全景觀察儀的制作方法

本發(fā)明屬于車載安防監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種全景觀察儀。

背景技術(shù)：

車載安防監(jiān)控的任務(wù)主要是實現(xiàn)乘員在車內(nèi)對車外環(huán)境進(jìn)行實時觀察和視頻存儲與回放。目前，車載安防監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻觀察設(shè)備、視頻記錄單元和顯示器組成。其中車載視頻觀察設(shè)備的解決方案主要有以下兩種。

方案一：視頻觀察設(shè)備采用固定安裝的槍式攝像機(jī)對關(guān)重區(qū)域進(jìn)行定點觀察。由于單臺攝像機(jī)的視場角和觀察距離有限，因此，在大范圍區(qū)域監(jiān)控的應(yīng)用場合，大多采用在車體的多個不同的位置或不同的方向布置多臺攝像機(jī)進(jìn)行觀察的解決方案。

方案二：視頻觀察設(shè)備采用單臺或多臺搭載于云臺的攝像機(jī)（球機(jī)），通過云臺轉(zhuǎn)動，攝像機(jī)可以分時地對不同的監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行觀察。

由于以上兩種方案選用的攝像機(jī)均為常規(guī)型監(jiān)控攝像機(jī)，選型、使用和維護(hù)比較方便，因此在當(dāng)前的車載安防監(jiān)控領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在實際的應(yīng)用中也存在一定的問題。采用多臺槍型攝像機(jī)方案，由于受到車體外形的制約，攝像機(jī)的布局往往不能實現(xiàn)對車輛周圍環(huán)境進(jìn)行全范圍的觀察，即存在觀察盲區(qū)。采用球機(jī)方案，由于攝像機(jī)隨著云臺轉(zhuǎn)動，只能分時地對不同的區(qū)域進(jìn)行觀察，觀察的實時性不太理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前車載安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用需要以及當(dāng)前市場上已有車載監(jiān)控攝像機(jī)方案的缺點，本發(fā)明提供一種全景觀察儀。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種全景觀察儀，包括周視部件、云臺部件、探照燈部件及一體攝像機(jī)部件；云臺部件水平轉(zhuǎn)動的安裝在周視部件的上端面，探照燈部件和一體攝像機(jī)部件分別安裝在云臺部件的左右端面；

所述的周視部件包括周視殼體，周視殼體沿圓周方向均布若干個定焦攝像機(jī)及紅外照明組件，周視殼體的內(nèi)部設(shè)有電源組件；

所述的云臺部件包括云臺殼體，云臺殼體的內(nèi)部設(shè)有水平傳動組件和俯仰傳動組件；水平傳動組件的下端從云臺殼體的下端面穿出后與周視殼體固定連接；俯仰傳動組件從云臺殼體的側(cè)壁穿出后與對應(yīng)的探照燈部件或一體攝像機(jī)部件固定連接；

所述的定焦攝像機(jī)及紅外照明組件、水平傳動組件、俯仰傳動組件、探照燈部件和一體攝像機(jī)部件均與電源組件電連接。

作為優(yōu)選，所述的水平傳動組件包括轉(zhuǎn)動連接板，轉(zhuǎn)動連接板與周視殼體固定連接，轉(zhuǎn)動連接板的上端面固定安裝有轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸的上端套裝有沿轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的水平旋轉(zhuǎn)渦輪和固定板，水平旋轉(zhuǎn)渦輪與固定板的上端面固定連接，固定板與云臺殼體固定連接，固定板的上端面固定安裝有豎向支架，豎向支架上安裝有水平傳動蝸桿和水平驅(qū)動電機(jī)，水平傳動蝸桿與水平旋轉(zhuǎn)渦輪嚙合，水平傳動蝸桿的另一端套裝有水平從動齒輪，水平驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上套裝有水平驅(qū)動齒輪，水平從動齒輪和水平驅(qū)動齒輪通過水平同步帶轉(zhuǎn)動連接；水平驅(qū)動電機(jī)與電源組件電連接。

作為優(yōu)選，所述的俯仰傳動組件包括與云臺殼體固定連接的安裝板，安裝板安裝有俯仰驅(qū)動電機(jī)和俯仰傳動蝸桿，俯仰驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上套裝有俯仰驅(qū)動齒輪，俯仰傳動蝸桿的一端套裝有俯仰從動齒輪，俯仰驅(qū)動齒輪和俯仰從動齒輪通過俯仰同步帶轉(zhuǎn)動連接；俯仰傳動蝸桿的上方設(shè)有與俯仰傳動蝸桿嚙合的俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪，俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪套裝有俯仰主軸，俯仰主軸的兩端分別與對應(yīng)的探照燈部件或一體攝像機(jī)部件固定連接；俯仰驅(qū)動電機(jī)與電源組件電連接。

作為優(yōu)選，所述的探照燈部件和一體攝像機(jī)部件的上方分別固定安裝有遮陽板，探照燈部件上方的遮陽板和一體攝像機(jī)部件上方的遮陽板通過連接板固定連接。

作為優(yōu)選，所述的一體攝像機(jī)部件的前端設(shè)有雨刷器。

作為優(yōu)選，所述的周視殼體沿圓周方向均布八個定焦攝像機(jī)及紅外照明組件。

作為優(yōu)選，所述的水平旋轉(zhuǎn)渦輪的一側(cè)設(shè)有水平光電限位機(jī)構(gòu)，水平光電限位機(jī)構(gòu)與電源組件電連接。

作為優(yōu)選，所述的俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪的一側(cè)設(shè)有俯仰光電限位機(jī)構(gòu)，俯仰光電限位機(jī)構(gòu)與電源組件電連接。

作為優(yōu)選，所述的固定板的上端面還固定安裝有主控板，主控板設(shè)有主控制器和電機(jī)驅(qū)動器，水平光電限位機(jī)構(gòu)、俯仰光電限位機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動器、定焦攝像機(jī)及紅外照明組件、探照燈部件和一體攝像機(jī)部件分別與主控制器電連接，水平驅(qū)動電機(jī)、俯仰驅(qū)動電機(jī)分別與電機(jī)驅(qū)動器電連接；主控制器和電機(jī)驅(qū)動器分別與電源組件電連接。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明主要用于車載安防監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠通過8臺定焦攝像機(jī)實現(xiàn)對車輛周圍水平360°范圍內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實時視頻觀察，每臺定焦攝像機(jī)配有紅外照明燈，可適應(yīng)夜間低照度使用環(huán)境；并能通過1臺變焦攝像機(jī)跟隨云臺進(jìn)行水平和俯仰轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對重要目標(biāo)的重點觀察，變焦攝像機(jī)配有白光探照燈和雨刷器，可適應(yīng)夜間和雨雪等惡劣天氣環(huán)境。云臺在斷電情況下能夠保持位置自鎖狀態(tài)。本發(fā)明實用性強，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的周視部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中的云臺部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中的水平傳動組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3中的俯仰傳動組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中的主控制器的電路圖；

圖7是本發(fā)明中的水平電機(jī)驅(qū)動電路的電路圖；

圖8是本發(fā)明中的俯仰電機(jī)驅(qū)動電路的電路圖；

圖9是本發(fā)明中的軟件流程圖；

圖中：1為周視部件，2為云臺部件，3為連接板，4為遮陽板，5為探照燈部件，6為一體攝像機(jī)部件；101為周視殼體，102為定焦攝像機(jī)及紅外照明組件，103為電源組件；201為云臺殼體，202為水平傳動組件，203為俯仰傳動組件，601為雨刷器；2021為轉(zhuǎn)動連接板，2022為固定板，2023為水平同步帶，2024為水平驅(qū)動電機(jī)，2025為水平旋轉(zhuǎn)渦輪，2026為水平光電限位機(jī)構(gòu)，2027為水平傳動蝸桿，2028為主控板；2031為安裝板，2032為俯仰同步帶，2033為俯仰驅(qū)動電機(jī)，2034為俯仰主軸，2035為俯仰光電限位機(jī)構(gòu)，2036為俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪，2037為俯仰傳動蝸桿。

具體實施方式

實施例一：參見圖1-5，一種全景觀察儀，包括周視部件、云臺部件、探照燈部件及變焦攝像機(jī)部件。云臺部件水平轉(zhuǎn)動的安裝在周視部件的上端面，探照燈部件和變焦攝像機(jī)部件分別安裝在云臺部件的左右端面。

周視部件包括周視殼體，周視殼體沿圓周方向均布八個定焦攝像機(jī)及紅外照明組件，周視殼體的內(nèi)部設(shè)有電源組件。

云臺部件包括云臺殼體，云臺殼體的內(nèi)部設(shè)有水平傳動組件和俯仰傳動組件。水平傳動組件的下端從云臺殼體的下端面穿出后與周視殼體固定連接。俯仰傳動組件從云臺殼體的側(cè)壁穿出后與對應(yīng)的探照燈部件或變焦攝像機(jī)部件固定連接。

定焦攝像機(jī)及紅外照明組件、水平傳動組件、俯仰傳動組件、探照燈部件和變焦攝像機(jī)部件均與電源組件電連接。

水平傳動組件包括轉(zhuǎn)動連接板，轉(zhuǎn)動連接板與周視殼體固定連接，轉(zhuǎn)動連接板的上端面固定安裝有轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸的上端套裝有沿轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的水平旋轉(zhuǎn)渦輪和固定板，水平旋轉(zhuǎn)渦輪與固定板的上端面固定連接，固定板與云臺殼體固定連接，固定板的上端面固定安裝有豎向支架，豎向支架上安裝有水平傳動蝸桿和水平驅(qū)動電機(jī)，水平傳動蝸桿與水平旋轉(zhuǎn)渦輪嚙合，水平傳動蝸桿的另一端套裝有水平從動齒輪，水平驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上套裝有水平驅(qū)動齒輪，水平從動齒輪和水平驅(qū)動齒輪通過水平同步帶轉(zhuǎn)動連接。水平驅(qū)動電機(jī)與電源組件電連接。

俯仰傳動組件包括與云臺殼體固定連接的安裝板，安裝板安裝有俯仰驅(qū)動電機(jī)和俯仰傳動蝸桿，俯仰驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上套裝有俯仰驅(qū)動齒輪，俯仰傳動蝸桿的一端套裝有俯仰從動齒輪，俯仰驅(qū)動齒輪和俯仰從動齒輪通過俯仰同步帶轉(zhuǎn)動連接。俯仰傳動蝸桿的上方設(shè)有與俯仰傳動蝸桿嚙合的俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪，俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪套裝有俯仰主軸，俯仰主軸的兩端分別與對應(yīng)的探照燈部件或變焦攝像機(jī)部件固定連接。俯仰驅(qū)動電機(jī)與電源組件電連接。

探照燈部件和變焦攝像機(jī)部件的上方分別固定安裝有遮陽板，探照燈部件上方的遮陽板和變焦攝像機(jī)部件上方的遮陽板通過連接板固定連接。變焦攝像機(jī)部件的前端設(shè)有雨刷器，雨刷器與電源組件電連接。

云臺機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)采用小型蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，在斷電時可以保持自鎖狀態(tài)，可以保證云臺和變焦攝像機(jī)在車輛上的強振動環(huán)境不會受到意外損壞。

工作過程：

本發(fā)明的全景觀察儀通過8臺定焦攝像機(jī)實現(xiàn)對車輛周圍水平360°范圍內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實時視頻觀察，每臺定焦攝像機(jī)視場角為50°，8臺定焦攝像機(jī)在同一圓周面上均勻布置，每兩臺定焦攝像機(jī)的中心線夾角45°，可以實現(xiàn)水平方向360°視場范圍的實時觀察。每兩臺相鄰的定焦攝像機(jī)視場約在1.3米處重合，即攝像機(jī)盲區(qū)半徑約為1.3米，盲區(qū)距離小于常規(guī)車輛長度，可以滿足車輛使用要求。定焦攝像機(jī)分辨率為720(W)×576(H)像素，觀察50米處的1.7米高度的人員目標(biāo)，人員在畫面上占用分辨率約為10(W)×40(H)像素，可以對人員進(jìn)行辨別。每臺定焦攝像機(jī)配有紅外照明燈，可適應(yīng)夜間低照度使用環(huán)境。

通過1臺變焦攝像機(jī)跟隨云臺進(jìn)行水平和俯仰轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對重要目標(biāo)的重點觀察，變焦攝像機(jī)選用36倍光學(xué)變焦的模擬攝像機(jī)，焦距范圍為3.4mm（廣角端）～122.4mm（遠(yuǎn)端），視場角范圍為2.2°～54.2°,最低照度0.1Lux。變焦攝像機(jī)配備有功率為35W的白光鹵素探照燈，在距離150米處光照強度達(dá)到1Lux，可滿足變焦攝像機(jī)在夜間環(huán)境下進(jìn)行觀察的需要。此外變焦攝像機(jī)還配備有雨刷器，可在雨雪天氣下清除觀察窗前的雨、雪、冰、霜等，提高惡劣環(huán)境下的觀察能力。

云臺的水平轉(zhuǎn)動過程：水平驅(qū)動電機(jī)得電工作，水平驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，水平驅(qū)動齒輪通過水平同步帶帶動水平從動齒輪轉(zhuǎn)動，水平傳動蝸桿驅(qū)動水平旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)動，固定板相對轉(zhuǎn)動連接板轉(zhuǎn)動。蝸輪蝸桿傳動平穩(wěn)且具有斷電自鎖功能，水平同步帶設(shè)有內(nèi)齒輪，傳動平穩(wěn)、精度高。

變焦攝像機(jī)俯仰轉(zhuǎn)動過程：俯仰驅(qū)動電機(jī)得電工作，俯仰驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，俯仰驅(qū)動齒輪通過俯仰同步帶帶動俯仰從動齒輪轉(zhuǎn)動，俯仰傳動蝸桿驅(qū)動俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)動，俯仰主軸轉(zhuǎn)動，俯仰主軸帶動探照燈部件和變焦攝像機(jī)部件一起轉(zhuǎn)動。蝸輪蝸桿傳動平穩(wěn)且具有斷電自鎖功能，俯仰同步帶設(shè)有內(nèi)齒輪，傳動平穩(wěn)、精度高。

云臺主要用于承載變焦攝像機(jī)和探照燈，可以實現(xiàn)在水平方向上360°連續(xù)轉(zhuǎn)動并可實現(xiàn)在俯仰方向上-45°～85°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，以擴(kuò)展變焦攝像機(jī)的觀察范圍。云臺采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)選用二相四線步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器采用128細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，經(jīng)過細(xì)分后，步進(jìn)電機(jī)步距角達(dá)到0.0140625°，在提高步進(jìn)精度的同時，提高了步進(jìn)電機(jī)的運行平穩(wěn)性，使云臺能夠進(jìn)行高精度的運動，經(jīng)過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速后，云臺最低轉(zhuǎn)動速度可達(dá)到0.01°/s.云臺機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)主要由同步帶和蝸輪蝸桿組成。采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，在斷電時可保持水平方向和俯仰方向的自鎖狀態(tài)，以保證云臺和變焦攝像機(jī)在車輛上的強振動環(huán)境不會受到意外損壞。

實施例二：參見圖1-9，為了進(jìn)步一提高本實施例一中全景觀察儀的功能，在實施例一的基礎(chǔ)上增加水平光電限位機(jī)構(gòu)、俯仰光電限位機(jī)構(gòu)、主控板。

水平旋轉(zhuǎn)渦輪的一側(cè)設(shè)有水平光電限位機(jī)構(gòu)，水平光電限位機(jī)構(gòu)與電源組件電連接。俯仰旋轉(zhuǎn)渦輪的一側(cè)設(shè)有俯仰光電限位機(jī)構(gòu)，俯仰光電限位機(jī)構(gòu)與電源組件電連接。固定板的上端面固定安裝有主控板，主控板設(shè)有主控制器和電機(jī)驅(qū)動器，水平光電限位機(jī)構(gòu)、俯仰光電限位機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動器、定焦攝像機(jī)及紅外照明組件、探照燈部件和變焦攝像機(jī)部件分別與主控制器電連接，水平驅(qū)動電機(jī)、俯仰驅(qū)動電機(jī)分別與電機(jī)驅(qū)動器電連接。主控制器和電機(jī)驅(qū)動器分別與電源組件電連接。

全景觀察儀采用CAN總線和RS485總線與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信。外部控制設(shè)備可以向全景觀察儀發(fā)送水平和俯仰運動速度控制信息、水平和俯仰運動位置控制信息、變焦攝像機(jī)變焦控制信息、紅外照明燈開關(guān)信息、探照燈開關(guān)信息以及雨刷器控制信息等對全景觀察儀進(jìn)行控制，全景觀察儀對外發(fā)送當(dāng)前水平位置信息和當(dāng)前俯仰位置信息。

全景觀察儀軟件主要用于控制接收全景觀察儀運動控制命令和設(shè)備開關(guān)命令，驅(qū)動水平步進(jìn)電機(jī)和俯仰步進(jìn)電機(jī)運動并控制紅外照明燈、探照燈、雨刷器的開關(guān)以及變焦攝像機(jī)變焦。全景觀察儀軟件流程圖如圖9所示。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。