初学者园地之云台
第五节、云台<br>摄像机云台是一种安装在摄像机支撑物上的工作台，用于摄像机与支撑物的联结，云台具有水平和垂直运动的功能。<br>一、云台的分类<br>云台按照可以运动功能分为水平云台和全方位（全向）云台。<br>按照工作电压分为交流定速云台和直流高变速云台。<br>按照承载重量分为轻载云台、中载云台和重载云台。<br>按照负载安装方式分为顶装云台和侧装云台。<br>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，又可分为使用型和室外型。最典型的特殊型应用是防爆云台。<br>
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二、云台的内部结构<br>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。<br>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。<br>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。<br>
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三、通用型云台的性能指标<br>
㈠云台的转动速度<br>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。<br>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。<br>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。<br>
㈡云台的转动角度<br>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。<br>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。<br>
㈢云台的载重量<br>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。<br>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