[实用新型]三维自动稳定控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于大型机械设备的视频监控设备技术领域，特别涉及一种三维自动稳定控制装置，是三维(X、Y、Z轴)自动稳定平台及在摄像监控系统的应用。

背景技术

监控摄像机通过传统云台实现旋转方位的调整。当操作者需要调整监控摄像机监视视角时，可以调整支撑摄像机的云台，达到改变摄像机姿态的目的。当操作者调整云台的转向时，监控摄像机随之转动，摄像机姿态得到改变，观测角度亦可随之得到调整。因此，该云台的转动角度，即监控设备能够监视的角度范围。

现有的传统云台均采用两维(X、Z轴)旋转控制即方位控制和俯仰控制相结合的方法。通过水平的方位角0-360°(Z轴)的变化和垂直的俯仰角±90°(X轴)的变化，实现“周围”和“上下”全方位观测(图1)。

现有的传统云台加摄像机构成的摄像系统主要工作在承载云台的载体和目标都是基本稳定的前提下，当承载云台的载体发生随机姿态变化时(若X、Y、Z轴发生旋转时)或当目标发生运动时，现有的系统就不能有效完成实时监控的任务。原来在摄像机监视范围内的物体部分或全部会偏出摄像机的监视区域，如果传统的摄像系统就要人工不断的进行纠正，但是工作人员在实际操作过程中，绝大多数场合，这样的操作是无法实现的。

发明内容

本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种三维自动稳定控制装置，当承载三维自动稳定控制装置的载体沿X、Y、Z轴发生旋转时，三维自动稳定控制装置能自动测量各轴旋转量，经过运算处理输出修正信号，控制三维自动稳定控制装置的修正装置，从而保证摄像机的监视区域始终包含要观看的物体，输出清晰稳定的视频画面。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

依据本实用新型提供的一种三维自动稳定控制装置，包括测量装置、修正控制装置和修正执行装置，在X轴、Y轴、Z轴方向，各有一路功能相同且又独立的测量装置、修正控制装置、修正执行装置，所述的修正执行装置由Z、X轴执行装置20和Y轴执行装置22组成，测量装置21、21′分别装在Z、X轴执行装置和Y轴执行装置的底部水平位置上，修正控制装置30，30′分别装在Z、X轴执行装置和Y轴执行装置顶部；当扰动引起载体的随机姿态变化时，修正控制装置根据测量装置输出的感应测量信号，经过运算处理送达修正执行装置进行修正。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：

前述的测量装置在X、Y轴采用硅微机械结构倾角传感器，在Z轴采用硅微机械结构的电子罗盘。

前述的Z、X轴执行装置的最下部装有Z轴执行装置，与底座法兰1固装，下面的步进电4为绕Z轴旋转的驱动步进电机，变速箱2内的主体是一对内齿传动齿轮3，绕Z轴旋转的轴心与壳体同心，步进电机4轴头装一主动小齿轮26，通过一介轮轴27其上有两个等齿数介轮7、7′，与固定在变速箱的内齿传动齿轮3啮合，内齿传动齿轮的空心轴10端安装导电滑环28，确保线缆无缠绕，实现正反方向任意角度的旋转。

前述的Z、X轴执行装置的上部装有X轴执行装置，步进电机8轴头装有主动小齿轮9，与从动大齿轮9′啮合，成减速传动输出，端面装有电磁制动器11动片的从动大齿轮装于空芯输出轴10的轴径上，通过键连接，传递转动和转矩，在骨架前支板29与从动大齿轮9′对应处装有电磁制动器11的定子，以确保输出轴的停位准确和产生较大的保持力矩。

前述的Y轴执行装置，其前端是摄像机12，中间部分是双联齿轮16变速箱，末尾结构是作为动力源的步进电机17；步进电机作为凸缘电机结构将轴头伸进双联齿轮16变速箱，带动小齿轮18旋转，小齿轮通过双联齿轮19将动力传递到被动齿轮14，被动齿轮拖动变速箱外的靠板15，带动90°弯板13及与其固定的摄像机12形成传动链，使摄像机在步进电机的拖动下完成“Y”轴方向的±90°范围内的旋转。

前述的修正控制装置由电源电路、参数设置电路、信令输入电路、角度记忆电路、CPU控制电路、角度补偿电路、驱动电路组成，信令输入电路、参数设置电路和角度补偿电路分别连接CPU控制电路的输入，CPU控制电路的输出连接驱动电路，CPU控制电路双向连接角度记忆电路，电源电路为各个部分电路提供工作电压。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。