一种跟踪太阳云台装置的制作方法

本实用新型属于图像采集领域，具体是涉及一种新型跟踪太阳云台装置。

背景技术：

云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定云台和电动云台两种。电动云台适用于对大范围进行跟踪拍摄，它可以扩大摄像机的监视跟踪范围。电动云台是由两台执行电动机来实现定位，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。随着相机云台技术的不断发展和广泛应用，云台在图像采集领域广泛应用于不同条件下的采集图像工作，用于固定长时间拍摄和局部旋转拍摄不同情况。云台在支撑相机拍摄过程中，需要考虑长时间放置在不同环境下，需要整体云台稳定可靠，能够克服自然环境下的一些不利因素对云台的影响。以往的云台在不同环境中采集图像需要人为参与，不仅浪费时间又浪费人力，云台支撑效果不是很理想，难以实时跟踪太阳移动，自动化程度低。普通的云台支撑在比较恶劣的环境中不能够良好的稳定和支撑相机。目前跟踪太阳云台装置，还没有非常好的云台装置能够很好的跟踪太阳同时有效的固定相机，能够适应不同的环境。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、运行稳定可靠、节省劳动力的新型跟踪太阳云台装置，该装置能够在不同的环境下跟踪固定相机，该装置能够适应不同的拍摄环境。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种跟踪太阳云台装置，包括支架以及设置在支架上的二维运动跟踪机构，所述支架包括：

支架本体；

用于安装所述二维运动跟踪机构的二维跟踪机构支撑板，该二维跟踪机构支撑板通过角度调节结构安装在支架本体顶部；

用于固定支架本体的底座；

设置在支架本体与底座之间、用于调整支架本体方向和高度的方向和高度调节机构。

采用本实用新型的装置，二维跟踪机构支撑板与角度调节结构，可以配合二维运动跟踪机构进行不同太阳高度的跟踪，进一步提高跟踪的准确度。采用方向和高度调节机构能够让该装置放置在凹凸不平整的地面，实现对支架本体水平放置位置的调整。

对于路面不平或者其他复杂地形的路面，为了保证支架本体作为优选，所述方向和高度调节机构至少三组，每组包括：

安装在所述底座顶部的底部支撑柱；

平台支撑柱，该平台支撑柱顶部与所述支架本体固定，底部设有球形槽；

中部支撑柱，该中部支撑柱顶部设有与所述球形槽配合的球头结构，底部与所述底部支撑柱滑动配合；

所述平台支撑柱与中部支撑柱之间设有第一相对固定件，所述中部支撑柱与底部支撑柱之间设有第二相对固定件。

采用上述技术方案，通过平台支撑柱、中部支撑柱之间的球形槽和球头结构的配合，可实现对支架本体角度的调整，保证支架本体整体水平安装。进一步讲，当安装的地面是水平面，那么可以不设置方向和高度调节机构，或者不对方向和高度调节机构进行调整，但是当使用在地面不平整的场合，可以利用本实用新型的方向和高度调节机构，实现对支架本体角度的调整，尽量调整至水平面安装效果，保证相机的安装精度。通过中部支撑柱、底部支撑柱中的滑动配合结构，可以实现对支架本体安装高度的调整。通过第一相对固定件、第二相对固定件实现对角度和高度的定位。

作为优选，所述第一相对固定件包括：

贴合在所述球头结构外壁的第一橡胶固定垫；

与所述球形槽螺纹配合的第一螺纹杆，该螺纹杆一端穿出球形槽外壁与一旋转手柄固定，另外一端与所述第一橡胶固定垫固定；

所述第二相对固定件包括：

贴合在所述底部支撑柱外壁的第二橡胶固定垫；

与所述中部支撑柱螺纹配合的第二螺纹杆，该螺纹杆一端穿出中部支撑柱与一旋转手柄固定，另外一端与所述第二橡胶固定垫固定。

选择橡胶材质的第一橡胶固定垫和第二橡胶固定垫，在进一步起到固定作用的同时，也避免了对抵接件的磨损。

作为优选，所述二维运动跟踪机构包括：

转动安装于支架上的云台水平转轴；

转动安装于云台水平转轴上的云台垂直转轴；

固定在云台垂直转轴上，用于固定相机的云台台面；

驱动所述云台水平转轴、云台垂直转轴转动的驱动机构；

所述云台垂直转轴与所述云台水平转轴的中心轴垂直。

所述云台垂直转轴和云台水平转轴的中心轴相互垂直，正常运行时，在驱动机构的驱动下，云台水平转轴在水平方向上转动，云台垂直转轴在竖直方向上转动，两者相互配合，可以实现对相机拍摄角度的控制，实现不同角度的拍摄。

作为优选，所述二维跟踪机构支撑板一侧与支架本体转接；所述支架本体上螺纹安装有第三螺纹杆，第三螺纹杆一端抵接在所述二维跟踪机构支撑板底面，所述第三螺纹杆构成所述的角度调节结构。通过第三螺纹杆可以实现对二维跟踪机构支撑板角度的调整。

作为进一步优选，所述第三螺纹杆与所述二维跟踪机构支撑板抵接的一端设有斜角橡胶固定垫，该斜角橡胶固定垫贴靠在二维跟踪机构支撑板底面。

作为优选，所述支架本体上设有用于放置或者安装工控机的工控机支撑平台。

作为优选，所述支架本体为金属支架。保证整个支架结构的稳定性和机械强度，作为进一步优选，所述支架本体可采用铝合金框架结构。本实用新型采用铝合金框架结构进行稳固，保证装置稳定可靠。

作为优选，所述底座包括：

具有球形定位槽的橡胶底座；

底部设有球形体的球形连接器，球形连接器顶端与支架本体底部固定。

作为优选，所述支架本体与所述球形连接器一体设置。

本实用新型的云台装置，在无人监控情况下，通过工控机可以自行通过RS-485串行口控制云台跟踪太阳通过工控机支撑平台可将工控机通过RS-485串行口在无人情况下进行太阳跟踪。避免非人为条件对云台跟踪太阳过程中的影响。

本实用新型的跟踪太阳云台装置在实时跟踪太阳，平时在使用时，将二维运动跟踪机构固定在二维运动跟踪机构支撑板上，通过角度调节结构设置好相应角度固定，通过方向和高度调节机构调节适当的高度，通过手动旋转手柄，螺纹杆开始固定好角度和高度位置，橡胶垫夹紧后，停止旋转手柄。同时将工控机安放在工控机支撑平台当中，通过RS-485串行口连接二维跟踪结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的跟踪太阳云台装置能够实时稳定的进行太阳跟踪，且稳定机构和跟踪机构对固定，使用专门设计的金属支架有效的防止自然因素的晃动或电机抖动时产生的无法有效的跟踪，对于无人看守跟踪，工控机通过RS-485串行口能够有效的对云台进行控制跟踪太阳。当使用该装置时，操作简单、结构简单、使用方便，可以有效解决对太阳的跟踪问题。

附图说明

图1是本实用新型跟踪太阳云台装置的结构示意图；

图2是本实用新型中角度调节结构的结构示意图；

图3是本实用新型中的二维运动跟踪机构的结构示意图；

图4是本实用新型的方向和高度调节机构结构示意图；

图5是本实用新型的底座的结构示意图。

附图标记说明：1-角度调节结构；11-斜角橡胶固定垫；12-螺纹杆；13-旋转手柄；2-工控机垂直挡板；3-工控机支撑平台；4-二维运动跟踪机构；41-云台台面；42-云台垂直转轴；43-云台垂直转轴固定板；44-云台水平转轴；45-云台水平旋转轴支撑平台；46-过渡固定平台；47-螺栓；48-螺母；5-二维跟踪机构支撑板；6-边缘支撑柱；7-方向和高度调节机构；11a-橡胶固定垫；12a-螺纹杆；13a-旋转手柄；71-平台支撑柱；71a-定位环；72-方向调节球；73-中部支撑柱；74-底部支撑柱；8-底座；81-球形连接器；82-橡胶底座。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示：一种新型跟踪太阳云台装置，包括支架以及设置在支架上的二维运动跟踪机构4。

支架包括支架本体、角度调节结构1、二维跟踪机构支撑板5、方向和高度调节机构7、底座8。支架本体包括工控机垂直挡板2、控机支撑平台3、边缘支撑柱6以及将上述部件连接一体的连接杆等。

结合图3，二维运动跟踪机构4通过过渡固定平台46以及四个螺栓47和螺母48固定在二维跟踪机构支撑板5上。二维跟踪机构支撑板5通过四根边缘支撑柱6和支撑板角度调节结构1组合固定在一起，四根边缘支撑柱6构成了支架本体的框架结构。四根边缘支撑柱6还连同三块工控机垂直挡板2和工控机支撑平台3组合固定在一起。工控机支撑平台3用于支撑工控机连同RS-485串行口，可控制云台二维跟踪机构4。四根边缘支撑柱6的底端与平台支撑方向和高度调节机构7连接固定，跟踪太阳云台通过底座8进行支撑。

本实用新型中，工控机垂直挡板2为银白色不透光板，尺寸为30cm*50cm大小的长方形；工控机支撑平台3为黑色亚克力板，尺寸大小为50cm*50cm的正方形；边缘支撑柱6为OB303铝合金板材，保证了本实用新型云台装置的整体强度。本实施例中，采用的工控机为研华IPC-610G工控机。

图2为支撑板角度调节结构1的局部放大结构示意图。如图2所示：支撑板角度调节结构1由斜角橡胶固定垫11、螺纹杆12和旋转手柄13组成，螺纹杆12一端连接旋转手柄13，通过旋转手柄13的转动可以让螺纹杆12旋松或者旋紧；螺纹杆12另一端与斜角橡胶固定垫11相互固定。边缘支撑柱6内设有椭圆形与螺纹杆相配合的螺纹孔，用于实现二维跟踪机构支撑板5的角度调整和固定。螺纹杆12另一端连接斜角橡胶固定垫11，两者之间可以利用橡胶材质的弹性，采用过盈卡合的方式固定，通过螺纹杆12的进出带动斜角橡胶固定垫11，进而实现对二维跟踪机构支撑板5角度的调整，同时通过螺纹杆12可以将二维跟踪机构支撑板5固定在需要的角度位置。旋转手柄13上一般设有防滑花纹，用于克服手滑的情况保证固定牢固。橡胶固定垫11一方面可以利用其自身的摩擦力和螺纹杆12的压力，实现对二维跟踪机构支撑板5的固定；另外一方面，采用橡胶材质，可以避免对二维跟踪机构支撑板5的接触磨损。

本实用新型中，二维跟踪机构支撑板5两侧通过铰接轴与对应的边缘支撑柱6铰接；边缘支撑柱6内设有的椭圆形螺纹孔，椭圆形螺纹孔的实际长轴长度为2-3cm左右，保证螺纹杆12的位置可以轻度调节。当然，也可以直接在边缘支撑柱6内侧设置一定宽度的凹槽，预留一定的空间，保证二维跟踪机构支撑板5能够进行角度调整(如图2所示)。

上述螺纹杆12和旋转手柄13可以直接采用一体成型的螺栓结构。

图3为本实用新型中二维运动跟踪机构4的结构示意图。如图3所示：二维运动跟踪机构4包括云台台面41、云台垂直转轴42、云台垂直转轴固定板43、云台水平转轴44、云台水平旋转轴支撑平台45和过渡固定平台46。云台台面41与云台垂直转轴42相互固定，云台台面41可随云台垂直转轴42的转动而转动，实现云台台面41在竖直方向上角度的调整。云台垂直转轴42通过垂直运动电机驱动；云台水平转轴44通过水平运动电机驱动。云台垂直转轴42的中心轴与云台水平转轴44的中心轴垂直，一般情况下，云台垂直转轴42的中心轴水平设置，并与二维跟踪机构支撑板5平行。

垂直运动电机置于云台水平转轴44内，水平运动电机设置在云台水平旋转轴支撑平台45内。云台水平旋转抽44与云台水平旋转轴支撑平台45内置的水平运动电机连接，通过该电机，可以实现云台水平旋转抽44的转动。云台水平旋转轴支撑平台45固定在过渡固定平台46上，过渡固定平台46通过四个螺栓47和螺母48固定在二维跟踪机构支撑板5上。螺栓47上一般设有六角口，用于外部工具比如扳手、钳子等的施力。本实用新型中，云台台面41和云台垂直旋转轴42垂直运动角度范围为-35°～35°左右；本实施例中，采用的垂直运动电机和水平运动电机采用的是普通步进电机，采用RS-485串行口通过工控机控制云台水平和垂直运动。

图4为平台支撑方向和高度调节机构7的放大结构示意图。平台支撑方向和高度调节机构7为四组，结构均相同。如图4所示：平台支撑方向和高度调节机构7包括平台支撑柱71、方向调节球72、中部支撑柱73和底部支撑柱74。方向调节球72也可以是设置在中部支撑柱73顶部的且一体设置的球头结构。平台支撑柱71一端与边缘支撑柱6相连接，或者直接与边缘支撑柱6一体设置，另一端设有用于卡合方向调节球72的球形槽，通过球形槽平台支撑柱71与方向调节球72(或设置在中部支撑柱73顶部的球头结构)之间实现转动连接，且不脱落，平台支撑柱71相对方向调节球72可自由转动，能够达到可以调节支撑底座的方向的作用，平台支撑柱71与方向调节球72(或设置在中部支撑柱73顶部的球头结构)之间还设有相对固定件，用于在调节完成后，实现平台支撑柱71与方向调节球72之间的相对固定。相对固定件包括螺纹杆12a、旋转手柄13a和斜角橡胶固定垫11a，此处的螺纹杆12a、旋转手柄13a和橡胶固定垫11a结构和连接关系与支撑板角度调节结构1中的斜角橡胶固定垫11、螺纹杆12和旋转手柄13结构类似。螺纹杆12a一端连接橡胶固定垫11a，通过螺纹杆12a的进出带动斜角橡胶固定垫11可以固定方向调节球72在需要的角度位置，旋转手柄13a上一般设有防滑花纹，用于克服手滑的情况保证固定牢固。橡胶固定垫11a一方面可以利用其自身的摩擦力和螺纹杆12a的压力，实现对方向调节球72的固定；另外一方面，采用橡胶材质，可以避免对方向调节球72的接触磨损。方向调节球72的下端与中部支撑柱73相连接，或者两者一体设置，中部支撑柱73与底部支撑柱74相互套嵌，为滑动配合连接，中部支撑柱73与底部支撑柱74可协调伸缩以调整至所需要的高度，然后通过中部支撑柱73上设置的螺旋固定件相互固定。

本实用新型中，平台支撑柱71底端有一中空球形空间，尺寸为直径约3cm的球形；平台支撑柱71底端两侧有内设有与螺纹杆12a相匹配的圆形螺纹孔。中部支撑柱73底端两侧有内设有与螺纹杆12a相匹配的圆形螺纹孔能够对底部支撑柱起到良好的固定。平台支撑柱71底端的中空球形空间可以是直接加工成型的一体结构，此时平台支撑柱71一般为中空结构，以便于中部支撑柱73的插入；也可以是分体结构，比如可以在平台支撑柱71加工弧形槽，然后加工带有弧形槽的定位环71a，定位环71a与平台支撑柱71底部的弧形槽配合形成横截面中圆心角大于180°的球形槽，安装时利用定位环71a与平台支撑柱71底端固定，即可实现平台支撑柱71与方向调节球72之间的轴向固定。

如图5所示，底座由球形连接器81和橡胶底座82组成，通过底部支撑柱74下端与球形连接器81一端相连接，球形连接器81另一端嵌入橡胶底座82相连接，能够保证在安放时可以更好的适应不同的地面环境。球形连接器81可以是底部带有球头的单独的杆结构，也可以是与底部支撑柱74一体设置的底部带有球头的结构；橡胶底座82顶面上设有供球形连接器81的球头结构嵌入的球形槽，以方便两者个定位。

本实用新型中，球形连接器81为金属材料，底端嵌入小球直径尺寸为2.5cm，橡胶底座82为耐磨橡胶材料，内部有2.5cm左右的圆形空洞可以更好的于小球接触。

本实用新型中，利用方向和高度调节机构7可实现对整个平台能够保持在水平状态进行调整；利用角度调节结构1则可实现对二维运动跟踪机构4的大致角度的调整；而最后的云台水平转轴云台垂直转轴是用来调整相机的准确角度。通过上述协调作业，可以满足各种路面和场合的使用。