專利名稱：吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻圖像監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及視頻目標的自動變焦、跟蹤控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于吊具的鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)及裝置，簡稱鏡頭跟蹤器。
背景技術(shù)：
視頻跟蹤系統(tǒng)在視頻監(jiān)控行業(yè)中，隨著智能視頻分析的需求，得到了很大發(fā)展，大多應(yīng)用于對人和與之相關(guān)的物體進行監(jiān)控。隨著現(xiàn)代裝備技術(shù)的發(fā)展，一些大型的裝卸裝備之高度越來越高，極大地改善了裝卸條件。但是，由于司機室的位置很高，距地面高達四五十米，如果吊具深入到船艙，可達六七十米的距離，因此會導(dǎo)致司機看不清吊具的運行情況，影響生產(chǎn)速度，且極易產(chǎn)生安全
急 ^^ ο為此，為這些大型裝卸設(shè)備配置一種裝置或系統(tǒng)，能夠隨吊具的上下運動自動變焦，且始終跟蹤攝影，清晰顯示吊裝目標，以便司機能夠通過該裝置觀察吊具運行過程，從而準確操控吊具，實現(xiàn)安全操作，已成為裝卸行業(yè)追求的一項目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，它能對大型裝卸設(shè)備吊具實現(xiàn)視頻自動跟蹤及變焦控制，從而使在大型裝卸設(shè)備上從事裝卸操作的司機，能準確地操控吊具，完成安全裝卸作業(yè)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括云臺組件、攝像機鏡頭組件、吊具視頻鏡頭跟蹤模塊、嵌入式跟蹤控制器以及手動操作器；
所述云臺組件上安置攝像機鏡頭組件，其中云臺及鏡頭分別安裝連接步進電動機，嵌入式跟蹤控制器與云臺組件和攝像機鏡頭組件分別相連，吊具視頻鏡頭跟蹤模塊安裝于嵌入式跟蹤器內(nèi)，手動操作器連接嵌入式跟蹤控制器；
所述吊具視頻鏡頭跟蹤模塊包括高度信號采集模塊，用于取得高度數(shù)據(jù)，提供控制依據(jù)；目標跟蹤模塊，用于計算對目標吊具升降的跟蹤數(shù)據(jù)；以及自動控制和調(diào)節(jié)模塊，用于實現(xiàn)對云臺組件和攝像機鏡頭組件的驅(qū)動、控制、調(diào)整、糾偏，完成自動跟蹤；
所述攝像機鏡頭組件采集目標視頻和自動控制變焦，保持目標吊具視頻清晰度；所述云臺組件控制調(diào)整攝像機鏡頭組件的俯仰角，自動跟蹤吊具，保持對焦；所述嵌入式控制器設(shè)有嵌入式控制芯片，通過高度信號采集模塊、目標跟蹤模塊和自動控制和調(diào)節(jié)模塊，控制鏡頭變焦、聚焦和云臺俯仰角，通過芯片對攝像機鏡頭組件和云臺組件實現(xiàn)自動控制，保持對目標吊具的視頻自動跟蹤；
所述手動操作器安裝在司機駕駛室，由司機手動調(diào)節(jié)鏡頭和云臺。所述云臺安裝連接一個步進電動機。所述鏡頭安裝連接兩個步進電動機。
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本發(fā)明的吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)能對大型裝卸設(shè)備吊具實現(xiàn)視頻自動跟蹤及變焦控制，能夠隨吊具的上下運動自動變焦，且始終跟蹤攝影，清晰顯示吊裝目標，以便司機能夠通過視頻鏡頭跟蹤裝置觀察吊具運行過程，從而準確操控吊具，完成安全裝卸作業(yè)。


圖1是本發(fā)明的一種吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1跟蹤控制系統(tǒng)安置在裝卸設(shè)備上的位置示意圖。附圖標記
1為云臺，2為攝像機及鏡頭，3為嵌入式跟蹤控制器，4為手動操作器，5為司機駕駛室， 6為吊具。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。參看圖1和圖2，本發(fā)明提供一種吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由云臺組件、攝像機鏡頭組件、吊具視頻鏡頭跟蹤模塊、嵌入式跟蹤控制器3以及手動操作器4組成。云臺組件包括云臺1，攝像機鏡頭組件包括攝像機及鏡頭2，在云臺組件上安置攝像機鏡頭組件，其中云臺及鏡頭分別安裝連接步進電動機，嵌入式跟蹤控制器3與云臺組件和攝像機鏡頭組件分別相連，吊具視頻鏡頭跟蹤模塊安裝于嵌入式跟蹤器內(nèi)，手動操作器4連接嵌入式跟蹤控制器3。吊具視頻鏡頭跟蹤模塊主要由高度信號采集模塊、目標跟蹤模塊以及自動控制和調(diào)節(jié)模塊組成，各模塊通過線路連接。高度信號采集模塊用于取得高度數(shù)據(jù)，提供控制依據(jù)。目標跟蹤模塊用于計算對目標吊具升降的跟蹤數(shù)據(jù)。自動控制和調(diào)節(jié)模塊用于實現(xiàn)對云臺組件和攝像機鏡頭組件的驅(qū)動、控制、調(diào)整、糾偏，完成自動跟蹤。攝像機鏡頭組件采集目標視頻和自動控制變焦，保持目標吊具視頻清晰度。云臺組件控制調(diào)整攝像機鏡頭組件的俯仰角，自動跟蹤吊具6，保持對焦。嵌入式控制器3設(shè)有嵌入式控制芯片，通過高度信號采集模塊、目標跟蹤模塊和自動控制和調(diào)節(jié)模塊，控制鏡頭變焦、聚焦和云臺俯仰角，通過芯片對攝像機鏡頭組件和云臺組件實現(xiàn)自動控制，保持對目標吊具的視頻自動跟蹤。對目標吊具的視頻自動跟蹤，由嵌入式控制芯片及系統(tǒng)軟件實現(xiàn)。手動操作器4安裝在司機駕駛室5，可由司機手動調(diào)節(jié)鏡頭2和云臺1。云臺1及鏡頭2均采用步進電動機驅(qū)動，步進電動機共計三個，其中，云臺連接一個步進電動機，為MV、30W，經(jīng)細分器調(diào)節(jié)；鏡頭采用兩個步進電動機，為5V、2W，一個步進電動機用來變焦，另一個步進電動機用來聚焦。嵌入式跟蹤控制器3采用兩塊嵌入式控制芯片，分別控制鏡頭變焦、聚焦和云臺俯仰角。代表吊具鋼纜高度的信號為4_20mA工業(yè)控制信號，成正比關(guān)系，鋼纜起吊到最高時為4mA，，放到最低時為20mA。標準工業(yè)控制信號，是由設(shè)備在運行時的物理量，通過變送器技術(shù)轉(zhuǎn)換成電流信號，經(jīng)傳送至控制設(shè)備，由嵌入式芯片計算出控制程式，可對目標設(shè)備進行控制的源信號， 它具有采集簡捷、計算準確、易于控制的特點。在實際使用中，吊車的鋼繩高度h隨吊車型號而不同，一般在三四十米至六七十米之間，因此，本實施例在嵌入式跟蹤控制器3內(nèi)設(shè)計了數(shù)碼管和按鍵，可讓使用者按實際情況設(shè)置。為了讓司機在駕駛室可以手動調(diào)節(jié)鏡頭和云臺動作，故設(shè)計一手動操作器4，手動操作器4與嵌入式跟蹤控制器3連接，手動操作器4置于司機駕駛室5內(nèi)，可由司機隨意操作鏡頭的變焦和云臺的升降。本實施例的嵌入式跟蹤控制器3內(nèi)裝有兩個數(shù)碼管用來顯示設(shè)置的吊具鋼繩的最大長度、最小長度和橫向距離。正常開機時是不顯示的，使用者只需按一下最右邊的按鍵，數(shù)碼管就亮起來。第一個顯示數(shù)據(jù)是最大長度(最上的LED指示燈亮)，可在30-80m之間任意設(shè)置；再按一下顯示數(shù)據(jù)是最小長度(當中的LED指示燈亮)，可在2-10m之間任意設(shè)置；再按一下顯示數(shù)據(jù)是橫向距離(最下的LED指示燈亮)，可在1. 5-; 之間任意設(shè)置；再按一下數(shù)碼管熄滅。數(shù)據(jù)存入嵌入式跟蹤控制器。數(shù)據(jù)設(shè)置使用左邊兩個按鍵，一個按鍵為增加，一個按鍵為減少。云臺調(diào)節(jié)如下如果L=;3m，真實高度H=7m，起始角度為45°，運動物體的線速度最大為4m/S，對應(yīng)的控制云臺的最大角速度為(artg(ll/7))-45° =12.528° /S ；如果起始位置高度小于L，起始角度α <45°，角速度可能要大于該數(shù)值12. 5 ° /S。對于要求角度誤差為0.03°。在初始輸入的情況下，以L=H=7m為例，如初始輸入的角度誤差為0.03°，對應(yīng)到L的誤差為士 7.3cm。因此輸入初始數(shù)據(jù)的精度應(yīng)該是在1厘米量級上。由于控制板上ADC位數(shù)的限制，ADC能夠分辨到20mv左右，本實施例對4_20mA 工控信號用一個250歐的電阻采樣。全量程范圍為IV到5V，如果鋼繩高度為3飛: 高度， 其工控信號4-20mA對應(yīng)的采樣精度要在20mV以內(nèi)，才能保證輸出的0. 6°的測量精度。如果檢測的高度范圍變大，對工控信號則有更高的要求。鏡頭調(diào)節(jié)如下由于關(guān)機斷電時，鏡頭的變焦位置是隨意的，因此當再次上電時， 需要一個初始化的過程，將變焦轉(zhuǎn)到極限位置，然后據(jù)此為變焦的起始的零位，并由此根據(jù)工業(yè)4-20mA信號計算出其余變焦位置。因變焦產(chǎn)生的變化將影響聚焦，所以還需要對聚焦進行補償。這兩項工作都由嵌入式跟蹤控制器通過控制攝像機鏡頭組件的兩個步進電機完成。本實施例中步進電機走完變焦全程需4200步左右，對應(yīng)8位ADC，每個bit變化約走 21步。根據(jù)實驗，變焦過程基本平穩(wěn)，肉眼感覺不到頓挫。綜上所述，本發(fā)明的吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)能對大型裝卸設(shè)備吊具實現(xiàn)視頻自動跟蹤及變焦控制，能夠隨吊具的上下運動自動變焦，且始終跟蹤攝影，清晰顯示吊裝目標，以便司機能夠通過視頻鏡頭跟蹤裝置觀察吊具運行過程，從而準確操控吊具，完成安全裝卸作業(yè)。當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當認識到，上述實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實施例的變化、 變型等都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括云臺組件、攝像機鏡頭組件、吊具視頻鏡頭跟蹤模塊、嵌入式跟蹤控制器以及手動操作器；所述云臺組件上安置攝像機鏡頭組件，其中云臺及鏡頭分別安裝連接步進電動機，嵌入式跟蹤控制器與云臺組件和攝像機鏡頭組件分別相連，吊具視頻鏡頭跟蹤模塊安裝于嵌入式跟蹤器內(nèi)，手動操作器連接嵌入式跟蹤控制器；所述吊具視頻鏡頭跟蹤模塊包括高度信號采集模塊，用于取得高度數(shù)據(jù)，提供控制依據(jù)；目標跟蹤模塊，用于計算對目標吊具升降的跟蹤數(shù)據(jù)；以及自動控制和調(diào)節(jié)模塊，用于實現(xiàn)對云臺組件和攝像機鏡頭組件的驅(qū)動、控制、調(diào)整、糾偏，完成自動跟蹤；所述攝像機鏡頭組件采集目標視頻和自動控制變焦，保持目標吊具視頻清晰度；所述云臺組件控制調(diào)整攝像機鏡頭組件的俯仰角，自動跟蹤吊具，保持對焦；所述嵌入式控制器設(shè)有嵌入式控制芯片，通過高度信號采集模塊、目標跟蹤模塊和自動控制和調(diào)節(jié)模塊，控制鏡頭變焦、聚焦和云臺俯仰角，通過芯片對攝像機鏡頭組件和云臺組件實現(xiàn)自動控制，保持對目標吊具的視頻自動跟蹤；所述手動操作器安裝在司機駕駛室，由司機手動調(diào)節(jié)鏡頭和云臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，所述云臺安裝連接一個步進電動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡頭安裝連接兩個步進電動機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吊具鏡頭自動跟蹤控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中的云臺組件上安置攝像機鏡頭組件，其中云臺及鏡頭分別安裝連接步進電動機，嵌入式跟蹤控制器與云臺組件和攝像機鏡頭組件分別相連，手動操作器連接嵌入式跟蹤控制器。攝像機鏡頭組件采集目標視頻和自動控制變焦，保持目標吊具視頻清晰度。云臺組件控制調(diào)整攝像機鏡頭組件的俯仰角，自動跟蹤吊具，保持對焦。嵌入式控制器設(shè)有嵌入式控制芯片，通過芯片對攝像機鏡頭組件和云臺組件實現(xiàn)自動控制，保持對目標吊具的視頻自動跟蹤。本發(fā)明能對大型裝卸設(shè)備吊具實現(xiàn)視頻自動跟蹤及變焦控制，能夠隨吊具的上下運動自動變焦，且始終跟蹤攝影，清晰顯示吊裝目標，便于司機準確操控吊具，完成安全裝卸作業(yè)。
文檔編號B66C13/16GK102530727SQ201210023300
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者鄔承基 申請人:上海成業(yè)科技工程有限公司, 上海振華重工(集團)股份有限公司