一种自动定位的可变角度摄像头的制作方法

本实用新型属于摄像头技术领域，具体涉及一种自动定位的可变角度摄像头。

背景技术：

监控系统在日常生活中越来越普及，广泛应用于道路、宅院、小区及商场等领域，监控摄像头的形式也根据具体应用环境而衍生出多种多样。随着技术的日新月异，监控摄像头技术多往高清拍摄、特征识别、自动变焦捕捉等高端技术发展，但同样面临着监控成本的大幅增加，如自动变焦、对象识别追踪等高端摄像头价格太高，24小时全天候高清摄像头储存空间相对很大(如一个1080p摄像头一天采集40G以上的信息)，如果要实现全角度监控通常需要四个摄像头，成本高昂而且会占用超大存储空间。

但是需要监控的场所不仅局限在大街或商场等人流量大的公共场所，这一类监控场所往往并不是首要考虑成本问题，而是要保证24小时全角度无差别监控，往往在一片区域安装四个摄像头实现目的；另外很多需要安装监控的场合，往往也需要较全面的监控角度以便监控系统无死角监控周边或者安保系统需要跟踪拍摄某一进入安保区域的具体目标，但是由于人流量稀少导致拍摄内容大多属于无人体出现的无效存储画面，比如小区周边围墙区域、厂区堆积产品的库房、司法机关建筑周边、农村宅院、公司内部建筑角落等的安全监控，此类监控需求可归属为第二类，如果在这一类场所内安装四个摄像头全角度监控，则存在初始成本、存储设备和维护成本的无效浪费，甚至导致很多负责人选择直接放弃安装监控。

技术实现要素：

基于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种自动定位的可变角度摄像头，采用摄像头可对进入监控区域的人体进行跟踪拍摄，仅用一个摄像头实现四个摄像头才能达到的360度的无死角监控，大幅节省成本。

本实用新型采用的技术方案如下：一种自动定位的可变角度摄像头，包括镜头部件、驱动部件、安装座、底板、挡板、热释电红外传感器组成，其特征在于，所述镜头部件由摄像头、支架和转盘连接颈组成，转盘连接颈下方连接驱动部件，驱动部件可带动转盘连接颈旋转，从而通过转盘连接颈带动镜头部件旋转，驱动部件的下方安装有底板，所述底板下表面以中间轴为中心圆周均布有多个挡板，每两个挡板之间安装有一个热释电红外传感器，所述驱动部件侧面还焊接有安装座。

所述挡板和热释电红外传感器的数量优选为三个，因为摄像头的拍摄广角一般均大于120度，当然也可以选择其他数量，如六个，以综合考虑拍摄画面的居中性以及红外传感器检测小角度范围时的更加灵敏特性。

所述驱动部件包括壳体、转盘、转动轴承、伺服电机、锁定件和控制器构成，壳体内部设有隔板将壳体内部空间分隔为上下两部分，隔板上方设有内凸起的凸台，伺服电机设于隔板和凸台之间，通过螺栓锁定在隔板上，凸台上方通过转动轴承托起转盘，转盘下方中间位置设有方形孔，伺服电机的转轴端部呈方形，插装配合于转盘方形孔内，壳体内侧上下方均设有内螺纹，上方内螺纹与带有外螺纹的锁定件配合将转盘锁定在壳体内部，转盘与锁定件之间也设有转动轴承，所述转动轴承可以是滚珠，转盘上圆周阵列有螺栓孔，用于与转盘连接颈下方的圆盘螺栓连接在一起，实现驱动部件与镜头部件的连接。壳体内侧下方内螺纹用于与所述底板螺纹连接在一起；底板与壳体内隔板形成的空腔用于容纳控制器和伺服电机的驱动器。所述驱动部件壳体侧面与安装座一体成型或间接连接在一起的方式(如焊接)连接有安装座，用于将摄像头固定到安装位置。

所述控制器为单片机，如STM32L或MSP430型单片机。

其运行原理简单介绍如下：多个红外传感器依次连接单片机的一个输入端口，当有人进入监控区域后，相应角度范围内的红外传感器检测到人体向单片机输出高电平，单片机根据输入高电平的端口的位次判断相应角度范围内需要拍摄，并根据当前转盘的角度位置距初始设置角度的偏差综合计算转盘需要转动的角度，并生成控制命令驱动伺服电机转动相应角度；如果多个红外传感器均检测到人体，则控制转盘在多个红外传感器的覆盖角度范围内循环往复转动。

本实用新型的运行规则通过单片机的设置来实现，其具体规则如下：

确定与单片机第一个端口连接的红外传感器角度为0°，则后续连接第二个端口的红外传感器对应120°、连接第三个端口的红外传感器对应240°，以角度增大的方向为正方向；

规则一，当只有一个红外传感器检测到人体时，根据单片机记录的上次摄像头转动停留在的红外传感器对应角度为初始角度N，根据输入高电平的单片机端口的排序识别摄像头应相对0°转动的角度M，计算M-N的值，若M-N＝0，则摄像头不动；若M-N>0，再判断是否M-N＝＝240，若是，则生成控制命令驱动电机反向转动120度，若否，则生成控制命令驱动电机正向转动120度；若M-N<0，再判断|M-N|＝240，若是，驱动电机正向转动120度，若否，驱动电机反向转动120度；

规则二，当有两个红外传感器同时检测到人体时，根据输入高电平的单片机端口的排序识别摄像头应相对0°转动至该两个红外传感器时的角度M1和M2，若M1＝0或M2＝0，则根据规则一控制摄像头转动至角度M2或M1对应的红外传感器所处角度，然后在两个红外传感器监控范围内按相同的运动轨迹往复转动，直到端口的高电平消失；若M1≠0且M2≠0，则生成控制命令驱动电机正向依次转动120度，之后反向转动120度，之后在两个红外传感器监控范围内按相同的运动轨迹往复转动，直到端口的高电平消失；

规则三，当三个红外传感器同时输入高电平时，则生成控制指令驱动电机正向转动，直至端口高电平消失，根据高电平消失的个数转回执行规则二或规则一或完全停止转动。

本规则中均以单个红外传感器检测到人体时运动方法即规则一为基础进行多次运算得到往复转动的轨迹路线，实际情况中，可能也是仅有单个红外传感器输出高电平的情况才是应用情形最多的情况。

本实用新型的优点在于：借助成本低廉的红外传感器辅助，使单个摄像头可实现360度无死角的监控范围，而且由于摄像头可转换角度，可将摄像头安装在距离监控区域很近的范围内或者监控区域中心范围，摄像头距离监控区域距离近相对可获得更清晰的画面，实现了公司建筑角落、小区围墙、库房或夜间监控等人流稀少区域的低成本全角度监控。

附图说明

图1是本实用新型整体结构图；

图2是本实用新型侧面视图；

图3是本实用新型底面视图；

图4是本实用新型驱动部件内部结构图；

图中：1、摄像头，2、支架，3、转盘连接颈，4、驱动部件，5、安装座，6、底板，7、挡板，8、热释电红外传感器，9、驱动部件壳体，10、转动轴承，11、伺服电机，12、控制器，13、转盘，14、锁定件，15、凸台，16、隔板。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

为了进一步说明本实用新型的工作原理，现结合图1、图2、图3和图4做进一步说明：图1是本实用新型整体结构示意图，图2是本实用新型侧面视图；图3是本实用新型底面视图；如图所示，一种自动定位的可变角度摄像头，包括镜头部件、驱动部件4、安装座5、底板6、挡板7、热释电红外传感器8组成，其特征在于，所述镜头部件由摄像头1、支架2和转盘连接颈3组成，转盘连接颈3下方连接驱动部件4，驱动部件4可带动转盘连接颈3旋转，从而通过转盘连接颈3带动镜头部件旋转，驱动部件4的下方安装有底板6，所述底板6下表面以中间轴为中心圆周均布有三个挡板7，每两个挡板7之间安装有一个热释电红外传感器8，挡板7用于将热释电红外传感器8的感应范围具体划分三部分，分块独立工作的方式可相对提高热释电红外传感器8的工作灵敏度和精确度，所述驱动部件4侧面还连接有安装座5。

图4是本实用新型驱动部件内部结构图，如图所示，所述驱动部件4包括壳体9、转盘13、转动轴承10、伺服电机11、锁定件14和控制器12构成，壳体9内部设有隔板16将壳体内部空间分隔为上下两部分，隔板16上方设有内凸起的凸台15，伺服电机11设于隔板16和凸台15之间，并通过螺栓锁定在隔板上16，凸台15上方通过转动轴承10托起转盘13，转盘13下方中间位置设有方形孔，伺服电机11的转轴端部呈方形，插装配合于转盘方形孔内，壳体9内侧上下方均设有内螺纹，上方内螺纹与带有外螺纹的锁定件14配合将转盘13锁定在壳体9内部，转盘13与锁定件14之间也设有转动轴承10，所述转动轴承10可以是滚珠，锁定件14上设有方便旋拧的卡口；转盘13上圆周阵列有螺栓孔，用于与转盘连接颈3下方的圆盘螺栓连接在一起，实现驱动部件与镜头部件的连接。壳体9内侧下方内螺纹用于与所述底板6螺纹连接在一起；底板6与壳体内隔板16形成的空腔用于容纳控制器12和伺服电机的驱动器。所述驱动部件壳体9侧面与安装座一体成型或间接连接在一起的方式(如焊接)连接有安装座5，用于将摄像头固定到安装位置。

下面通过具体数值举例说明本实用新型的运行原理：

三个红外传感器依次连接单片机的三个端口，预设连接到第一个端口的红外传感器对应位置为初始角度，即0°，则后续连接第二、三个端口的红外传感器分别对应角度为120°、240°，当第三个红外传感器检测到人体活动迹象时向单片机第三个接口输出高电平，单片机根据端口位置识别应转动的角度，同时自动代入转动开始时摄像头位置与初始角度的差值，如转动开始时摄像头正停留在120°位置，根据规则一，M取值为240，N取值为120，M-N>0且不等于240，则单片机输出控制命令通过伺服电机驱动转盘正向转动120度；如果转动开始时摄像头恰好停留在预设角度的起始位置即0°，则M取值为240，N取值为0，M-N＝240，单片机输出控制命令通过伺服电机驱动转盘反向转动120°，从而控制摄像头转向到第三个红外传感器对应的监控范围。

当同时多个红外传感器感测到人体时，举例如下，设定上次摄像头停留在第二个红外传感器监控范围内，则开始转动时摄像头处于120°的角度位置，如果第一、三、两个红外传感器同时检测到人体，单片机第一、三端口同时输入高电平，则需要根据规则二，M1取值为0，M2取值为240，N取值为120，根据规则一比较M2和N的值，从而驱动电机正向转动120°到达第三个红外传感器对应的监控范围，从而M1取值依然为0，N取值变为240，根据规则一，|M1-N|＝240，单片机生成控制指令驱动电机正向转动120度至第一个红外传感器对应的监控范围，然后沿轨迹反向120°转回，最后在两个红外传感器监控范围内按相同的运动轨迹往复转动，直到端口的高电平消失。

另外设计人员考虑到存在极少量的情况，多角度范围内同时出现了人体，摄像头旋转拍摄出现人体的角度范围因而无法专注只拍一人，会导致具体到一个人的拍摄画面部分缺失，但是此类监控场所更多的是需要捕捉到进入过监控范围的人员像，而且可以通过设置电机转动角速度，如每转动120°花费时间设定为一秒，利用摄像头的大范围拍摄广角和转动速度基本可拍摄下人员所做事件的全过程或大部分过程，因此可以满足绝大多数情况下拍摄需求以及基本满足极少量情况下拍摄需求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。