SolidWorks的XYZ三坐标云台系统设计+CAD图纸(2)
3.9本章小结 25
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1引言
安防和监控行业中运用的监控器由云台和摄像头组成，摄像头是安装在云台上的，摄像头的拍摄范围可通过摄像头的指向决定，而指向是由摄像头相对于云台的XYZ三坐标决定。因此，通过调整云台水平轴和俯仰轴的旋转可实现摄像头XYZ三坐标的调节。其目的就是扩大捕捉范围，用于动态摄像的场合和环境，让采集信息的过程更加方便、直接，内容更加丰富。
1.2云台的研究意义
云台作为一种设备载体，其本身体积会影响他所需的安装空间的大小。云台本身的重量也会增加平台的负担，因此必须要求云台体积小，质量轻，结构简单，安装容易[23]。
由于云台应用的环境越来越复杂，对云台精度的要求也就越来越高，对其速度的控制，移动最小角度的控制也就要做到精细。只有精度能满足要求，才能使云台更好的应用于军事、安防等系统中。
随着现代化技术的发展，集成程度不断提高，智能化程度也不断提升。安装在移动机器人上的摄像机云台，要求能够有高的稳定性，使画面清晰，避免晃动。如果云台搭载的信号处理平台能实时采集图像数据，并能够驱动摄像机追踪定位，那将会更适合应用在安防监控领域[23]。
一般驱动模块放置在云台内部，控制模块则安置在云台外部，像控制箱、控制台等；两者通过电缆进行连接。但是这种连接方式在自主移动的平台上运用就很受限制，电缆线会限制其自主移动的空间。因此需要一个集成的控制模式，使其实现远程无线控制。
1.3课题综述
课题XYZ三坐标云台系统设计，即对云台的机械结构和控制系统进行设计。所谓XYZ三坐标云台，就是指摄像头的指向在XYZ空间坐标的位置，示意图如下图1.1所示：
图1.1 XYZ三坐标示意图
若图中M点为摄像头的位置，则该位置由M点投影在XOY平面内的点和M点投影在YOZ平面内的点共同决定。图中所示的XOY平面相当于本设计中的水平方向平面，YOZ平面相当于本设计中的俯仰方向平面。要想确定摄像头在空间的位置，即确定其在水平方向的位置和俯仰方向的位置即可。
为了解决云台体积大、结构复杂、无法实时调速的问题，本课题设计的XYZ三坐标云台系统要实现以下功能：
云台的水平旋转角度 -100°~+100°；垂直运动角度控制在0°~-90°；
水平轴转速：2°/s ~5°/s；俯仰轴转速：2°/s ~5°/s；额定负载2kg；房顶安装。
本课题的任务主要分为以下五个阶段完成。
第一、分析云台发展的背景和云台应用的意义，阐述云台的研究概况及发展趋势。
第二、对云台的总体方案进行阐述，并对个部分进行方案论证。
第三、对云台的机械结构设计即云台水平轴和俯仰轴的传动所用的齿轮等传动结构进行三维绘图，对驱动电机进行选型和校核。绘制机械图、零件图等。
第四、对云台系统硬件的总体方案的设计、伺服电机驱动电路的设计和位置和速度检测系统的设计。
第五、对云台的软件进行设计，设计出软件的流程图和软件程序。