智能夜视仪伺服装置及具有其的夜视仪监测系统的制作方法

本发明涉及夜视仪领域，具体涉及一种智能夜视仪伺服装置及具有其的夜视仪监测系统。

背景技术：

1、夜视仪是一种红外设备，利用红外探测器接收目标物体反射的红外辐射能量，从而在夜间或低照度环境下帮助人们观察目标物体。在无可见光的环境下，夜视仪的可视画面在亮度和清晰度都具有优势，且价格便宜，因此被广泛用于边防、海防、防汛、森林防火、城市环境监测、公安、铁路火车机车等需要夜视监控的场所。

2、夜视仪的主要结构包括红外灯、摄像机和电源等，摄像机包括镜头和机芯，镜头用于拍摄，机芯中设有用于成像的成像电路。由于夜视仪的使用环境会经常发生变化，所观察的目标物体也不是固定不变的，为了适用环境的变化和追踪目标物体，便于夜视仪更好地工作，实现更好的夜视监控效果，需要时常调节摄像机中的镜头，通过镜头朝向、焦距的调节，以得到最清晰的监控图像。此外，安装夜视仪通常是为了提升使用场景的安全防范性，因此摄像机机芯中的成像数据需要上传到远程客户端进行显示或数据分析。

3、然而，目前夜视仪的镜头调节通常为手动调节，智能化程度太低，环境适应能力低，成像数据上传到客户端的通信系统的稳定性较差，导致整个夜视仪的监测效果较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种智能夜视仪伺服装置及具有其的夜视仪监测系统，以解决现有夜视仪智能化程度低、环境适应能力差、成像数据上传系统稳定性差所导致的监测效果差的问题。

2、本发明提供了一种智能夜视仪伺服装置，用于夜视仪，所述夜视仪设有镜头，所述镜头上设有电机控制机构，所述电机控制机构与所述镜头传动连接；所述装置包括伺服控制器、电机驱动电路和通信电路；

3、所述伺服控制器通过所述通信电路与客户端通信连接，所述伺服控制器还通过所述通信电路与所述夜视仪通信连接；所述伺服控制器通过所述电机驱动电路与所述电机控制机构电连接；

4、所述伺服控制器用于通过所述通信电路，获取所述客户端下发的指令；根据所述指令生成电机控制信号，并将所述电机控制信号发送至所述电机驱动电路；

5、所述电机驱动电路用于接收所述电机控制信号，根据所述电机控制信号控制所述电机控制机构运动，以控制所述夜视仪上的所述镜头移动；

6、所述伺服控制器还用于通过所述电机驱动电路，获取所述电机控制机构反馈的电机运行状态信号，根据所述电机运行状态信号对所述电机控制信号进行调节，并将调节后的所述电机控制信号发送至所述电机驱动电路；

7、所述电机驱动电路还用于接收调节后的所述电机控制信号，并根据调节后的所述电机控制信号调节所述电机控制机构的运动，以调节所述夜视仪上的所述镜头移动；

8、所述伺服控制器还用于通过所述通信电路，将所述夜视仪中的监控数据发送至所述客户端。

9、可选地，所述电机控制机构包括两路电机和两路编码器，所述电机驱动电路包括两路驱动子电路；

10、两路所述驱动子电路的输入端与所述伺服控制器的输出端均电连接，两路所述驱动子电路的输出端与两路所述电机的输入端一一对应电连接，两路所述电机的输出端与两路所述编码器的输入端一一对应电连接，两路所述编码器的输出端与两路所述驱动子电路的输入端一一对应电连接，两路所述驱动子电路的输出端还与所述伺服控制器的输入端均电连接。

11、可选地，每路所述驱动子电路均包括连接器、直流电机驱动芯片、运放器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一有极性电容、第二有极性电容、第一电容c35、第二电容、第一tvs管、第二tvs管和第三tvs管；所述连接器具有6个引脚；

12、在每路所述驱动子电路中，所述直流电机驱动芯片的逻辑电源引脚与3.3v供电端电连接，所述直流电机驱动芯片的逻辑电源引脚还通过所述第一电容接地；所述直流电机驱动芯片的电机电源引脚与12v供电端电连接，所述第一有极性电容的正极和所述第二有极性电容的正极均连接在所述直流电机驱动芯片的电机电源引脚与所述12v供电端之间的公共连接端上，所述第一有极性电容的负极和所述第二有极性电容的负极均接地；

13、在每路所述驱动子电路中，所述直流电机驱动芯片的睡眠模式输入引脚、第一控制信号输入引脚和第二控制信号输入引脚与所述伺服控制器的输出端均电连接，所述直流电机驱动芯片的睡眠模式输入引脚还通过所述第一电阻与所述3.3v供电端电连接；所述直流电机驱动芯片的第一信号输出引脚与所述连接器的2号引脚电连接，所述直流电机驱动芯片的第二信号输出引脚与所述连接器的1号引脚电连接，所述第二电容的第一端连接在所述直流电机驱动芯片的第一信号输出引脚与所述连接器的2号引脚之间的公共连接端上，所述第二电容的第二端连接在所述直流电机驱动芯片的第二信号输出引脚与所述连接器的1号引脚之间的公共连接端上；

14、在每路所述驱动子电路中，所述直流电机驱动芯片的第一接地引脚和第二接地引脚连接在一起，并通过所述第二电阻接地，所述直流电机驱动芯片的第二接地引脚还通过所述第三电阻与所述运放器的正相输入引脚电连接；所述运放器的正极电源引脚与5v供电端电连接，所述运放器的负极电源引脚接地；所述运放器的反相输入引脚通过所述第五电阻接地，所述运放器的输出引脚通过所述第四电阻与所述伺服控制器的输入端电连接，所述第六电阻的第一端连接在所述运放器的反相输入引脚与所述第五电阻之间的公共连接端上，所述第六电阻的第二端连接在所述第四电阻与所述伺服控制器的输入端之间的公共连接端上；所述第一tvs管的负极连接在所述第四电阻与所述伺服控制器的输入端之间的公共连接端上，所述第一tvs管的正极接地；

15、在每路所述驱动子电路中，所述连接器的1号引脚和2号引脚均与对应的所述电机的输入端电连接，所述连接器的3号引脚接地，所述连接器的4号引脚与所述5v供电端电连接；所述连接器的5号引脚和6号引脚均与对应的所述编码器的输出端电连接，所述连接器的5号引脚还通过所述第七电阻与所述伺服控制器的输入端电连接，所述连接器的6号引脚还通过所述第八电阻与所述伺服控制器的输入端电连接，所述第二tvs管的负极连接在所述第七电阻与所述伺服控制器的输入端之间的公共连接端上，所述第三tvs管的负极连接在所述第八电阻与所述伺服控制器的输入端之间的公共连接端上，所述第二tvs管的正极和所述第三tvs管的正极均接地。

16、可选地，所述通信电路包括rs232接口子电路和rs422接口子电路；

17、所述rs422接口子电路与所述客户端通信连接，所述rs422接口子电路与所述伺服控制器电连接；所述rs232接口子电路与所述夜视仪通信连接，所述rs232接口子电路与所述伺服控制器电连接；所述rs422接口子电路还与所述rs232接口子电路电连接。

18、可选地，所述rs422接口子电路包括连接器j4、收发器芯片u8、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电容c27、电容c28、电容c29、电容c30、电容c31、电容c32、tvs管d5、tvs管d6、tvs管d7、tvs管d8和tvs管d9；所述连接器j4具有12个引脚；

19、所述收发器芯片u8的逻辑侧电源引脚vdda与3.3v供电端电连接，所述收发器芯片u8的三个逻辑侧接地引脚gnda均接地，所述电容c30的第一端和所述电容c31的第一端均连接在所述收发器芯片u8的逻辑侧电源引脚vdda与所述3.3v供电端之间的公共连接端上，所述电容c30的第二端和所述电容c31的第二端均接地；所述收发器芯片u8的接收数据输出引脚ro通过所述电阻r24与所述3.3v供电端电连接，所述收发器芯片u8的驱动器使能控制引脚de通过所述电阻r27与所述3.3v供电端电连接，所述收发器芯片u8的发送数据输入引脚di通过所述电阻r28与所述3.3v供电端电连接，所述收发器芯片u8的接收器使能控制引脚/re通过所述电阻r25接地；所述收发器芯片u8的接收数据输出引脚ro和发送数据输入引脚di均与所述伺服控制器电连接；

20、所述收发器芯片u8的电源侧电源引脚vddb依次通过所述电阻r18和所述电阻r19与所述连接器j4的5号引脚电连接，所述收发器芯片u8的三个总线侧接地引脚gndb均与所述连接器j4的9号引脚电连接；所述tvs管d7的负极、所述电容c28的第一端和所述电容c29的第一端均连接在所述收发器芯片u8的电源侧电源引脚vddb与所述电阻r18之间的公共连接端上，所述tvs管d7的正极、所述电容c28的第二端和所述电容c29的第二端均与所述连接器j4的9号引脚电连接；

21、所述收发器芯片u8的同相输入引脚a连接在所述电阻r18与所述电阻r19之间的公共连接端上；所述收发器芯片u8的反相输入引脚b通过所述电阻r22与所述连接器j4的6号引脚电连接，所述收发器芯片u8的反相输入引脚b还通过所述电阻r23与所述连接器j4的9号引脚电连接；所述电阻r21的第一端、所述电容c27的第一端和所述tvs管d5的负极均连接在所述电阻r19与所述连接器j4的5号引脚之间的公共连接端上，所述电阻r21的第二端和所述电容c27的第二端均连接在所述电阻r22与所述连接器j4的6号引脚之间的公共连接端上，所述tvs管d5的正极通过所述tvs管d6连接在所述电阻r22与所述连接器j4的6号引脚之间的公共连接端上；所述电阻r20的第一端连接在所述tvs管d5的正极与所述tvs管d6之间的公共连接端上，所述电阻r20的第二端与所述连接器j4的9号引脚电连接；

22、所述收发器芯片u8的同相输出引脚y通过所述电阻r31与所述连接器j4的7号引脚电连接，所述收发器芯片u8的反相输出引脚z通过所述电阻r26与所述连接器j4的8号引脚电连接；所述电阻r30的第一端、所述电容c32的第一端和所述tvs管d8的负极均连接在所述电阻26与所述连接器j4的8号引脚之间的公共连接端上，所述电阻r30的第二端和所述电容c32的第二端均连接在所述电阻r31与所述连接器j4的7号引脚之间的公共连接端上，所述tvs管d8的正极通过所述tvs管d9连接在所述电阻r31与所述连接器j4的7号引脚之间的公共连接端上；所述电阻r29的第一端连接在所述tvs管d8的正极与所述tvs管d9之间的公共连接端上，所述电阻r29的第二端与所述连接器j4的9号引脚电连接；

23、所述连接器j4的12个引脚均与所述客户端电连接；所述连接器j4的1号引脚和2号引脚连接在一起，并与外部12v电源电连接；所述连接器j4的3号引脚和4号引脚连接在一起，并接地；所述连接器j4的9号引脚接rs422总线信号参考地；所述连接器j4的10号引脚和11号引脚还均与所述rs232接口子电路电连接。

24、可选地，所述rs232接口子电路包括连接器j5、收发器芯片u7、电容c22、电容c23、电容c24、电容c25和电容c26；所述连接器j5具有10个引脚；

25、所述收发器芯片u7的逻辑侧电源引脚vcc与所述3.3v供电端电连接，所述收发器芯片u7的逻辑侧电源引脚vcc还通过所述电容c23接地，所述收发器芯片u7的接地引脚gnd接地；所述收发器芯片u7的第一发送数据输出引脚dout1与所述连接器的8号引脚电连接，所述收发器芯片u7的第一接收数据输入引脚rin1与所述连接器的7号引脚电连接，所述收发器芯片u7的第一接收数据输出引脚rout1和第一发送数据输入引脚din1均与所述伺服控制器电连接；所述收发器芯片u7的第二发送数据输出引脚dout2、第二接收数据输入引脚rin2、第二接收数据输出引脚rout2和第二发送数据输入引脚din2均悬空；

26、所述收发器芯片u7的正极电压引脚v+通过所述电容c24接地，和所述收发器芯片u7的负极电压引脚v-通过所述电容c26接地；所述收发器芯片u7的第一电容正极引脚c1+通过所述电容c22与所述收发器芯片u7的第一电容负极引脚c1-电连接，所述收发器芯片u7的第二电容正极引脚c2+通过所述电容c25与所述收发器芯片u7的第二电容负极引脚c2-电连接；

27、所述连接器j5的10个引脚均与所述夜视仪电连接，所述连接器j5的1号引脚和2号引脚连接在一起，并与所述12v供电端电连接；所述连接器j5的3号引脚和4号引脚连接在一起，并接地；所述连接器j5的9号引脚接地；所述连接器j5的4号引脚与所述连接器j4的10号引脚电连接，所述连接器的5号引脚与所述连接器j4的11号引脚电连接。

28、可选地，所述夜视仪上设有温度传感器，所述装置还包括温度采样电路；

29、所述温度采样电路的输入端与所述温度传感器电连接，所述温度采样电路的输出端与所述伺服控制器的输入端电连接。

30、可选地，所述装置还包括电源防反接电路、12v电源电路、5v电源电路和3.3v电源电路；

31、所述12v电源电路的输入端和所述5v电源电路的输入端均通过所述电源防反接电路与外部12v电源电连接，所述12v电源电路的输出端与所述电机驱动电路的输入端和所述通信电路的输入端均电连接，所述5v电源电路的输出端还与所述电机驱动电路的输入端和所述3.3v电源电路的输入端均电连接，所述3.3v电源电路的输出端与所述伺服控制器的输入端、所述电机驱动电路的输入端和所述通信电路的输入端均电连接。

32、可选地，所述电源防反接电路包括二极管d2；所述12v电源电路包括dc-dc控制芯片u4、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电感l1、二极管d1和mos管u3a；

33、所述二极管d2的正极与外部12v电源电连接，所述5v电源电路的输入端和所述dc-dc控制芯片u4的电源输入引脚vin与所述二极管d2的负极均电连接；所述电感l1的同名端、所述电容c10的第一端和所述电容c11的第一端均连接在所述dc-dc控制芯片u4的电源输入引脚vin与所述二极管d1的负极之间的公共连接端上，所述电容c10的第二端和所述电容c11的第二端均接地，所述电感l1的非同名端通过所述二极管d1与所述电机驱动电路的输入端和所述通信电路的输入端均电连接；所述dc-dc控制芯片u4的电源侧电源引脚vdd通过所述电容c12接地，所述电阻r15的第一端连接在所述dc-dc控制芯片u4的电源侧电源引脚vdd与所述电容c12之间的公共连接端上，所述电阻r15的第二端与所述dc-dc控制芯片u4的使能信号引脚ce电连接；

34、所述dc-dc控制芯片u4的外同步使能引脚ext与所述mos管u3a的栅极电连接，所述mos管u3a的漏极连接在所述电感l1的非同名端与所述二极管d1之间的公共连接端上，所述mos管u3a的源极接地；所述电容c8的第一端和所述电容c9的第一端均连接在所述二极管d1与所述电机驱动电路的输入端之间的公共连接端上，所述电容c8的第二端和所述电容c9的第二端均接地；

35、所述dc-dc控制芯片u4的空脚nc悬空，所述dc-dc控制芯片u4的接地引脚gnd接地；所述dc-dc控制芯片u4的反馈引脚fb通过所述电阻r13与所述电机驱动电路的输入端和所述通信电路的输入端电连接；所述电阻r14的第一端连接在所述dc-dc控制芯片u4的反馈引脚fb与所述电阻r13之间的公共连接端上，所述电阻r14的第二端接地；所述电阻r16的第一端和所述电阻r17的第一端均与所述dc-dc控制芯片u4的电压检测引脚vsense电连接，所述电阻r16的第二端和所述电阻r17的第二端均接地。

36、此外，本发明还提供一种夜视仪监测系统，所述系统包括：

37、夜视仪，所述夜视仪上设有镜头，所述镜头上设有电机控制机构，所述电机控制机构与所述镜头传动连接；

38、客户端；

39、前述的智能夜视仪伺服装置，与所述客户端通信和所述夜视仪均通信连接；

40、所述智能夜视仪伺服装置，用于：

41、利用通信电路，获取所述客户端下发的指令；利用伺服控制器，根据所述指令生成电机控制信号，并将所述电机控制信号发送至电机驱动电路；

42、利用所述电机驱动电路，接收所述电机控制信号，根据所述电机控制信号控制所述电机控制机构运动，以控制所述夜视仪上的所述镜头移动；

43、利用所述电机驱动电路，获取所述电机控制机构反馈的电机运行状态信号；利用所述伺服控制器，根据所述电机运行状态信号对所述电机控制信号进行调节，并将调节后的所述电机控制信号发送至所述电机驱动电路；

44、利用所述电机驱动电路，接收调节后的所述电机控制信号，并根据调节后的所述电机控制信号调节所述电机控制机构的运动，以调节所述夜视仪上的所述镜头移动；

45、利用所述通信电路和所述伺服控制器，将所述夜视仪中的监控数据发送至所述客户端。

46、本发明的有益效果：通过在夜视仪的镜头上设置电机控制机构，利用智能夜视仪伺服装置上的伺服控制器生成电机控制信号，再利用智能夜视仪伺服装置上的电机驱动电路根据电机控制信号控制电机控制机构运动，进而带动镜头移动，可以实现镜头的朝向、焦距等参数的自动调节，以实现夜视仪的智能伺服控制；同时，电机驱动电路还能获取在上述控制过程中的电机运行状态信号，根据电机运行状态信号来实现电机控制机构运动的调节，进而调节镜头，能形成镜头驱动与控制上的闭环调节，使得夜视仪能适应变换的环境和目标物体，有效提升了夜视仪的环境适应能力；此外，伺服控制器通过通信电路与夜视仪通信连接，可以将夜视仪在工作过程中所得到的监控数据上传到客户端中，利用该通信电路和伺服控制器，能有效确保成像数据上传系统稳定性；

47、本发明的智能夜视仪伺服装置及具有其的夜视仪监测系统，能实现夜视仪上镜头的实时伺服控制，智能化程度高、环境适应能力强、成像数据上传系统的稳定性强，整个系统的监测效果好。