监控系统之摄像机云台

一、云台定义：其实云台就是两个交流电机组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。但是
要注意我们所说的监控摄像机云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是
一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远程可以控
制其转动以及移动方向的。
云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转
的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。恒速云台
的水平旋转速度一般在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。变速云台的水平旋转速度一般
在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋
转速度高达480°/s以上，垂直旋转速度在120°/s以上
二、云台的类型：
* 按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。
* 按安装方式分为侧装和吊装，就是把云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。
* 按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防
止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。
*按照可以运动功能分为水平云台和全方位（全向）云台。
*按照工作电压分为交流定速云台和直流高变速云台。
*按照承载重量分为轻载云台、中载云台和重载云台。
*根据使用环境分为通用型和特殊型。通用型是指使用在无可燃、无腐蚀性气体或粉尘的大
气环境中；最典型的特殊型应用是防爆云台。
三、在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观等因素。
四、云台的内部结构：
全方位云台内部有两个电机，分别负责云台的上下和左右各方向的转动。其工作电压的不同也决定了该云台的整体工作电压，一般有交流 24V、交流220V及直流24V。当接到上、下动作电压时，垂直电机转动，经减速箱带动垂直传动轮盘转动；当接到左、右动作电压时，水平电机转动并经减速箱带动云台底部的水平齿轮盘转动。 　　需要说明的是云台都有水平、垂直的限位栓，云台分别由两个微动开关实现限位功能。当转动角度达到预先设定的限位栓时，微动开关动作切断电源，云台停止转动。限位装置可以位于云台外部，调整过程简单，也可以位于云台内部，通过外设的调整机构进行调整，调整过程相对复杂。但外置限位装置的云台密封性不如内置限位装置的云台。 　　室外云台与室内云台大体一致，只是由于室外防护罩重量较大，使云台的载重能力必须加大。同时，室外环境的冷热变化大， 易遭到雨水或潮湿的侵蚀。因此室外云台一般都设计成密封防雨型。另外室外云台还具有高转矩和扼流保护电路以防止云台冻结时强行起动而烧毁电机。在低温的恶劣条件下还可以在云台内部加装温控型加热器。
五、云台的性能指标：
（一）转动速度
云台的转动速度衡量云台档次高低的重要指标。云台水平和垂直方向是由两个不同的电机驱动的，因此云台的转动速度也分为水平转速和垂直转速。由于载重的原因，垂直电机在启动和运行保持时的扭矩大于水平方向的扭矩，在加上实际监控时对水平转速的要求要高于垂直转速，因此一般来说云台的垂直转速要低于水平转速。 　　交流云台使用的是交流电机，转动速度固定，一般为水平转动速度为4°/秒～6°/秒，垂直转动速度为3°/秒～6°/秒。有的厂家也生产交流型高速云台，可以达到水平15°/秒，垂直9°/秒，但同一系列云台的高速型载重量会相应降低。 　　直流型云台大都采用的是直流步进电机，具有转速高、可变速的优点，十分适合需要快速捕捉目标的场合。其水平最高转速可达40～50°/秒，垂直可达10～24°/秒。另外直流型云台都具有变速功能，所提供的电压是直流0至36V之间的变化电压。变速的效果由控制系统和解码器的性能决定，以使云台电机根据输入的电压大小做相应速度的转动。常见的变速控制方式有两种，一种是全变速控制，就是通过检测操作员对键盘操纵杆控制的位移量决定对云台的输入电压，全变速控制是在云台变速范围内实现平缓的变速过渡。另外一种是分档递进式控制，就是在云台变速范围内设置若干挡，各档对应不同的电压（转动速度），操作前必须先选择所需转动的速度档，在对云台进行各方向的转动操作。
（二）转动角度
云台的转动角度尤其是垂直转动角度与负载（防护罩/摄像机/镜头总成）安装方式有很大关系。云台的水平转动角度一般都能达到355°，因为限位栓会占用一定的角度，但会出现少许的监控死角。当前的云台都改进了限位装置使其可以达到360°甚至365°（有5°的覆盖角度），以消除监控死角。用户使用时可以根据现场的实际情况进行限位设置。例如安装在墙壁上的壁装式，即使云台具有360°的转动角度，实际上只需要监视云台正面的180°角度，即使转动到后面方向的180°也只能看到安装面（墙壁），没有实际监控意义。因此壁装式只需要监视水平180°的范围，角装式只需监视270°的范围。这样避免云台过多地转动到无需监控的位置，也提供了云台的使用效率。 　　顶装式云台的垂直转动角度一般为+30°至-90°，侧装的垂直转动角度可以达到±180°，不过正常使用时垂直转动角度在+20°至-90°即可。
（三）载重量
云台的最大负载是指垂直方向承受的最大负载能力。摄像机的重心（包括防护罩）到云台工作面距离为50mm，该重心必须通过云台回转中心，并且与云台工作面垂直，这个中心即为云台的最大负载点，云台的承载能力是以此点作为设计计算的基准。如果负载位置安装不当，重心偏离回转中心，增大了负载力矩，实际的载重量将小于最大负载量的设计值。因此云台垂直转动角度越大，重心偏离也越大，相应的承载重量就越小。 　　云台的载重量是选用云台的关键，如果云台载重量小于实际负载的重量不仅会使操作功能下降，而且云台的电机、齿轮也会因长时间超负荷损坏。云台的实际载重量可从3kg到50kg不等，同一系列的云台产品，侧装时的承载能力要大于顶装，高速型的承载能力要小于普通型。
六、云台常见故障解析
（一）无法控制云台
1．检查解码器工作是否正常（老解码器断电一分钟后通电，是否有自检声；软件控制云台时，解码器的UP，DOWN，AUTO等端口与PTCOM口之间会有电压变化，变化情况根据解码器而定24VOR220V，有些解码器的这些端口会有开关量信号变化），如有则解码器工作正常，否则为解码器故障  　　2．解码器的24V或220V供电端口电压是否输出正常 　　3．直接给云台的UP、DOWN、与PTCOM线进行供电，检查云台是否能正常工作。 　　4．检查供电接口是否接错 　　5．检查电路是否接错（老解码器为UP、DOWN等线与PTCOM直接给云台供电，各线与摄像机及云台各线直接连接就可以了；有的解码器为独立供电接口
七、云台的安装方法
安装云台，最起码的工具要有冲击钻、锤子、改锥、扳手、盒尺、铅笔等常见工具。　　在安装云台以前，请大家把云台的使用说明书仔细阅读一遍，在确定电压、所有电缆（云台、镜头、电源等）、安装位置等事项后，再开始安装工作。　　在此，我们利用图解的方式，把一台室内壁挂式云台的安装和接线方式整理出来，供初学者参考。其他型号云台的安装与此大同小异，请大家按照相关说明理解熟悉。室内壁装云台的安装方式：
按照说明书和摄像机的参数开始把控制信号线接入各自端口：
特别提示：电源的电压要特别注意，本例机器就使用的是24V电源，接入220V将会烧毁云台：
把带有接线模块的固定板按照事先确定的位置固定到墙上，在按照第一步至第三步的方法把云台的底板装回去。
最后的工作： 　 如果使用云镜控制器，安装完成后可以直接把相应的电缆接入云镜控制器进行加电测试（再次提醒注意电压），并根据场景的实际需要确定左右的扫描角度，并用塑料销固定；如果接入解码器，可根据解码器的说明书，把相应电缆接入解码器，与解码器已并网成安装和测试。