并联式运动目标视觉追踪装置转让专利
申请号 : CN202010940429.4
文献号 : CN112040192B
文献日 : 2021-12-14
发明人 : 曹瑞珉 , 王立辉 , 付健 , 许毅钦 , 陈志涛
申请人 : 广东省科学院半导体研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述并联式运动目标视觉追踪装置包括依次设置的相机(1)、调焦透镜组(2)以及并联旋转台(3),其中,所述并联旋转台(3)包括静平台(4)、连接组件(7)和动平台(5),所述动平台(5)通过所述连接组件(7)连接在所述静平台(4)上,所述动平台(5)可相对所述静平台(4)旋转,所述相机(1)的焦点、所述调焦透镜组(2)的焦点以及所述动平台(5)的旋转中心共轴设置;
所述连接组件(7)包括第一直线驱动器(8)、第二直线驱动器(9)、第三直线驱动器(10)、第四直线驱动器(11)和支撑件(14),其中,所述支撑件(14)包括底端(15)和顶端(16),所述底端(15)固定连接在所述静平台(4)的几何中心,所述顶端(16)通过铰链连接在所述动平台(5)的旋转中心,所述第一直线驱动器(8)、所述第二直线驱动器(9)、所述第三直线驱动器(10)和所述第四直线驱动器(11)均匀分布在所述支撑件(14)的外围,所述第一直线驱动器(8)、所述第二直线驱动器(9)、所述第三直线驱动器(10)和所述第四直线驱动器(11)均包括固定端(12)和输出端(13),所述固定端(12)固定连接在所述静平台(4)上,所述输出端(13)通过铰链连接在所述动平台(5)上,使得所述动平台(5)可围绕自身的旋转中心进行自由转动。
2.根据权利要求1所述的并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述动平台(5)和所述静平台(4)为方形,四个所述固定端(12)分别固定连接在所述静平台(4)的四个顶点上,四个所述输出端(13)分别通过铰链连接在所述动平台(5)的四个顶点上。
3.根据权利要求1所述的并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述支撑件(14)垂直于所述静平台(4)设置。
4.根据权利要求1所述的并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述动平台(5)上设置有反射膜(6),所述反射膜(6)用于将预定波长的图像信息反射至所述相机(1)。
5.根据权利要求4所述的并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述反射膜(6)的边缘延伸至所述动平台(5)的边缘。
6.根据权利要求1所述的并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述动平台(5)的旋转中心位于所述相机(1)的焦点与所述调焦透镜组(2)的焦点的连线上。
7.根据权利要求1所述的并联式运动目标视觉追踪装置,其特征在于,所述调焦透镜组(2)包括多个间隔设置的透镜,多个所述透镜的焦点与所述相机(1)的焦点共轴设置。
说明书 :
并联式运动目标视觉追踪装置
技术领域
背景技术
和掌握目标的运动细节,获得没有运动模糊的高速动态物体图像,并获得比固定相机更宽
的视野,需要具有高动态性能和大视野的旋转云台,对相机的注视方向进行实时主动控制
和调整,使得焦点始终稳定保持在高速目标上。
将相机直接固定于机械旋转云台上很难实时获得以适当的视角聚焦在目标上、并使目标居
中的图像。而且,通过旋转云台机械地控制高速图像处理器的注视方向,不能获得与高帧速
率相匹配的高速对焦性能。
加而增大,因而会限制系统的目标捕捉和追踪视野。为了扩大视野,使镜面容纳整个光斑,
通常会增加镜面尺寸和数量,从而降低系统动态响应。
发明内容
静平台、连接组件和动平台,动平台通过连接组件连接在静平台上,动平台可相对静平台旋
转,相机的焦点、调焦透镜组的焦点以及动平台的旋转中心共轴设置。
在三维空间改变视线的方向,相较于现有技术中多个镜面的串行组合结构,本实施例的方
案具有累积误差小、旋转精度高的优势。而且通过改变动平台的空间转角,捕获三维空间内
运动目标的图像信息,并通过光路传送至相机,实现目标视觉追踪。在运动学求解方面,在
实时控制时,需要计算逆解,而并联旋转台很显著的特点是逆解非常容易,因此相对于现有
技术中的串联结构来说,本实施例的方案在实时控制方面具有很大优势。
直线驱动器均匀分布在支撑件的外围,直线驱动器包括固定端和输出端,固定端固定连接
在静平台上,输出端通过铰链连接在动平台上,使得动平台可围绕自身的旋转中心进行自
由转动。
的几何中心,顶端通过铰链连接在动平台的旋转中心,第一直线驱动器、第二直线驱动器、
第三直线驱动器和第四直线驱动器均匀分布在支撑件的外围,第一直线驱动器、第二直线
驱动器、第三直线驱动器和第四直线驱动器均包括固定端和输出端,固定端固定连接在静
平台上,输出端通过铰链连接在动平台上,使得动平台可围绕自身的旋转中心进行自由转
动。
台的直线驱动器和支撑件固定于静平台,且与动平台通过铰链连接。通过改变直线驱动器
的位移输出,即可调整动平台的空间反射角度。
膜的面积更大,因此能反射更大直径的光斑,使用一块反射膜即可实现在三维空间内的目
标捕获,相较于现有技术中多个镜面的串行组合结构,本实施例的方案具有结构紧凑、旋转
部件少等优点。
附图说明
范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
三直线驱动器;11‑第四直线驱动器;12‑固定端;13‑输出端;14‑支撑件;15‑底端;16‑顶端。
具体实施方式
本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范
围。
位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元
件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
转台3包括静平台4、连接组件7和动平台5,动平台5通过连接组件7连接在静平台4上,动平
台5可相对静平台4旋转,相机1的焦点、调焦透镜组2的焦点以及动平台5的旋转中心共轴设
置。相机1的焦点与调焦透镜组2的焦点的连线平行于静平台4连接连接组件7的表面。调焦
透镜组2包括多个间隔设置的透镜,多个透镜的焦点与相机1的焦点共轴设置。
较于现有技术中多个镜面的串行组合结构,本实施例的方案具有累积误差小、旋转精度高
的优势。而且通过改变动平台5的空间转角,捕获三维空间内运动目标的图像信息,并通过
光路传送至相机1,实现目标视觉追踪。在运动学求解方面,在实时控制时,需要计算逆解,
而并联旋转台3很显著的特点是逆解非常容易,因此相对于现有技术中的串联结构来说,本
实施例的方案在实时控制方面具有很大优势。
驱动器8、第二直线驱动器9、第三直线驱动器10、第四直线驱动器11和支撑件14,其中,请参
阅图4,支撑件14包括底端15和顶端16,底端15固定连接在静平台4的几何中心,支撑件14垂
直于静平台4设置,顶端16通过铰链连接在动平台5的旋转中心。
器10和第四直线驱动器11均包括固定端12和输出端13,四个固定端12分别固定连接在静平
台4的四个顶点上,四个输出端13分别通过铰链连接在动平台5的四个顶点上。这样,通过改
变直线驱动器的位移输出,即可调整动平台5的空间反射角度。
的边缘与动平台5的边缘相切。当然,反射膜6的形状不限于圆形或椭圆形,可根据实际应用
改变区域形状。这样,由于采用多个直线驱动器驱动动平台5,在保证同等动态响应能力的
前提下,相对于现有技术中多个镜面的串行组合结构,本实施例中动平台5的反射膜6的面
积更大,因此能反射更大直径的光斑,使用一块反射膜6即可实现在三维空间内的目标捕
获,相较于现有技术中多个镜面的串行组合结构,本实施例的方案具有结构紧凑、旋转部件
少等优点。
整。
8和第二直线驱动器9减少输出位移,第三直线驱动器10和第四直线驱动器11增加输出位
移,动平台5的法线绕y轴顺时针旋转,如图5(b)所示,此时可追踪沿x方向运动的目标。第二
直线驱动器9和第三直线驱动器10减少输出位移,第一直线驱动器8和第四直线驱动器11增
加输出位移,动平台5的法线绕x轴顺时针旋转,如图5(c)所示,此时可追踪到沿y方向运动
的目标。第一直线驱动器8减少输出位移,第三直线驱动器10增加输出位移,第二直线驱动
器9和第四直线驱动器11保持在初始位置,动平台5的法线绕x轴和y轴的45°夹角方向顺时
针旋转,如图5(d)所示,此时可追踪到沿x、y轴夹角为45°的方向运动的目标。
件14包括底端15和顶端16,底端15固定连接在静平台4的几何中心,顶端16通过铰链连接在
动平台5的旋转中心,多个直线驱动器均匀分布在支撑件14的外围,直线驱动器包括固定端
12和输出端13,固定端12固定连接在静平台4上,输出端13通过铰链连接在动平台5上,使得
动平台5可围绕自身的旋转中心进行自由转动。其中,直线驱动器的数量可以是两个或三
个。例如,可以只采用本实施例中的第一直线驱动器8和第二直线驱动器9,或者,将动平台5
和静平台4设计为三角形,并采用三个直线驱动器,并将每个直线驱动器的两端分别连接在
动平台5和静平台4的顶点上。
串行组合结构,本实施例的方案具有累积误差小、旋转精度高的优势;
并联旋转台3很显著的特点是逆解非常容易,因此相对于现有技术中的串联结构来说,本实
施例的方案在实时控制方面具有很大优势;
此能反射更大直径的光斑,使用一块反射膜6即可实现在三维空间内的目标捕获,相较于现
有技术中多个镜面的串行组合结构,本实施例的方案具有结构紧凑、旋转部件少等优点。
在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。