一種自動調(diào)節(jié)角度的工業(yè)相機支架及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)相機支架及其控制方法，尤其涉及一種能自動調(diào)節(jié)角度的工 業(yè)相機支架及其控制方法，屬于基于圖像測量的工程應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 相機支架作為相機使用配件中最主要的工具而被廣泛使用，應(yīng)用于日常生活及專 業(yè)圖像采集等各個領(lǐng)域，使用者對相機支架的功能需求越來越高。普通的相機支架多數(shù)僅 起到了對相機的固定作用，如果在拍攝過程中需要改變拍攝位置時，拍攝者就要重新對相 機支架進行重新調(diào)整，過程繁瑣，比較麻煩，延長了不必要的拍攝時間。
[0003]在工業(yè)界在線圖像采集中，相機的位置對于能否準(zhǔn)確地采集到所需圖像是至關(guān)重 要的，相機位置得當(dāng)，則能夠準(zhǔn)確地捕獲到產(chǎn)品圖像。當(dāng)需要獲取與相機鏡頭平行的平面圖 像時，需要多次手動調(diào)節(jié)相機鏡頭角度，而且單憑肉眼觀察進行的角度調(diào)節(jié)無法滿足相機 與拍攝對象平行度的要求，進而增加了拍攝者的工作量，降低了拍攝效率和拍攝精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種自動調(diào)節(jié)角度的工業(yè)相機 支架及其控制方法。本發(fā)明可以實現(xiàn)相機位置的上下移動、左右旋轉(zhuǎn)和俯仰調(diào)整。在拍攝過 程中保證相機鏡頭平面與被拍攝平面保持平行，給精密測量提供了可靠的保證。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種自動調(diào)節(jié)角度的工業(yè)相機支架，包括相機支架和控制所述相機支架的控制系 統(tǒng)，所述相機支架包括:兩側(cè)板沿垂直方向?qū)ΨQ設(shè)有滑槽的倒門框形底座，所述底座的底板 中心垂直向上設(shè)置有導(dǎo)向柱、所述導(dǎo)向柱穿裝在平臺的導(dǎo)向孔中，螺栓穿過所述底座側(cè)板 的滑槽與設(shè)置在所述平臺側(cè)面的螺紋孔連接，所述平臺一端的上方設(shè)置有二號活動塊，其 下方安裝有一號伺服電機，所述一號伺服電機的輸出軸穿過所述平臺上的導(dǎo)向孔與所述二 號活動塊固定連接、所述二號活動塊伸出所述平臺的一端由外向內(nèi)設(shè)置有一小一大圓柱狀 臺階軸，所述外端的臺階軸與一端設(shè)置有與其配合的孔的一號活動塊形成間隙配合，并通 過設(shè)置在所述臺階軸軸端的壓緊螺栓將所述一號活動塊壓緊在所述臺階軸的軸肩上，所述 一號活動塊的另一端設(shè)置有帶光孔的下鉸耳，所述下鉸耳上通過截面為異形的小軸與相機 托盤底部的托板下方的上鉸耳相鉸接，所述上鉸耳的鉸接孔與所述小軸截面形狀一致，所 述一號活動塊的一側(cè)水平安裝有二號伺服電機，所述二號伺服電機的軸端安裝有二號同步 帶輪，所述小軸朝向所述二號伺服電機輸出軸的一端安裝有一號同步帶輪，所述一號同步 帶輪與所述二號同步帶輪通過同步帶傳動連接，所述相機托盤還包括側(cè)壁板和蓋板，所述 相機托盤底部的托板、所述側(cè)壁板和所述蓋板共同構(gòu)成容納相機的空腔，所述相機托盤底 部的托板的兩端以及所述蓋板的中部共設(shè)置有三個測距傳感器，所述三個測距傳感器的測 量端處于同一平面且都朝向相機的拍攝方向；所述控制系統(tǒng)包括控制器和與所述控制器連 接的數(shù)字量采集模塊、運動控制模塊和模擬量采集模塊，所述數(shù)字量采集模塊還連接有啟 動按鈕、停止按鈕和復(fù)位按鈕，所述運動控制模塊連接用來驅(qū)動所述一號伺服電機的一號 伺服驅(qū)動器和用來驅(qū)動所述二號伺服電機的二號伺服驅(qū)動器，所述模擬量采集模塊連接所 述三個測距傳感器。
[0007] 進一步，所述相機托盤的所述側(cè)壁板和所述蓋板上設(shè)置有用于固定和調(diào)整相機位 置的調(diào)節(jié)螺釘。
[0008] 優(yōu)選的，所述平臺包括相互垂直呈T形設(shè)置的上平臺和下平臺，所述上平臺的一端 為半圓形，所述二號活動塊設(shè)置在所述上平臺半圓形一端的上方，所述下平臺的側(cè)面開設(shè) 有與所述螺栓連接的螺紋孔，所述螺栓與所述底座的側(cè)板滑槽之間還設(shè)置有大墊片。
[0009] 進一步，所述二號伺服電機通過二號電機安裝螺栓以及二號電機安裝螺母安裝在 電機安裝板上，所述電機安裝板通過安裝板螺栓和安裝板螺母安裝在所述一號活動塊的側(cè) 面。
[0010] 進一步，所述導(dǎo)向柱通過其端部的螺紋安裝在所述底座底板中心的螺紋孔中。
[0011] 進一步，所述測距傳感器通過螺釘安裝在相機托盤底部的托板兩端和蓋板的中 部。
[0012] 動作原理：
[0013] 通過松開所述螺栓，可以讓所述平臺沿著所述導(dǎo)向柱上下移動，同時帶動相機實 現(xiàn)上下調(diào)節(jié)。
[0014] 通過所述一號伺服電機的轉(zhuǎn)動，帶動所述二號活動塊轉(zhuǎn)動，則相機也同時左右轉(zhuǎn) 動，可以實現(xiàn)的轉(zhuǎn)動范圍為180度。
[0015] 通過松開所述壓緊螺栓，所述一號活動塊可以繞著二號活動塊外端的臺階軸實現(xiàn) 大角度的旋轉(zhuǎn)，進而使相機實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。
[0016] 通過所述二號伺服電機的轉(zhuǎn)動帶動所述二號同步帶輪轉(zhuǎn)動，所述二號同步帶輪通 過所述同步帶帶動所述一號同步帶輪轉(zhuǎn)動，所述一號同步帶輪轉(zhuǎn)動帶動所述小軸的轉(zhuǎn)動， 所述小軸轉(zhuǎn)動帶動所述相機托盤的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)相機的俯仰調(diào)節(jié)。
[0017] 所述三個測距傳感器，可以準(zhǔn)確測出所述相機平面與所述被測平面的距離，控制 程序根據(jù)不同的距離差值，通過控制所述一號伺服電機和二號伺服電機的旋轉(zhuǎn)角度，從而 準(zhǔn)確調(diào)整所述相機支架的左右旋轉(zhuǎn)和俯仰位置，從而保證了所述相機平面與所述被測平面 的平行。
[0018] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：
[0019] 本發(fā)明的一種自動調(diào)節(jié)角度的工業(yè)相機支架的控制方法，包括如下步驟：
[0020] 步驟一：按下所述啟動按鈕，所述控制器分別讀取所述一號伺服驅(qū)動器和所述二 號伺服驅(qū)動器的就緒信號以及由所述三個距離傳感器測出的所述相機平面到被測平面的 距離 ΛΗ1、ΛΗ2 和 ΛΗ3;
[0021] 步驟二：比較所述三個距離ΛΗ1、ΛΗ2和ΛΗ3的大小，
[0022] A、如果ΛΗ3>ΛΗ2>ΛΗ1或ΛΗ2>ΛΗ3>ΛΗ1，且所述一號伺服驅(qū)動器和所述二號伺 服驅(qū)動器的就緒信號均為1，則所述控制器向所述一號伺服驅(qū)動器和所述二號伺服驅(qū)動器 發(fā)送脈沖，所述一號伺服驅(qū)動器驅(qū)動所述一號伺服電機、所述二號伺服驅(qū)動器驅(qū)動所述二 號伺服電機反轉(zhuǎn)，直到ΛΗ1 = ΛΗ2 = ΛΗ3,所述一號伺服電機和所述二號伺服電機停止轉(zhuǎn) 動，
[0023]所述一號伺服電機(8)需要轉(zhuǎn)動的角度可由公式(1-1)計算出：
[0025]式中，是所述一號伺服電機的輸出軸到所述二號活動塊之間的傳動比,L1是所述 相機托盤底部的托板兩端的所述測距傳感器之間直線距離，
[0026]所述控制器需要向所述一號伺服驅(qū)動器發(fā)送的脈沖數(shù)?1可由公式(2-2)計算出：
[0028]式中，〇1是所述一號伺服電機的編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，
[0029]所述二號伺服電機需要轉(zhuǎn)動的角度可由公式(3-3)計算出：
[0031]式中，i2是所述二號伺服電機的輸出軸到所述一號同步帶輪的傳動比，1^是所述蓋 板中部的所述測距傳感器到所述相機托盤底部的托板兩端任一所述測距傳感器的垂直距 離，
[0032]控制器需要向所述二號伺服驅(qū)動器發(fā)送的脈沖數(shù)?2可由公式(4-4)計算出：
[0034] 式中，α2是所述二號伺服電機編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；
[0035] B、如果ΛΗ1>ΛΗ3>ΛΗ2,或ΛΗ1>ΛΗ2>ΛΗ3,且所述一號伺服驅(qū)動器和所述二號 伺服驅(qū)動器的就緒信號均為1，則所述控制器向所述一號伺服驅(qū)動器和所述二號伺服驅(qū)動 器發(fā)送脈沖，所述一號伺服驅(qū)動器驅(qū)動所述一號伺服電機、所述二號伺服驅(qū)動器驅(qū)動二號 伺服電機正轉(zhuǎn)，直到ΛΗ1 = ΛΗ2 = ΛΗ3，所述一號伺服電機和所述二號伺服電機停止轉(zhuǎn)動， 同理，所述一號伺服電機需要轉(zhuǎn)動的角度由公式（1-1)可得，所述控制器需要向所述一號伺 服驅(qū)動器發(fā)送的脈沖數(shù)可由公