技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种云台摄像机，具体涉及一种重载云台摄像机。
背景技术
[0002] 通常，激光型云台摄像机主要包括变焦
激光器与摄像机二大部分，其设计原理上要求摄像机的视场
角与变焦激光器的发光角相同，当两者相同时摄像效果最佳。由于组装工艺上的偏差和机械本身存在的偏差，再加上激光照射距离较远，因此二者的一致性经常存在问题，并不能够在同一区域
叠加，而造成变焦激光器发挥不了辅助照明的作用，导致摄像机无法达到远距可视的摄像。以往，解决这个问题的方法是通过调节变焦激光器上螺丝、
螺母的自由间隙来达到调整发光角的目的，但由此凭借经验来盲目调整不仅费时费
力且效率低下，无法大批量处理，再加上产品的运输过程中难免颠簸振动，会造成调整后的变焦激光器及摄像机发生再度位移而前功尽弃，导致到实际使用时发现无法正常工作，只能返厂作重新调整。
[0003] 同时，传统的重载云台摄像机是通过控制安装在X轴和Y轴上的步进
电机实现摄像机在X轴（
水平方向）和Y轴（竖直方向）的转动。由于缺少对步进电机转动状态的监测和反馈，当
控制器向步进电机发出指令后，控制器并不能判断步进电机是否按照要求转动到预定
位置。由于存在机构
缺陷和尺寸误差，步进电机将可能未按照要求转动到预
定位置或者转动存在偏差，这样就出现了电机失步和累积误差。随着工作时间的持续，步进电机的转动偏差越来越大，为了减小步进电机的转动偏差，业界上会采取技术上的处理，即每隔设定固定的时间，控制器会控制云台摄像机回到X轴原点和Y轴原点，对步进电机的工作状态进行校正，这样严重影响了云台摄像机的工作效率。由于上述问题，传统重载云台摄像机无法实现高
精度的转向控制和快速的控制响应。
[0004] 另外，传统的云台摄像机没有贮水及喷水功能，当摄像机的光学玻璃有灰尘及污物时，不能对其进行清洁，因此严重影响光学性能，造成图像
质量差不清晰，影响观看，只能利用下雨时通过雨刷进行清洗，且雨量小时清洗效果也较差，无法清洗干净，严重影响监控质量。为了保证图像质量，需要定期对摄像机的光学玻璃进行人工清洁，而由于重载云台摄像机属于远距离全天候监控设备，其安装点通常比较高，因此人工维护清洗存在路途远和高空作业危险的问题，导致维护不便，维护成本高且效率低。
[0005] 因此，如何解决上述
现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。
发明内容
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种重载云台摄像机。
[0007] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0008] 一种重载云台摄像机，包括云台安装座、云台以及摄像机；所述云台转动连接于所述云台安装座的上方，做水平方向转动；所述摄像机转动连接于所述云台的上方，做上下方向转动；其中，
[0009] 所述摄像机包括一护罩，其内部设有摄像头组件以及变焦激光器，并且所述变焦激光器与所述摄像头组件并列设置；
[0010] 所述变焦激光器包括变焦激光镜头和微距精密电动调整机构，所述微距精密电动调整机构包括第一转接板、第一电机、第二转接板以及第二电机；所述第一电机相对所述护罩固定，第一电机的
输出轴与所述第一转接板传动连接，驱动该第一转接板做水平方向转动；所述第二电机相对所述第一转接板固定，第二电机的输出轴与所述第二转接板传动连接，驱动该第二转接板做上下方向转动；所述变焦激光镜头相对所述第二转接板固定；
[0011] 还包括一雨刷，该雨刷转动连接于护罩的前端，并对应所述光学玻璃设置，用于清洁光学玻璃；
[0012] 所述护罩上还设有一贮水容器，护罩内对应该贮水容器设有一水路组件；所述水路组件包括水
泵、吸水管及出水管；其中，所述吸水管的一端连通所述贮水容器，另一端连通所述水泵；所述出水管的一端连通所述水泵，另一端伸出所述护罩的前端成为一
喷嘴，且该喷嘴对应所述光学玻璃设置，用于清洗光学玻璃；
[0013] 所述云台包括上架体和水平转盘，所述上架体相对所述摄像机的护罩固定连接，所述水平转盘相对所述云台安装座水平转动；
[0014] 所述云台中设有左右执行机构以及上下执行机构；
[0015] 所述左右执行机构包括一竖直设置的固定轴，该固定轴相对所述云台安装座固定；还包括一第三电机以及一左右蜗轮
蜗杆机构，所述第三电机固设于所述水平转盘上，所述左右
蜗轮蜗杆机构的蜗轮形成于所述固定轴的外周面，蜗杆与所述第三电机的输出轴传动连接；构成当第三电机工作时，通过左右蜗轮蜗杆机构的反作用力，第三电机驱动所述水平转盘以所述固定轴为轴在水平方向旋转；
[0016] 所述上下执行机构包括上下旋转
主轴，以及用于驱动该上下旋转主轴旋转的第四电机；所述上下旋转主轴与所述上架体相对固定，用于驱动所述摄像机做上下方向转动；所述第四电机固设于所述水平转盘上；构成当第四电机工作时，第四电机驱动所述上下旋转主轴旋转，进而驱动所述上架体在上下方向摆动；
[0017] 还包括一连接架，该连接架竖直设置于所述水平转盘上，所述上下旋转主轴沿水平方向转动设置于所述连接架的上端；
[0018] 其中，还包括两旋转
编码器，一者为左右
旋转编码器，另一者为上下旋转编码器；各所述旋转编码器均包括主体、旋
转轴以及
同步带轮，所述
旋转轴转动设置于所述主体中，所述同步带轮同轴固定于所述旋转轴上；
[0019] 所述左右旋转编码器的主体与所述水平转盘相对固定，左右旋转编码器的同步带轮与所述固定轴传动连接；
[0020] 所述上下旋转编码器的主体与所述连接架相对固定，上下旋转编码器的同步带轮与所述上下旋转主轴传动连接。
[0021] 上述技术方案中的有关内容解释如下：
[0022] 1．上述方案中，在机构运动时，当云台部分进行水平方向的左右转动时，云台会带着摄像机部分左右转动，转动角度为360度；同时，也可以控制摄像机部分进行上下方向的竖直转动，转动角度至少为120度；通过水平方向和上下方向协同转动，从而使摄像机能拍摄现场四周和上下的情况。
[0023] 2．上述方案中，还包括一左右旋转平台，该左右旋转平台与第一电机的输出轴固定连接，做水平方向转动，同时相对所述第一转接板固定。
[0024] 3．上述方案中，还包括一上下回转平台，该上下回转平台与第二电机的输出轴固定连接，做上下方向转动，同时相对所述第二转接板固定。
[0025] 4．上述方案中，所述变焦激光器与所述摄像头组件并列设置，以保证摄像头组件的视场角与变焦激光镜头的发光角相同，通过变焦激光器配合摄像头组件作为红外弱光环境或夜间补光照明使用，这样摄像效果更佳。
[0026] 5．上述方案中，所述第一电机用于驱动左右旋转平台带动第一转接板进行左右20度的转动，所述第二电机用于驱动上下回转平台带动第二转接板进行上下5度的转动；借此设计，使得本实用新型可以通过控制两电机来实现调节变焦激光镜头在左右20度及上下5度范围内的自由转动（也可根据需要灵活调整转动幅度），而从具备精确调整摄像头组件的视场角位置与变焦激光镜头的发光角位置相同吻合匹配，以达到位置效果最佳。
[0027] 6．上述方案中，所述变焦激光器还包括激光控制板和激
光源发生器，前者与所述变焦激光镜头电连接，后者与所述变焦激光镜头光纤连接。用于控制变焦激光镜头的工作状态，并调整变焦激光镜头的工作参数。
[0028] 在激光控制板工作时，激光源发生器发出激光光束经光纤输送给变焦激光镜头，通过变焦激光镜头射出不同角度的直线红外光束，供摄像机在黑暗中作补光照明用，以达到最佳的视频监控图像效果。
[0029] 7．上述方案中，在电器控制下，水泵起动抽水动作，通过吸水管
抽取贮水容器的水，在水泵的压力作用下，抽取的水通过出水管从喷嘴喷出。喷嘴喷出水对摄像机的光学玻璃表面进行冲冼，以去除灰尘及污物，同时在雨刷的作用下，进一步对光学玻璃的表面进行清洁，刮去水迹，使镜面干净明亮如初。
[0030] 8．上述方案中，所述贮水容器可以设置在护罩的外部，也可以设置在护罩的内部；当设置在外部时，贮水容器可以采集雨水，实现自然蓄水的目的；无论设置在外部还是内部，当贮水容器中的水消耗殆尽时，都可以通过人工装水来实现其正常运作。
[0031] 9．上述方案中，还包括一进水槽，所述贮水容器位于所述护罩的外部，所述进水槽罩设于所述贮水容器的上方，并通过一导
流管与贮水容器连通。进水槽的设计便于收集雨水或进行人工加水，且能防止贮水容器中的水分
蒸发，水会先进入进水槽，后经导流管进入贮水容器里，达到贮水的目的。
[0032] 10．上述方案中，所述雨刷的转动轴与一电机的输出轴传动连接，通过该电机驱动工作。
[0033] 11．上述方案中，所述上下执行机构还包括一上下蜗轮蜗杆机构，上下蜗轮蜗杆机构的蜗轮形成于所述上下旋转主轴的外周面，蜗杆与所述第四电机的输出轴传动连接。
[0034] 12．上述方案中，还包括一控制器，可设于云台中，该控制器具有多个控制
信号输入输出端，分别电连接所述第三电机、所述第四电机以及两所述旋转编码器，构建一伺服控制系统。
[0035] 13．上述方案中，利用编码器能检测到机械位置的绝对值位置这一特点，由于它能读取的每个位置是唯一的，能精确
感知部件的实时位移。通过对部件转动进行实时的监测，读取数值给控制器去进行实时数据判断和处理。
[0036] 14．上述方案中，通过所述第三电机、所述第四电机的转动带动对应各部件（水平转盘和上下旋转主轴）的转动，各部件的转动会通过传动皮带带动对应旋转编码器的旋转轴转动。转动完毕后，各所述旋转编码器将此时各部件对应转动位置的固定编码值发送给所述控制器，所述控制器将此转动位置的编码值与发送给所述第三电机、所述第四电机的转动步进参数进行换算、比较；如果两个参数值正确对应，说明所述第三电机、所述第四电机按照控制要求进行了准确地转动；如果两个参数值不能正确对应，说明所述第三电机、所述第四电机存在控制失步或转动偏差。此时所述控制器将根据偏差的大小继续控制所述第三电机、所述第四电机，直到转动到要求的位置，实现控制补偿功能。借此设计，可显著提高云台摄像机转动控制的准确性。
[0037] 15．上述方案中，所述所述第三电机、所述第四电机均为步进电机。
[0038] 本实用新型的工作原理及优点如下：
[0039] 本实用新型一种重载云台摄像机，相比现有技术而言：一、本实用新型在原来结构
基础上，增加了微距精密电动调整机构，该调整机构可对变焦激光镜头做上下、左右一定幅度的精密调整，并且依靠电机具有一定
锁紧力来保持现有的位置。因此，本实用新型既能方便地将变焦激光镜头调整到所需的位置，提高摄像效能，同时生产时也只要简单装配及对位，不必做精确调整，可在设备到达现场并进行安装之后再精确调节，降低了批量生产时的要求，从而达到节约生产成本、提高生产效率的目的。本实用新型即使在运输过程中造成变焦激光镜头轻微位移，到现场后也可通过控制两电机来调整变焦激光镜头在两个位置的转动，达到精确调整的目的，而不必返厂。调整时调节自如、方便简单，可大幅提升调整操作的效率。
[0040] 二、本实用新型利用编码器能检测到机械位置的绝对值位置这一特点，由于它能读取的每个位置是唯一的，能精确感知部件的实时位移。通过对部件转动进行实时的监测，读取数值给控制器去进行实时数据判断和处理。本实用新型不需要对电机进行复位校正，就可以对电机的工作状态进行实时监测、精确控制和高精度补偿，能长期稳定的工作。解决了传统重载云台摄像机需要对步进电机进行复位校正而影响工作效率的问题。
[0041] 三、本实用新型通过在护罩上增加贮水容器，以达到贮水的目的，即使天气不下雨或雨量不够时，也可人工定期加水维护，保证设备正常使用较长时间。
附图说明
[0042] 附图1为本实用新型
实施例的结构示意图；
[0043] 附图2为本实用新型实施例摄像机部分的外部示意图；
[0044] 附图3为本实用新型实施例摄像机部分护罩打开后的内部示意图；
[0045] 附图4为本实用新型实施例变焦激光器的分解爆炸图。
[0046] 附图5为本实用新型实施例后侧示意图；
[0047] 附图6为本实用新型实施例摄像机护罩的内部示意图；
[0048] 附图7为本实用新型实施例云台内部结构示意图；
[0049] 附图8为本实用新型实施例左右执行机构的结构示意图；
[0050] 附图9为本实用新型实施例上下执行机构的结构示意图；
[0051] 附图10为本实用新型实施例旋转编码器的结构示意图。
[0052] 以上附图中：1．云台安装座；2．云台；3．摄像机；4．护罩；5．摄像头组件；6．变焦激光器；7．变焦激光镜头；8．第一转接板；9．第一电机；10．第二转接板；11．第二电机；12．左右旋转平台；13．上下回转平台；14．激光控制板；15．激光源发生器；16．上架体；17．水平转盘；18．固定轴；19．第三电机；20．左右蜗轮蜗杆机构的蜗轮；21．左右蜗轮蜗杆机构的蜗杆；22．上下旋转主轴；23．第四电机；24．雨刷；25．贮水容器；26．水泵；27．吸水管；28．出水管；29．喷嘴；30．进水槽；31．导流管；32．上下蜗轮蜗杆机构的蜗轮；33．上下蜗轮蜗杆机构的蜗杆；
34．传动皮带；35．连接架；36．左右旋转编码器；37．上下旋转编码器；38．主体；39．旋转轴；
40．同步带轮；41．输出数据线。
具体实施方式
[0053] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
[0054] 实施例：参见附图1～10所示，一种重载云台摄像机一种电调式激光型重载云台摄像机，包括云台安装座1、云台2以及摄像机3；所述云台2转动连接于所述云台安装座1的上方，做水平方向转动；所述摄像机3转动连接于所述云台2的上方，做上下方向转动；在机构运动时，当云台2部分进行水平方向的左右转动时，云台2会带着摄像机3部分左右转动，转动角度为360度；同时，也可以控制摄像机3部分进行上下方向的竖直转动，转动角度至少为120度；通过水平方向和上下方向协同转动，从而使摄像机3能拍摄现场四周和上下的情况。
[0055] 其中，所述摄像机3包括一护罩4，其内部设有摄像头组件5以及变焦激光器6，并且所述变焦激光器6与所述摄像头组件5并列设置，以保证摄像头组件5的视场角与变焦激光镜头7的发光角相同，通过变焦激光器6配合摄像头组件5作为红外弱光环境或夜间补光照明使用，这样摄像效果更佳。
[0056] 所述变焦激光器6包括变焦激光镜头7和微距精密电动调整机构，所述微距精密电动调整机构包括第一转接板8、第一电机9、第二转接板10以及第二电机11；所述第一电机9相对所述护罩4固定，第一电机9的输出轴与所述第一转接板8传动连接，驱动该第一转接板8做水平方向转动，做左右20度的转动；还包括一左右旋转平台12，该左右旋转平台12与第一电机9的输出轴固定连接，做水平方向转动，同时相对所述第一转接板8固定。
[0057] 所述第二电机11相对所述第一转接板8固定，第二电机11的输出轴与所述第二转接板10传动连接，驱动该第二转接板10做上下方向转动，做上下5度的转动；所述变焦激光镜头7相对所述第二转接板10固定。还包括一上下回转平台13，该上下回转平台13与第二电机11的输出轴固定连接，做上下方向转动，同时相对所述第二转接板10固定。
[0058] 其中，所述第一电机9用于驱动左右旋转平台12带动第一转接板8进行左右20度的转动，所述第二电机11用于驱动上下回转平台13带动第二转接板10进行上下5度的转动；借此设计，使得本实用新型可以通过控制两电机9、11来实现调节变焦激光镜头7在左右20度及上下5度范围内的自由转动（也可根据需要灵活调整转动幅度），而从具备精确调整摄像头组件5的视场角位置与变焦激光镜头7的发光角位置相同吻合匹配，以达到位置效果最佳。
[0059] 其中，所述变焦激光器6还包括激光控制板14和激光源发生器15，两者电连接，且前者与所述变焦激光镜头7电连接，后者与所述变焦激光镜头7光纤连接。用于控制变焦激光镜头7的工作状态，并调整变焦激光镜头7的工作参数。
[0060] 在激光控制板14工作时，激光源发生器15发出激光光束经光纤输送给变焦激光镜头，通过变焦激光镜头射出不同角度的直线红外光束，供摄像机在黑暗中作补光照明用，以达到最佳的视频监控图像效果。
[0061] 其中，还包括一雨刷24，该雨刷24转动连接于护罩4的前端，并对应所述光学玻璃16设置，用于清洁光学玻璃16；所述雨刷24的转动轴与一电机的输出轴传动连接，通过该电机驱动工作。
[0062] 所述护罩4上还设有一贮水容器25，护罩4内对应该贮水容器25设有一水路组件；所述水路组件包括水泵26、吸水管27及出水管28；其中，所述吸水管27的一端连通所述贮水容器25，另一端连通所述水泵26；所述出水管28的一端连通所述水泵26，另一端伸出所述护罩4的前端成为一喷嘴29，且该喷嘴29对应所述光学玻璃16设置，用于清洗湿润光学玻璃
16。
[0063] 在电器控制下，水泵26起动抽水动作，通过吸水管27抽取贮水容器25的水，在水泵26的压力作用下，抽取的水通过出水管28从喷嘴29喷出。喷嘴29喷出水对摄像机3的光学玻璃16表面进行冲冼，以去除灰尘及污物，同时在雨刷24的作用下，进一步对光学玻璃16的表面进行清洁，刮去水迹，使镜面干净明亮如初。
[0064] 所述贮水容器25可以设置在护罩4的外部，用于采集雨水，实现自然蓄水的目的；且当雨水不足导致贮水容器25中的水消耗殆尽时，可通过人工装水来实现其正常运作。
[0065] 其中，还包括一进水槽30，所述贮水容器25位于所述护罩4的外部，所述进水槽30罩设于所述贮水容器25的上方，并通过一导流管31与贮水容器25连通。进水槽30的设计便于收集雨水或进行人工加水，且能防止贮水容器25中的水分蒸发，水会先进入进水槽30，后经导流管31进入贮水容器25里，达到贮水的目的。
[0066] 其中，所述云台2包括上架体16和水平转盘17，所述上架体16相对所述摄像机4的护罩6固定连接，所述水平转盘17相对所述云台安装座1水平转动；
[0067] 所述云台2中设有左右执行机构以及上下执行机构；
[0068] 所述左右执行机构包括一竖直设置的固定轴18，该固定轴18相对所述云台安装座1固定；还包括一第三电机19以及一左右蜗轮蜗杆机构，所述第三电机19固设于所述水平转盘17上，所述左右蜗轮蜗杆机构的蜗轮20形成于所述固定轴18的外周面，蜗杆21与所述第三电机19的输出轴传动连接；构成当第三电机19工作时，通过左右蜗轮蜗杆机构的反作用力，第三电机19驱动所述水平转盘17以所述固定轴18为轴在水平方向旋转。
[0069] 所述上下执行机构包括上下旋转主轴22，以及用于驱动该上下旋转主轴22旋转的第四电机23；所述上下旋转主轴22与所述上架体16相对固定，用于驱动所述摄像机3做上下方向转动；所述第四电机23固设于所述水平转盘17上；构成当第四电机23工作时，第四电机23驱动所述上下旋转主轴22旋转，进而驱动所述上架体16在上下方向摆动；所述上下执行机构还包括一上下蜗轮蜗杆机构，上下蜗轮蜗杆机构的蜗轮32形成于所述上下旋转主轴22的外周面，蜗杆33与所述第四电机23的输出轴通过传动皮带34传动连接。
[0070] 还包括一连接架35，该连接架35竖直设置于所述水平转盘17上，所述上下旋转主轴22沿水平方向转动设置于所述连接架35的上端。
[0071] 其中，还包括两旋转编码器，一者为左右旋转编码器36，另一者为上下旋转编码器37；各所述旋转编码器均包括主体38、旋转轴39以及同步带轮40，所述旋转轴39转动设置于所述主体38中，所述同步带轮40同轴固定于所述旋转轴39上；
[0072] 所述左右旋转编码器36的主体与所述水平转盘17相对固定，左右旋转编码器36的同步带轮与所述固定轴18通过传动皮带34传动连接；
[0073] 所述上下旋转编码器37的主体与所述连接架35相对固定，上下旋转编码器37的同步带轮与所述上下旋转主轴22通过传动皮带34传动连接。
[0074] 其中，还包括一控制器（未附图示），可设于云台2中，该控制器具有多个
控制信号输入输出端，分别电连接所述第三电机19、所述第四电机23以及两所述旋转编码器36、37的输出数据线41，构建一伺服控制系统。
[0075] 通过第三电机19、第四电机23的转动带动对应各部件（水平转盘17和上下旋转主轴22）的转动，各部件的转动会通过传动皮带34带动对应旋转编码器的旋转轴转动。转动完毕后，各所述旋转编码器36、37将此时各部件对应转动位置的固定编码值发送给所述控制器，所述控制器将此转动位置的编码值与发送给第三电机19、第四电机23的转动步进参数进行换算、比较；如果两个参数值正确对应，说明第三电机19、第四电机23按照控制要求进行了准确地转动；如果两个参数值不能正确对应，说明第三电机19、第四电机23存在控制失步或转动偏差。此时所述控制器将根据偏差的大小继续控制第三电机19、第四电机23，直到转动到要求的位置，实现控制补偿功能。借此设计，可显著提高云台摄像机转动控制的准确性。
[0076] 上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
