專利名稱：攝像頭二維控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種控制攝像頭作空間二維運動的裝置，屬于自動控制裝置制造的技術(shù)領(lǐng)域。
在工業(yè)測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要利用攝像機對現(xiàn)場進行監(jiān)控。由于環(huán)境等各種原因，經(jīng)常需要實現(xiàn)無人控制，尤其對于有毒、高溫等不適合于人直接監(jiān)視或需要連續(xù)二十四小時監(jiān)視的場所，采用攝像機來代替人眼的監(jiān)控是十分必要的。
工業(yè)現(xiàn)場中攝像頭所攝取的圖像信號通過圖像采集系統(tǒng)運送到下位機，然后通過光網(wǎng)接口再傳送到上位機。系統(tǒng)管理者根據(jù)所攝取的圖像信號向上位機發(fā)出命令，當(dāng)下位機通過光網(wǎng)接口接收到命令后，通過攝像頭二維控制裝置，控制攝像頭轉(zhuǎn)動。
本實用新型的發(fā)明目的就是提供一種能通過局域網(wǎng)遠程控制攝像頭運動的攝像頭二維控制裝置。
本實用新型的攝像頭二維控制裝置主要由信號控制電路和驅(qū)動電路所組成，該控制裝置以控制電路為核心，控制電路的輸入端與下位機接口相接，控制電路的輸出端分別接功率放大電路A和功率放大電路B，功率放大電路A的輸出接步進電機A，功率放大電路B的輸出端接步進電機B。功率放大電路A和功率放大電路B分別由4組相同的功率放大電路組成，功率放大電路A的4組放大電路的信號輸入端對應(yīng)與控制電路中集成電路U9的“P10～P13”端相接，功率放大電路B的4組放大電路的信號輸入端對應(yīng)與控制電路中集成電路U9的“P14～P17”端相接。控制電路中的集成電路U11的輸入端和集成電路U10的輸出端與下位機接口相接。
攝像頭二維控制裝置主要作用是將下位機發(fā)出的控制信號由RS-232C串行通信接口發(fā)送給控制電路中的單片機。單片機將控制信號轉(zhuǎn)換為控制脈沖輸出給功放電路來驅(qū)動步進電機，步進電機再控制攝像機的轉(zhuǎn)動。
攝像頭二維控制中，采用步進電機來控制攝像機的二維轉(zhuǎn)動。步進電機的控制則由單片機輸出控制方波脈沖來完成。在系統(tǒng)中，下位機與上位機(IBM-PC機)通過光網(wǎng)接口相連。而實現(xiàn)上位管理層對攝像機的遙控。在整個二維監(jiān)控系統(tǒng)中，主要的控制功能都是由單片機來實現(xiàn)的。
本實用新型的優(yōu)點為采用二維的掃描裝置，由遠程信號控制該裝置中的單片機，然后由單片機發(fā)出二維控制信號，控制步進電機的運轉(zhuǎn)，從而達到控制攝像頭作二維運動的目的。由于采用了步進電機和計算機控制，不僅控制精度高，而且攝像頭可作360度的掃描，控制非常方便。另外該裝置結(jié)構(gòu)非常簡單，使用的元器件較少，因此成本低，可靠性高。


圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。其中有下位機接口1、控制電路2、功率放大電路A3、功率放大電路B4。
圖2是本實用新型的電原理圖。
本實用新型的實施方案如下集成電路U1A～U8A為74LS05，U9為單片機89C251，U10為MC1488，U11為1489，晶體管N1、3、5、7、9、11、13、15為9014，晶體管N2、4、6、8、10、12、14、16為BDT63C。
下位機在二維監(jiān)控系統(tǒng)中，負責(zé)接收外部命令，并把命令由RS232串行通訊口傳送給單片機。單片機除了負責(zé)同下位機通訊之外，還要根據(jù)所接收的命令，作出響應(yīng)，經(jīng)過內(nèi)部程序處理，向功率放大電路發(fā)送相應(yīng)的控制序列，進而來帶動攝像頭在現(xiàn)場中的運動的。利用PC機配置的異步通訊適配器，可以很方便地完成下位機與MCS-51單片機的數(shù)據(jù)通訊。集成電路U10為MC1488將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平，工作電壓為±12VMC1489則是把RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，工作電壓為+5V。
單片機與功放之間的接口電路電壓隔離功能 單片機工作于5V電壓，而步進電機的工作電壓卻是12V和24V，有的步進電機可工作在一百多伏。這樣，一旦步進電機的電壓竄到單片機部分，則會損壞單片機系統(tǒng)；而且，步進電機的有關(guān)信號也會干擾單片機的正常運行。因此，本系統(tǒng)中的接口電路必須具有把單片機系統(tǒng)和步進電機回路隔離開來的功能。
單片機輸出的控制信號通過一個六開集電極輸出緩沖器741LS05輸出后送到晶體管9014的。基極電阻起到上拉單片機輸出信號高電平的作用。電阻集電極是作為匹配電路用的。系統(tǒng)再由三極管9014驅(qū)動光耦合隔離放大器4N38經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后，再去驅(qū)動步進電機的功率放大電路。
因此，系統(tǒng)通過采用光耦合隔離放大器4N38，有效地防止了模擬部分的高電壓流竄到數(shù)字部分、進而影響到整個系統(tǒng)的危險。
我們所采用的光耦合隔離放大器4N38屬于晶體管型的光耦合器件，它的發(fā)射正向電壓是1.5V@10mA，最大VCE為1V@4mA。最小輸出電壓Vceo是80V，最小DC沖擊隔離電壓達到2500V?；緷M足了本系統(tǒng)的功放電路的要求。
電路中使用反向驅(qū)動器74LS05作為光耦合隔離放大器4N38輸入端的驅(qū)動。光電耦合器輸入端的電路為10mA，發(fā)光二極管的壓降約為1.2～1.5V。限流電阻的阻值選為400Ω。
步進電機步進電機采用上海自動化儀表廠的43BY10A-J10型永磁式步進電機。
權(quán)利要求1.一種攝像頭二維控制裝置，由信號控制電路和驅(qū)動電路組合而成，其特征在于該控制裝置以控制電路(2)為核心，控制電路(2)的輸入端與下位機接口(1)相接，控制電路(2)的輸出端分別接功率放大電路A(3)和功率放大電路B(4)，功率放大電路A(3)的輸出接步進電機A，功率放大電路B(4)的輸出端接步進電機B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像頭二維控制裝置，其特征在于功率放大電路A(3)和功率放大電路B(4)分別由4組相同的功率放大電路組成，功率放大電路A(3)的4組放大電路的信號輸入端對應(yīng)與控制電路(2)中集成電路U9的“P10～P13”端相接，功率放大電路B(4)的4組放大電路的信號輸入端對應(yīng)與控制電路(2)中集成電路U9的“P14～P17”端相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像頭二維控制裝置，其特征在于控制電路(2)中的集成電路U11的輸入端和集成電路U10的輸出端與下位機接口(1)相接。
專利摘要攝像頭二維控制裝置是一種由電腦遠程控制攝像頭作二維運動的裝置,該控制裝置以控制電路為核心,控制電路的輸入端與下位機接口相接,控制電路的輸出端分別接功率放大電路A和功率放大電路B,功率放大電路A的輸出接步進電機A,功率放大電路B的輸出端接步進電機B。該裝置結(jié)構(gòu)簡單,成本低,控制精度高。
文檔編號H04N7/18GK2487179SQ0124457
公開日2002年4月17日 申請日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者孫小菡, 黃海峰, 戴文, 王水晶, 李錦輝, 張明德, 丁東 申請人:東南大學(xué)