一种可自由调节角度的摄像头旋转云台
技术领域
本实用新型涉及一种可自由调节角度的摄像头旋转云台。
背景技术
目前的各种自助设备均需要拍照采集人脸信息进行识别，而诸如此类设备大多采用的是在设备上不动的结构，对于高矮不同的人需要自己移动至摄像头的指定有效区域，操作上非常的不便，同时随着制造业的蓬勃发展，对机器设备及其智能化的要求也在不断提高，对于摄像设备的自由度需求也越来越高。
由于传统的宽基线双目视觉云台的两个摄像头一般组装在一块，摄像头之间的基线距离调整有限，同时对于远距离物体进行拍摄，采用两个大型的相机和镜头，如果组装在一起，这种设计方案无法克服体积大，结构复杂，不易灵活搬运等缺点，适应性较差，所以迫切需求对传统云台从结构上进行改进，设计一种全新的可以变化基线的多自由度云台以满足需求。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可自由调节角度的摄像头旋转云台，以达到可以实现摄像头各种范围内位置及角度的调节，稳定性好的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种可自由调节角度的摄像头旋转云台，包括水平旋转组件、俯仰组件、平移组件和摄像头搭载装置，所述摄像头搭载装置设置于平移组件上，所述平移组件通过俯仰组件设置于水平旋转组件上；所述摄像头搭载装置包括水平移动组件和设置于水平移动组件上的双向旋转组件，所述双向旋转组件上安装用于固定摄像头的固定套；所述平移组件包括由伺服电机驱动的丝杠机构，所述俯仰组件和水平旋转组件分别包括一组由伺服电机驱动的蜗轮蜗杆机构。
上述方案中，所述双向旋转组件包括与固定套通过第一转轴连接的第一连接板，所述第一连接板下方连接带螺纹孔的第一支撑块，第一丝杠穿过第一支撑块的螺纹孔，一端连接第一马达，另一端嵌于第一转槽内，所述第一转槽顶部固定于固定套上；所述第一连接板固定于第二连接板上，两者呈L型连接，所述第二连接板通过第二转轴连接于支柱滑块上，所述支柱滑块上固定有带螺纹孔的第二支撑块，所述第二连接板下方固定连接第二转槽，第二丝杠穿过第二支撑块的螺纹孔，一端连接第二马达，另一端嵌于第二转槽内；所述支柱滑块通过水平移动组件安装于底板上。
进一步的技术方案中，所述第一马达前端安装有第一固定板，所述第一固定板通过第一伸缩杆连接于第一支撑块上，所述第一马达的输出轴连接第一丝杠；所述第二马达前端安装有第二固定板，所述第二固定板通过第二伸缩杆连接于第二支撑块上，所述第二马达的输出轴连接第二丝杠。
进一步的技术方案中，所述水平移动组件包括设置于底板上的两块侧板，两块侧板之间设置导向杆，所述支柱滑块穿过导向杆，且通过第三丝杠连接第三马达。
上述方案中，所述俯仰组件包括安装于水平旋转组件上的俯仰底座和设置于俯仰底座上的俯仰支座，所述俯仰支座上方通过设置于其两侧的曲面滑轨滑动连接俯仰支架，所述俯仰支座内设置俯仰蜗杆，所述俯仰蜗杆连接俯仰电机，所述俯仰支架内设置与俯仰蜗杆相配合的俯仰蜗轮，所述俯仰支架顶部连接平移组件。
进一步的技术方案中，所述俯仰支架底部开设滑轮槽，所述俯仰蜗轮为半扇形结构，嵌于所述滑轮槽内。
进一步的技术方案中，所述俯仰支架底部两侧开设滑轨沟槽，所述滑轨沟槽内设置滑块底槽，所述滑块底槽内安装有滑轨滑块，所述曲面滑轨嵌于所述滑轨沟槽内，所述滑轨滑块可在曲面滑轨上滑动。
上述方案中，所述水平旋转组件包括箱体和设置于箱体内的水平蜗杆和水平蜗轮，所述水平蜗杆连接水平电机，所述水平蜗轮中心设置驱动轴，所述驱动轴顶部连接驱动盘，所述驱动盘与所述俯仰组件固定连接。
上述方案中，所述平移组件包括滑轨平台，所述滑轨平台上设置平移滑轨和平移丝杠，所述平移丝杠连接平移电机，所述平移丝杠上设置平移滑块，所述平移滑块可在平移滑轨上移动，所述摄像头搭载装置安装于平移滑块上。
优选地，所述平移组件上设置2个摄像头搭载装置。
通过上述技术方案，本实用新型提供的一种可自由调节角度的摄像头旋转云台具有如下优点：
1、水平旋转组件、俯仰组件和平移组件可以实现摄像头较大范围内的位移与角度调整，摄像头搭载装置可以实现摄像头在较小范围内的位移与角度调整，两者结合，可实现全方位的位移与角度调整，可以自动对准目标进行工作，无需顾客走到特定区域，可以对周围死角进行拍摄检测，更加适应现代生产生活工作的需求。
2、各结构之间配合相对稳定，间隙较小，不存在运动极限位置与间隙大的问题，可以实现高精度定位，整体设计上美观精致。
3、传动机构采用蜗轮蜗杆以及丝杠机构，传动链较短，传动稳定，可以保证传动过程中的平稳性，传动效率较高，机构可以实现快速运动。
4、本实用新型的平移组件上可以设置1个及多个摄像头搭载装置，以适应不同的工作环境，当设置2个摄像头搭载装置时，为双目摄像头搭载平台，可以实现双目摄像头的基线可调。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例所公开的一种可自由调节角度的摄像头旋转云台结构示意图；
图2为本实用新型实施例所公开的一种摄像头搭载装置示意图；
图3为本实用新型实施例所公开的去掉固定套后的搭载装置结构示意图；
图4为本实用新型实施例所公开的固定套结构示意图一；
图5为本实用新型实施例所公开的固定套结构示意图二；
图6为本实用新型实施例所公开的水平移动组件结构示意图；
图7为本实用新型实施例所公开的第一转槽结构示意图；
图8为摄像头在X方向旋转的状态一示意图；
图9为摄像头在X方向旋转的状态二示意图；
图10为摄像头在Y方向旋转的状态一示意图；
图11为图10去掉固定套后，在Y方向旋转的状态一示意图；
图12为摄像头在Y方向旋转的状态二示意图；
图13为图12去掉固定套后，在Y方向旋转的状态二示意图；
图14为第一马达连接部分放大示意图；
图15为第二马达连接部分放大示意图；
图16为第三马达连接部分放大示意图
图17为本实用新型实施例所公开的平移组件拆分结构示意图；
图18为本实用新型实施例所公开的俯仰组件结构示意图；
图19为本实用新型实施例所公开的俯仰组件拆分结构示意图；
图20为本实用新型实施例所公开的俯仰蜗轮结构示意图；
图21为本实用新型实施例所公开的俯仰支架结构示意图；
图22为本实用新型实施例所公开的水平旋转组件结构示意图；
图23为本实用新型实施例所公开的水平旋转组件拆分结构示意图；
图24为本实用新型实施例所公开的水平旋转组件的箱体结构示意图。
图中，A、摄像头搭载装置；B、平移组件；C、俯仰组件；D、水平旋转组件；1、固定套；2、轴孔；3、第一转轴；4、第一连接板；5、第一支撑块；6、第一丝杠；7、第一马达；8、第一转槽；9、第二连接板；10、第二转轴；11、支柱滑块；12、第二支撑块；13、第二转槽；14、第二丝杠；15、第二马达；16、底板；17、侧板；18、导向杆；19、第三丝杠；20、第三马达；21、球型槽；22、连接孔一；23、连接孔二；24、锁紧孔；25、锁紧螺钉；26、第一固定板；27、第一伸缩杆；28、第二固定板；29、第二伸缩杆；30、第三固定板；31、固定杆；32、滑轨平台；33、平移滑轨；34、平移丝杠；35、平移电机；36、平移滑块；37、俯仰底座；38、俯仰支座；39、曲面滑轨；40、俯仰支架；41、俯仰蜗杆；42、俯仰电机；43、俯仰蜗轮；44、滑轮槽；45、滑轨沟槽；46、滑块底槽；47、滑轨滑块；48、安装孔；49、箱体；50、水平蜗杆；51、水平蜗轮；52、水平电机；53、驱动轴；54、驱动盘；55、顶盖；56、中心孔；57、Z向轴孔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实用新型提供了一种可自由调节角度的摄像头旋转云台，如图1所示，包括水平旋转组件D、俯仰组件C、平移组件B和摄像头搭载装置A，摄像头搭载装置A设置于平移组件B上，平移组件B通过俯仰组件C设置于水平旋转组件D上；平移组件B包括由伺服电机驱动的丝杠机构，俯仰组件C和水平旋转组件D分别包括一组由伺服电机驱动的蜗轮蜗杆机构。
如图2所示，摄像头搭载装置A包括水平移动组件和设置于水平移动组件上的双向旋转组件，双向旋转组件上安装用于固定摄像头的固定套1，如图4所示，固定套1上开设轴孔2，双向旋转组件包括与固定套1通过第一转轴3连接的第一连接板4，第一转轴3穿过轴孔2，第一连接板4下方连接带螺纹孔的第一支撑块5，第一丝杠6穿过第一支撑块5的螺纹孔，一端连接第一马达7，另一端嵌于第一转槽8内，第一马达7启动时，可带动第一丝杠6在第一支撑块5的螺纹孔内移动，进而推动第一转槽8转动。第一转槽8顶部固定于固定套1上，第一转槽8转动时，带动固定套1绕着第一转轴3转动，如图8和图9所示，实现摄像头在X方向的旋转。
如图3所示，第一连接板4固定于第二连接板9上，两者呈L型连接，第二连接板9通过第二转轴10连接于支柱滑块11上，支柱滑块11上固定有带螺纹孔的第二支撑块12，第二连接板9下方固定连接第二转槽13，第二丝杠14穿过第二支撑块12的螺纹孔，一端连接第二马达15，另一端嵌于第二转槽13内。第二马达15启动时，可带动第二丝杠14在第二支撑块12的螺纹孔内移动，进而推动第二转槽13转动，由于第二转槽13与第二连接板9固定连接，进而推动第二连接板9绕着第二转轴10转动，第二连接板9与第一连接板4固定连接，如图10至图13所示，从而实现摄像头在Y方向的旋转。
如图14所示，第一马达7前端安装有第一固定板26，第一固定板26通过第一伸缩杆27连接于第一支撑块5上，第一马达7的输出轴连接第一丝杠6，第一马达7启动时，输出轴带动第一丝杠6向前转动，同时，第一伸缩杆27缩短，第一马达7与第一支撑块5之间的距离缩短，可以保证第一丝杠6的转动行程，第一马达7固定于第一支撑块5上，可以保证第一马达7不随第一丝杠6转动。
如图15所示，第二马达15前端安装有第二固定板28，第二固定板28通过第二伸缩杆29连接于第二支撑块12上，第二马达15的输出轴连接第二丝杠14，第二马达15启动时，输出轴带动第二丝杠14向前转动，同时，第二伸缩杆29缩短，第二马达15与第二支撑块12之间的距离缩短，可以保证第二丝杠14的转动行程，第二马达15固定于第二支撑块12上，可以保证第二马达15不随第二丝杠14转动。
如图6所示，支柱滑块11通过水平移动组件安装于底板16上，水平移动组件包括设置于底板16上的两块侧板17，两块侧板17之间设置导向杆18，支柱滑块11穿过导向杆18，且通过第三丝杠19连接第三马达20，当第三马达20启动时，带动第三丝杠19转动，可以推动支柱滑块11沿着导向杆18水平移动，实现摄像头在水平方向上的位移。
如图16所示，第三马达20前端安装有第三固定板30，第三固定板30通过固定杆31连接于其中一块侧板17上，第三马达20的输出轴连接第三丝杠19，第三马达20启动时，输出轴带动第三丝杠19转动，支柱滑块11上的螺纹孔可以在第三丝杠19上移动。
第一转槽8和第二转槽13上分别开设球型槽21，第一丝杠6和第二丝杠14的一端分别嵌于球型槽21内，并且可以在球型槽21内上下滑动。如图7所示，第一转槽8顶部开设连接孔一22，固定套1对应的位置上开设连接孔二23，通过螺栓实现两者之间的连接。
本实施例中，如图5所示，固定套1上开设锁紧孔24，锁紧孔24内设置用于锁紧摄像头的锁紧螺钉25。
如图17所示，平移组件B包括滑轨平台32，滑轨平台32上设置平移滑轨33和平移丝杠34，平移丝杠34连接平移电机35，平移电机35固定于滑轨平台32上，平移丝杠24上设置平移滑块36，平移滑块35可在平移滑轨33上移动，摄像头搭载装置A通过底板16安装于平移滑块36上。本实施例中，平移组件B上设置2个摄像头搭载装置A，组成双目摄像头。当平移电机35工作时，带动平移丝杠34转动，从而带动平移滑块35沿着平移滑轨33滑动，进而调整摄像头搭载装置A的位置。当需要使得两个摄像头同步靠近或者同步远离时，可以将平移丝杠34上的螺纹旋向分成相反的两部分，当平移电机35运行时，平移丝杠34转动，可以使得两个摄像头同步靠近或者同步远离，进而调整两个摄像头之间的基线距离；当需要将两个摄像头同步朝着一个方向运动时，平移丝杠34为普通的单方向螺纹；当需要单独调整两个摄像头的位置时，可以设置两组平移电机35和平移丝杠34，根据需要进行设置。
如图18和图19所示，俯仰组件C包括安装于水平旋转组件D上的俯仰底座37和设置于俯仰底座37上的俯仰支座38，俯仰支座38上方通过两侧的曲面滑轨39滑动连接俯仰支架40，俯仰支座38内设置俯仰蜗杆41，俯仰蜗杆41连接俯仰电机42，俯仰电机42固定于俯仰支座38上，俯仰支架40内设置与俯仰蜗杆41相配合的俯仰蜗轮43，俯仰支架40顶部连接平移组件B的滑轨平台32。
如图20和图21所示，俯仰支架40底部开设滑轮槽44，俯仰蜗轮43为半扇形结构，通过其上的安装孔48安装于滑轮槽44内。俯仰支架40底部两侧开设滑轨沟槽45，滑轨沟槽45内设置滑块底槽46，滑块底槽46内安装有滑轨滑块47，滑轨滑块47可在曲面滑轨39上滑动。当俯仰电机42工作时，带动俯仰蜗杆41转动，由俯仰蜗杆41带动俯仰蜗轮43摆动，进而带动俯仰支架40在曲面滑轨39上摆动，从而可以控制平移组件B及上面的摄像头搭载装置A在一定角度范围内摆动。
如图22和图23所示，水平旋转组件D包括箱体49和设置于箱体49内的水平蜗杆50和水平蜗轮51，水平蜗杆50连接水平电机52，水平电机52固定于箱体49外，水平蜗轮51中心设置驱动轴53，驱动轴53顶部连接驱动盘54，驱动盘54与俯仰组件C的俯仰底座37固定连接。箱体49顶部设置顶盖55，驱动轴53穿过顶盖55的中心孔56与上方的驱动盘54连接。当水平电机52工作时，带动水平蜗杆50转动，从而带动水平蜗轮51转动，进而通过驱动轴53带动驱动盘54转动，最终实现俯仰组件C及其上的其它组件的水平旋转。
如图24所示的箱体49结构，箱体49底部开设Z向轴孔57，Z向轴孔57上设置轴肩，使驱动轴53的轴端在箱体外不显现且减少震动。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
