为，该电位器由于本身机械结构的限制，使其旋转的角度大都是不足使用的锐角，故该马达旋转主轴与该电位器之间藉一衔接齿轮的配套，使该马达主轴旋转的角度可延伸到360度的范围，如此载动摄影机时始能让摄影机镜头可旋转约大于等于360度的可监视视角。
本技术使得本装置所载动的摄影机在摄影的环境空间可以作多个预设点的定位记忆、巡弋扫描及自动追踪等功能，扩大摄影监控的目的及藉由该液晶显示器的显示可供操作者观看所输入的指令是否有误和系统执行的状况。
本实用新型优点结构设计合理，以单晶片作为控制部件，控制灵活、精度好，一台控制器可带动多组摄像机同时工作，节约成本，提高工作效率，是一种完整的摄像机控制系统。
图1为本实用新型一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置的方块示意图；图2为本实用新型脉冲比较及数学式运算图；图3为本实用新型单晶片控制电路结构图；图4为本实用新型各项功能及程式执行状态的液晶显示原理图；图5为本实用新型实施例中的伺服机结构示意图；图6为本实用新型的总体结构图。
其中附图编号为1为微电脑单晶片处理控制电路，11为控制键盘，12为微电脑单晶片处理器，121为一单晶片，122为记忆体，13为液晶显示器，2为输出输入连接埠，21为中断输入控制信号连接埠，22为警报输出连接埠，23为伺服机组连接埠，3为伺服机群组，31为伺服机，311为直流马达，3111为小齿轮，312为衔接齿轮组，313为电位器，3131为齿轮，314为驱动器，3141为比较器，3142为马达驱动放大器，3143为参考脉冲信号产生器，315为减速齿轮，32为伺服机，33为摄影机，4为控制盒。
具体实施方式
该装置的结构及工作原理结合附图加以说明。
如图1所示，是本实用新型一种微电脑控制载动摄影机的伺服的装置，主要包含有一微电脑单晶片处理控制电路1、一输出输入连接埠2及一伺服机群组3等三个部分所组成；其中，该微电脑单晶片处理控制电路1是包含有一输入控制键盘11、一微电脑单晶片处理器12两只位移暂存器及一液晶显示器13，该微电脑单晶片处理器12包含一单晶片121、一记忆体122；]一输出输入连接埠2，该输出输入连接埠2包含有一中断输入控制信号连接埠21、一警报输出连接埠22及一伺服机组连接埠23；一伺服机群组3，该伺服机群组3至少包含有一组伺服机，各组伺服机均包含有两只伺服机31及32及一具摄影机33。两只伺服机的内部结构如图所示组成相同(31＝32)，只是其中一只伺服机载动一摄影机33，为便利说明就以其中之一的伺服机31为代表，该伺服机31包含有一减速直流马达311、一衔接齿轮组312、一电位器313及驱动器314(请参阅图2)。其中该驱动器314是包含一比较器3141、一马达驱动放大器3142、及一参考脉冲信号产生器3143。该摄影机33是负载于该伺服机组的其中一只伺服机31上；有关技术内容其中主要原理如图1所示，当使用者操作的输入控制信号11或紧急中断的输入控制信号14有信号输入时，单晶片121读取记忆体122预先储存的马达定位的相关资料后输出一相对应的正向控制脉冲信号T1(＝T1a，T1b，......T1n)经连接埠23输出到伺取机群组3。
请参阅图2，输入到伺服机群组3的控制信号T1首先进入比较器3141，与参考脉冲信号产生器3143产生的参考脉冲信号T2进行脉冲脉宽的加算比较，其加算结果的差异脉宽如果大于零，即为正向差异，再经过马达驱动放大电路3143驱动马达作正向的运转。反之，差异脉宽为负向则驱动马达作逆向的运转。如果，差异等于零，即为两者脉宽等宽，无信号经驱动放大电路3142，马达停止运转。
当马达311作正向运转时，该马达主轴连带转动电位器313，该电位器313转动时产生一连串不同的阻抗(R)，这些阻抗值(R)与固定电容值(C)所构成R*C＝T时间常数参考脉冲产生器3143产生许多不同脉冲时间宽度的负向参考脉宽T2(T2a、T2b...T2n)，当电阻值越大时，产生的T越大，也就是说，产生的参考脉冲宽越宽大，当电位器313作正转时，电阻值会逐渐加大，也就是说，T2中的T2a、T2b...T2n参考脉冲宽大小为T2a＜T2b＜T2n，当电位器313作逆转时，电阻值逐渐减小，也就是说，T2中的T2a、T2b...T2n参考脉冲宽大小为T2a＞T2b＞T2n。这些不同的参考脉冲宽T2将与微电脑单晶片121输出的控制脉冲宽T1在比较器3141作运算T1-T2＝TX的比较，若TX＞0，经驱动放大器3142放大后驱动马达311作正向运转。若TX＜0，经驱动放大器3142放大后驱动马达311作逆向运转。若TX＝0，无信号经驱动放大器3142放大，马达311停止运转。
本装置机械结构技术着重于马达运转角度要达到360度旋转角度，故其衔接的齿轮组312，应设计在该马达311旋转约2度时该电位器313仅旋转约1度，使马达可旋转转360度而不受于该电位器机械结构的可旋转的锐角限制。
请参阅图3为本实施例中的微电脑单晶片处理控制电路图，图中主要零组件分别是单晶片121是采用Microchip公司出口的PIC16C73、记忆体122是规格编号93C66储存的资料不会因电源的消失而消失且可电子抹除式的唯读记忆体EEPROM、两只位移转暂存器4017、警报(图中INT1～INT8有信号输入时)输出的继电器RLY14、液晶显示器LCD13及四个伺服机组外接的P7连接器15等。输入控制键盘11共含有11只输入按键输入操作，其中CA1～CA4四只按键代表本装置可控制的四具摄影机(Cameras)编号、[UP]按键按一下时该减速直流马达作寸动正转，持续按住时马达持续作正转、[DOWN]按键按一下时该减速直流马达作寸动逆转，持续按住时马达持续作正转、[TAB]按键按一下时代表功能标题指标的游标Cursor会移动到下一个功能标题、[INT]按键按一下时可设定中断输入参数、[GO]按键按一下时本装置系统开始执行，再按一下时停止执行、[MEM]按键按一下时可将上述的设定参数记忆到记忆体及[SCAN\STEP]按键按一下时为扫描功能Scanning，再按一下时为预设点自动跳跃功能Stepping。请参阅图4为上述输入按键在液晶显示器显示的状况(Display)该显示器共显示有上下两行上行显示有三个功能区摄影机编号区[C1～C4]，例如C1显示1号摄影机，预设记忆范围区[RANGE]，显示本次的预设记忆点，二位数字的值最高可设99个记忆点，执行方式区[DLY\SPD]，显示自动预设点追踪功能中，从一个预设记忆点移到另一个预设记忆点的延迟Delay时间设定范围，从1～99秒可任意设定，或显示本次的扫描功能中，扫描速度Speed的设定显示，从1～30秒阶段可任意设定。
下行显示也有三个功能区现在正在执行的预设记忆点STEP X，例如，STEP5则显示现在正在执行5各预设点，[H]水平或正向转动座标指示Horizontal Display，本实施例是将水平或正向转动行程切割为1400等份，故显示1～1400的座标数值，[V]垂直或逆向转动座标指示Vertical Display，本实施例是将垂直或逆向转动行程切割为1400等份，故显示1～1400的座标数值。
以上该液晶显示器所显示的数字和资料均储存于记忆体EEPROM中，停电后不会消失原先的设定参数值，即下次开机后显示上次的原始资料。
再请参阅图3，为便利及简化输入控制电路图的说明，仅就本实施例中常用的按键[UP]为例当本装置开机之后，则本装置系统就依记忆体122最后所设定的原始参数条件等去执行工作。当按下[UP]按键，输入位移暂存器4017扫描到[UP]的按键信号后，该微电脑处理器的单晶片121读取呼叫记忆体122的该相关的副程式及相关资料处理后，由输出连接埠23输出一相对应的正向控制脉冲信号T1到输出位暂存器4017，再由Q0～Q7分配到相对应的四个伺服机组外接的连接器P7等。其中每个伺服机组包含有两只伺服机，故共可控制Q0～Q7的八只伺服机。请参阅图1及图2，以按下[UP]按键为例说明。当按下[UP]按键后，微电脑单晶片121读取记忆体上次储存的马达311位置资料处理后，输出一相对应的脉冲控制信号T1a到驱动器314的比较器3141，该比较器3141另一端由参考脉冲产生器3143所产生输入的参考脉冲信号T2a同时进入比较器3141作运算比较。如果T1a大于T2a，则T1a-T2a＝TX＞0，TX经驱动放大电路3142放大后驱动马达311作正向转动。当马达311作正向转动时，连带转动电位器313作正向旋转，电位器313因旋转而产生更大数值的电阻值，由前述电阻值R与固定电容值C的乘积即R*C＝T原理，电阻值加大故产生更大的T2b脉冲宽。此时，若T1a-T2b＝TX＝0，TX无信号经驱动放大电路3142，马达311停止转动，则表示此两者脉冲宽等宽，马达311不动作。但是，如果[UP]连续被按下时，则T1控制脉冲信号持续产生更大脉冲宽度的T1b，由于T1b大于T1a，所以上述T1a-T2b＝TX＝0的条件被破坏，变成T1b-T2a＝TX＞0，马达311再度作正向运转。马达311作正向运转时再度产生更大的参考脉冲信号T2c、T2d及T2e等继续作T1-T2＝TX的比较运算。若[UP]持续按住不放，则马达311持续作正转不会停止。当微电脑单晶片121读取到记忆体122的[上限]资料时，不再输出控制信号，因此，当马达311和电位器313的运转产生的参考脉冲T2与[上限]资料出现的最后输出控制信号T1相等脉宽时，马达311又停止运转。
同理按[DOWN]时使该减速直流马达311作逆转。
当按下[TAB]时，会在液晶显示器的显示幕上显示位移标示点Cursor，其中每按一次就会使该位移标示点在各功能标示区域中位移到次一个区域，该位移标示点所在的区域表示目前可执行该功能的区域。例如，位移标示点位移到显示器上的x座标功能区域时，按下[UP]按键，则该x座标值依序增加，同时代表x轴的水平转向的伺服机作水平或正向的旋转。同理，若位移标示点位移到显示器上的y座标功能区域时，按下[正转]按键，则该y座标值依序增加，同时代表y轴的垂直转向的伺服机作垂直或逆向的旋转。
请参阅图5所示，是本实用新型的伺服机结构示意图，是于该直流马达311的输出端固结有一小齿轮3111，使得马达输出动力可经由小齿轮3111将动力输送至减速齿轮315中，经减速齿轮315的减速使其输出扭力力量变大，且为使马达的运转角度达到360度旋转角度，并于伺服机输出轴3112上固结一衔接齿轮组312及3131，使电位器313啮合于直流马达311的输出轴3112，且该输出轴上的衔接齿轮312与电位器313上的衔接齿轮3131的齿轮比约为2∶1，致使该衔接齿轮312旋转一圈时，该电位器313上的衔接齿轮3131仅旋转半圈，导致马达可旋转到约360度，而不受于该电位器313机械结构的可旋转锐角的限制。
再请参阅图6所示，是本实用新型的实施示意图，其可将微电脑单晶片处理控制电路1容置于一控制盒4内，该控制盒4外则突露有操作输入键盘11、液晶显示器13、中断输入连接埠21、警报输出连接埠22及控制脉冲信号输出连接埠23；以供中断信号开关14、警报器15及伺服机组3与微电脑单晶片处理控制电路1相连；该伺服机组3的伺服机31是作水平方向的运转，而另一伺服机32则作垂直方向的运转，并与前者的伺服机31作间接或直接的相互运动，再将摄影机33连结于伺服机32的传动轴上，使摄影机33藉由伺服机31、32内直流马达311的转动而作动，致使摄影机33的摄影镜头达到各种方向角度的摄影视野。
操作者可藉由控制盒4上的操作键盘11输入控制指令至微电脑单晶片处理控制电路1中，该微电脑单晶片处理控制电路1即依所接收的指令输出一对应的控制脉冲信号至伺服机组3，并由驱动运算电路314加以运算比较后，依比较结果驱动直流马达311运转，其中，另一伺服机32同理，使载动的摄影机33随之转动；且藉操作键盘11的输入，可分别控制伺服机组3的二伺服马达31、32作正、反转的动作，使载动的摄影机33可单作水平方向的来回扫描、垂直方向的上下扫描或者同时从事水平与垂直方向的来回扫描，以增加摄影的视野。
另，该中断信号开关14可装设于各个重要场所地点的出入口，俾当某一出入口的中断信号开关14被触发时，该微电脑单晶片处理控制电路1即会依所接收的中断讯号读取记忆装置内该中断讯号事先预设记忆点的资料，立即驱使摄影机3快速追踪至该中断讯号输入时的预设记忆位置，以达自动追踪功效。
权利要求1.一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，它是由电脑控制电路及软件程序组成，其特征在于该伺服装置包含有一微电脑单晶片处理控制电路1、一输出输入连接埠2及一伺服机群组3等三个部分所组成；其中，该微电脑单晶片处理控制电路1是包含有一输入控制键盘11、一微电脑单晶片处理器12两只位移暂存器及一液晶显示器13，该微电脑单晶片处理器12包含一单晶片121、一记忆体122；其中输出输入连接埠2包含有一中断输入控制信号连接埠21、一警报输出连接埠22及一伺服机组连接埠23；一伺服机群组3，该伺服机群组3至少包含有一组伺服机，各组伺服机均包含有两只伺服机31及32及一具摄影机33；其中一只伺服机载动一摄影机33，为便利说明就以其中之一的伺服机31为代表，该伺服机31包含有一减速直流马达311、一衔接齿轮组312、一电位器313及驱动器314；其中该驱动器314是包含一比较器3141、一马达驱动放大器3142、及一参考脉冲信号产生器3143；该摄影机33是负载于该伺服机组的其中一只伺服机31上；其中各部件联接为以单晶片处理器为中心，其输入端与输入信号的键盘、中断信号的输入连接埠联接，输出端分别与记忆体、液晶显示器、警报输出连接埠连接，同时单晶片处理器与一对应的控制脉冲信号输出连接埠与一伺服机群组联接；伺服机群组内两支伺服机通过齿轮组与电位器联接，电位器信号输出端联接到比较器一输入端，比较器另一输入端为单晶片处理器脉冲输出端，比较器输出端再反馈到水平、垂直旋转的伺服电机，伺服电机与摄像机固定联接。
2.按权利要求1所述微电脑控制载动摄影机的伺服装置，其特征在于该液晶显示器(LCD)可为LED、DRT或电脑荧幕等其他显示器，本装置的显示器至少可显示可外接控制的多具摄影机、可预设记忆点(Preset)、可调减速直流马达的速度、可调动作执行的时间、可调行程区域的巡弋扫描、外接中断信号及各伺服机转动行程的座标显示数值等的资料显示。
3.按权利要求1所述微电脑控制载动摄影机的伺服装置，其特征在于本装置可达成的功能至少包含该显示器所能显示的功能及可外接一组以上的紧急中断信号输入及警报信号输出。
4.按权利要求1所述微电脑控制载动摄影机的伺服装置，其特征在于本装置所负载的摄影机可为其他负载物体，可载动电视机及照明灯等负载物体。
5.按权利要求1所述微电脑控制载动摄影机的伺服装置，其特征在于该伺服机群组可为至少一组以上的组合，其中各机组可独立搭载一只摄影机或其他负载物体。
6.按权利要求1所述微电脑控制载动摄影机的伺服装置，其特征在于微电脑单晶片处理器可透过一传输缓冲器MAX232使用RS232通讯介面或485通讯介面，与个人电脑搭配通讯与控制，并由个人电脑的显示器取代上述的液晶显示器功能。
专利摘要一种微电脑控制载动摄影机的伺服装置，本装置包含有一微电脑单晶片处理控制电路、一输出输入连接埠及一伺服机群组等三个部分所组成。使用者操作键盘输入控制信号与中断输入控制信号等输入时，由微电脑单晶片读取储存在记忆体的相关程式资料经过控制处理后输出一相对应的控制脉冲信号到伺服机群组，该伺服机群组再经过比较、放大及运算后驱动各伺服机运转。其中该伺服机群组是由一组以上的伺服机组组成。各伺服机组包含有水平方向运转与垂直方向运转的两只伺服机组成的一伺服机组、两只驱动电路及一载动的摄影机。本实用新型的优点结构设计合理，以单晶片作为控制部件，控制灵活、精度好，一台控制器可带动多组摄像机同时工作，节约成本，提高工作效率，是一种完整的摄像机控制系统。
文档编号H04N5/232GK2540718SQ0221186
公开日2003年3月19日 申请日期2002年5月22日 优先权日2002年5月22日
发明者谢基生 申请人:谢基生