具有角度调整组件的车载智能摄像装置

技术领域

本发明属于摄像装置领域，尤其涉及到一种具有角度调整组件的车载智能摄像装置。

背景技术

车载摄像头安装在前挡风玻璃，驾驶室内居中位置，不影响司机视角，可调节范围也不会影响后视镜和读卡器规定位置，这样可以方便看到驾驶员驾驶情况，以便后期数据视频的调用，前广角范围可以看到前方状况，为后期碰瓷，发生交通事故，责任认定等做为参考依据。

当前摄像头使用过程中有以下问题：

1：摄像头转角问题一直是通过人工拨弄产生角度，而且角度偏幅范围都是在5°以内。这样对摄像头的摆放位置有一定限制，对不同车型也会有影响。

2：在汽车路况不好的情况下，抖动的频率过大，会导致摄像头自动的旋转，造成广角范围的偏差，导致拍摄位置出现偏差。

3：摄像头外形比较笨拙，外形尺寸也过大，会影响司机的视线等。

4：结构比较单一，功能性很少。

5：摄像头都是用3M胶粘贴在玻璃上，因为3M胶没有一定厚度，这样在汽车玻璃弧面很大的情况下，密封性就不好了，这样也不一定好粘牢，还有就是摄像头经常会根据实际效果进行调节位置，3M胶不容易移位，粘上去在拿下来就报废了。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有角度调整组件的车载智能摄像装置，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种具有角度调整组件的车载智能摄像装置，能够适合不同车型和大广角范围变化的需求。本发明充分利用万向节机构，涡轮蜗杆机构，限位机构相结合来实现功能型运用，解决目前市面上摄像头装置的不足之处，并充分结合智能，能源，轻巧等进行设计，并结合产品的特点，在功能上，能源上，安全上也做了结构方面的改进。

本发明的技术方案如下：

具有角度调整组件的车载智能摄像装置，其包括固定在车辆上的固定结构组件、摄像头和设置在所述固定结构组件和所述摄像头之间的角度调整组件，其中，

所述角度调整组件包括底座和在所述底座上表面的万向节机构、蜗轮蜗杆机构和限位机构；

所述万向节机构包括水平设置的动力输入轴和倾斜向上设置的动力输出轴，所述动力输入轴和所述动力输出轴通过十字轴等速万向节连接，所述动力输入轴通过第一固定件固定在所述底座上；

所述蜗轮蜗杆机构的输入端与所述动力输出轴连接，输出端的径向方向枢接有一移动连杆；

所述限位机构包括固定在所述底座上表面的限位座和与所述限位座滑动连接的限位活动杆，所述限位活动杆的中部和所述移动连杆的末端组成一球面副机构，且所述限位活动杆的顶端固定有所述摄像头，所述动力输入轴水平转动带动所述动力输出轴倾斜转动进而通过所述蜗轮蜗杆机构带动所述移动连杆前后摆动，通过所述球面副机构使得所述限位活动杆的底端在所述限位座内滑动，实现摄像头角度的调整。

优选的是，所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置中，所述蜗轮蜗杆机构包括：

设置在所述底座上的第二固定件，其顶端设置有一转轴；

与所述动力输出轴同轴连接的蜗杆，其设置在所述动力输出轴的末端；

与所述蜗杆啮合传动的涡轮，其固定在所述转轴的中段；

和所述移动连杆，其枢接在所述转轴的末端，且沿着所述转轴的径向方向设置。

优选的是，所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置中，

所述限位座的上表面开设有螺旋限位槽；

所述限位座的上表面与所述底座的上表面之间的夹角和所述动力输出轴的轴线与所述底座的上表面之间的夹角角度相等。

优选的是，所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置还包括外壳，其罩设在所述底座的上方，且所述外壳上具有一动力输入轴伸出孔和一摄像头安装孔，所述动力输入轴伸出孔的外表面设置有角度刻度盘，所述摄像头安装孔的外表面周围设置有指示灯。

优选的是，所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置中，

所述外壳的上表面设置有扬声器；

所述外壳的侧面设置有太阳能电池板和USB接口，所述太阳能电池板和所述指示灯、所述扬声器和所述USB接口电连接。

优选的是，所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置中，所述固定结构组件设置在所述底座的下表面，且所述固定结构组件包括一矩形真空吸盘和设置在所述矩形真空吸盘中心的至少一个圆形波纹管吸盘。

本发明具有以下有益效果：

1.利用了万向节机构，涡轮蜗杆机构，球面连杆机构，涡轮线机构，四个主要机构，将很好的控制摄像头最大摆角，全方位摆动，自动锁死定位。整个结构较好的实现摄像头的各个方位的大幅度偏角，解决了目前市场上通过摄像头不能转角，或转角太小的缺陷，广角范围可以照射到驾驶员头部及胸部等规定范围，前置摄像头可以找到车头离地面1500MM的辐射范围，视野的扩大采集的视频数据。

3.利用大阳能量供应手机充电，通过能源优化芯片，来控制产生电力系统，通过USB接口可以为充电设备充电。可以最大限度利用产品空间结构，提升功能性，比目前市场上的功能单一的不足之处。

4.在功能性方面也增加了司机疲劳驾驶的监控以及报警装置，可以最大可能进行一机多用的功能。

5.利用玻璃吸盘装置采用波纹管真空设计，可以提升玻璃吸附力，而且安装与取下移位等非常方便快捷，克服了以往用3M胶粘贴的弊端。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例的俯视图；

图2为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例的侧视图；

图3为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中的角度调整组件的结构示意图；

图4为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中的万向节机构的结构示意图；

图5为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中的蜗轮蜗杆机构的结构示意图；

图6为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中的限位机构的结构示意图；

图7为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中的限位槽的结构示意图；

图8为本发明提供的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中的球面副的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种具有角度调整组件的车载智能摄像装置，其包括固定在车辆上的固定结构组件1、摄像头2和设置在所述固定结构组件1和所述摄像头2之间的角度调整组件3，其中，

所述角度调整组件3包括底座31和在所述底座31上表面的万向节机构32、蜗轮蜗杆机构33和限位机构34；

所述万向节机构32包括水平设置的动力输入轴321和倾斜向上设置的动力输出轴322，所述动力输入轴321和所述动力输出轴322通过十字轴等速万向节323连接，所述动力输入轴321通过第一固定件324固定在所述底座31上；

所述蜗轮蜗杆机构33的输入端与所述动力输出轴322连接，输出端的径向方向枢接有一移动连杆331；

所述限位机构34包括固定在所述底座31上表面的限位座341和与所述限位座341滑动连接的限位活动杆342，所述限位活动杆342的中部和所述移动连杆331的末端组成一球面副机构，且所述限位活动杆342的顶端固定有所述摄像头2，所述动力输入轴321水平转动带动所述动力输出轴322倾斜转动进而通过所述蜗轮蜗杆机构33带动所述移动连杆331前后摆动，通过所述球面副机构使得所述限位活动杆342的底端在所述限位座341内滑动，实现摄像头角度的调整。

如图4所示，本发明采用的是十字轴万向节，作用是使传动轴的力的方向进行夹角的转向，这样可以保证力的方向输出轴与方向输入轴的瞬时角速度始终相等，并保证角度方向转换，通过万向节机构用来实现变角度动力传递的过程，用于需要改变传动轴线方向的位置，这个机构也是作为本发明力的方向传导的一种方式。

十字轴万向节机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。其结构有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。不同结构型式万向节两轴线夹角不相同，一般在5°-45°之间。

十字轴等速万向节的作用是将轴间有夹角或相互位置有变化的两转轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力，它可以克服普通十字轴式万向节存在的不等速性问题，特别适合于转向驱动桥的使用。

借助万向节机构，将水平旋转转换成角度5°-45°旋转，将倾角的扭转力带动涡轮蜗杆机构，相当于渐开线齿轮与齿条的啮合传动，将旋转方向转换成涡轮曲线运动轨迹的来回往复运动。

球面副可以让摄像头在一定角度区域里，可以自由到该到达的位置，这样方便控制摄像头的位置，适合不同的位置。

本发明借助不同机构的不同工作原理，通过机构力的转向传递，控制摄像头实现可以大广角摆角的功能。首先旋转旋钮控制开关，通过表盘刻度(-90°到90°)来精确调节，转动动力输入轴，在借助万向节机构来实现角度转向，摆角范围在0°-45°，通过传递轴杆带动万向节横向轴叉，并带动十字连轴结构带动另一导向的轴叉将力传导到涡轮蜗杆机构，当万向节的作用力施加到涡轮时，通过涡轮的齿轮带动蜗杆的旋转，将一个方向的旋转很好的过度在带有角度的另一个方向的旋转，因为借助十字连轴结构，摆角范围同步进行的。

前两个机构主要是将横向的作用力，转向成带角度的作用力，接着借助蜗轮上面的线束槽机构，该机构的线束滑槽线形长度是6.16MM，因为是充分接触，转动一周就是线槽的周长，带动球面装置头部的拨杆，拨杆在蜗杆的线束槽运动，将旋转作用力，转换成左右移动的作用力，通过移动作用力带动球面机构里面的球连接，在球面装置下借助力涡轮线槽机构进行限位运动，当作用力施加到球面副的时候，通过拨叉连杆的末端在涡轮线槽机构下的运动轨迹来对球面机构运动副进行摆角的全方位运动，这样就可以通过球面机构带动摄像头实现不同大小摆角的转向。

在本发明提供的所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中，如图5所示，所述蜗轮蜗杆机构33包括：

设置在所述底座31上的第二固定件332，其顶端设置有一转轴333；

与所述动力输出轴322同轴连接的蜗杆334，其设置在所述动力输出轴322的末端；

与所述蜗杆334啮合传动的涡轮335，其固定在所述转轴333的中段；

和所述移动连杆331，其枢接在所述转轴333的末端，且沿着所述转轴333的径向方向设置。转轴的末端设置有线束滑槽336，移动连杆331卡设在里面。

本发明采用蜗轮蜗杆传动的两轴是相互交叉垂直的，可以将一个力的方向进行改变，蜗杆在圆柱体上沿着螺旋线绕有一个齿(单头)或几个齿(多头)的螺旋，蜗轮就像个斜齿轮，但它的齿包在蜗杆上。涡轮可以把蜗杆转动转换为移动连杆的来回摆动。

蜗杆主要参数如下：

①齿根圆直径：d

②分度圆直径：d

③齿顶圆直径：d

④蜗杆齿宽：b

⑤蜗杆轴向齿距：p

⑥蜗杆轴向齿厚：

⑦蜗杆法向齿厚：s

蜗轮主要参数如下：

①齿根圆直径：d

②分度圆直径：d

③齿顶圆直径：d

④齿轮齿宽：b

⑤蜗轮齿顶圆弧半径：

⑥蜗轮齿根圆弧半径：

如图6、图7和图8所示，在本发明提供的所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中，

所述限位座341的上表面开设有螺旋限位槽；通过限位活动杆342底部的半球型结构与滑槽的底部球面结构充分接触，可以自由旋转，具备空间的9个自由度，平面的3个自由度，当涡轮蜗杆产生的力作用到球面机构的时候，借助限位槽可以确保摄像头不会任意摆动，而是按照力的作用进行规律的转动。

所述限位座341的上表面与所述底座31的上表面之间的夹角和所述动力输出轴322的轴线与所述底座31的上表面之间的夹角角度相等。当万向节角度从0°达到40°的时候，如下图，可以将力的方向进行调节，这样对与万向节连接的涡轮蜗杆的运动方式进行改变，并将旋转力的方向变为来回运动的推拉力，产出相应的位移，这样可以有效控制摄像头的摆动。

所述螺旋限位槽借助费马曲线建模，形成凹槽，这样可以限位拨杆的位移，通过螺旋线的作用，可以有规律的带动球面机构的运动，更好的配合球面机构的运动范围控制。

螺旋限位槽的主要参数如下：

费马曲线方程式

数学方程：r＊r＝a*a*theta

采用的圆柱坐标系

方程1:theta＝360*t*5

a＝4

r＝a*sqrt(theta*180/pi)

方程2:theta＝360*t*5

a＝4

r＝-a*sqrt(theta*180/pi)

通过方程式得到需要涡轮线，在借助涡轮线进行数据建模，得到需要的涡轮线槽结构。

在本发明提供的所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中，还包括外壳4，其罩设在所述底座的上方，且所述外壳4上具有一动力输入轴伸出孔和一摄像头安装孔，所述动力输入轴伸出孔的外表面设置有角度刻度盘，所述摄像头安装孔的外表面周围设置有指示灯401。

在本发明提供的所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中，

所述外壳4的上表面设置有扬声器402；

所述外壳4的侧面设置有太阳能电池板和USB接口，所述太阳能电池板和所述指示灯401、所述扬声器和所述USB接口电连接。

在本发明提供的所述的具有角度调整组件的车载智能摄像装置的一个实施例中，所述固定结构组件1设置在所述底座31的下表面，且所述固定结构组件包括一矩形真空吸盘和设置在所述矩形真空吸盘中心的至少一个圆形波纹管吸盘。

本发明具有以下特点：

在通过涡轮蜗杆机构的特点，让旋转角度运动时，使其蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。为了达到轮齿的充分接触拟合情况，将蜗轮接触面做成圆弧形状，并在蜗杆末端部分进行凸轮凹槽的设计。这样蜗杆蜗轮啮合时是线接触，将旋转的位移转换成涡轮线的位移。这种设计占用空间小，结构功能强，并且相对齿轮传动结构造价低。该机构可实现反行程自锁功能，当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，避免不恰当的操作，发明借助了三个机构不同特性进行组合，比较好的解决了摄像头旋转问题，以及以往设备的不足之处。

采用了万向节机构，因为万向节可以实现转轴之间变角度传递动力的机构，用来改变传动轴的位置。作为旋钮控制方向改变的一个装置。采用十字轴式刚性万向节，可以更好的控制转向受力，并且结构简单，稳定性可靠、且允许所连接的两叉轴之间可以有较大摆角。这样可以更大范围控制摄像头转角。

为了能让摄像头全方位的20°夹角进行任意位置控制，在其中轴线上加上转轴控制部分，让转轴在底盘下方的涡轮线槽内进行移动，通过限位球面连杆的中心球心作为旋转点进行球面旋转，这样可以解决摄像头的空间位置旋转。

通过外壳的旋转按钮刻度，来精确控制摄像头的摆件的角度，并进行锁死操作任务。

这里充分利用几个机构的配合，在实现转角定位功能。

本发明在外观结构上也进行修改，在整体尺寸上收缩了30mm，并用两个不同方向的圆弧扫描线进行曲面建立，比市面上的摄像头具有更美丽的曲线流畅性。端面也是采用变半径圆角功能，使得外形更加符合审美功能。

声音外放也是采用消失面原理建立，确保外观的功能性以及美学。这样整个产品结构小巧美观，在确保功能的基础上节约了材料成本。

本发明还设置有太阳能接收装置：产品设计考虑到能源方面，充分利用自然环境因素，更节能环保的设计方案机构，可直接开发和利用，最清洁能源之一便于采集太阳能量，因为摄像头在驾驶室的玻璃面上经常会被太阳照射，在设备上加上太阳能吸收装置，可以将太阳能转换成电能给手机等电子设备充电。在设计机构中加了太阳能电池板和两个USB接口装置。

在太阳能机构设计过程，决定成本和效率的关键部件是平板集热器。因此采用平板集热器全部采用铝挤压件，这使制造工艺简化，为装配玻璃板和集热板提供了良好的支架，安装过程也简单快捷，这样可以通过吸收太阳光，将太阳辐能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。

本发明还可设置感应装置：现在市面上感应器很成熟了，根据外壳空间容量安装感应设备，这样让功能集成化，最大体现整个机构的完整性，通过感应可以监控司机是否疲劳驾驶，当驾驶员将汽车起动后，车辆有一定的速度后，报警系统的摄像头启动。将会获取驾驶员的脸、眼的区域信息，然后进行图像信息的处理，将输入的信息做识别、整合处理信号输出到报警装置，则就会指示报警系统就会进行灯光闪烁并且蜂鸣声想起提醒驾驶员存在疲劳驾驶的风险，提醒驾驶员采取相应措施避免疲劳驾驶。

吸盘的原理是把盘内的空气都排掉了,没有空气而产生不了大气压强,而在吸盘的外面有大气压就把他牢牢地压在了玻璃上，真空吸盘的材料也是选择聚氨酯，很耐用，适于抓住玻璃表面，带有波纹管的吸盘，这样可以增加与玻璃接触面，可以加大吸力，移位也方便，就是将吸盘与玻璃弄一点缝隙就可以拿下来，适合对工件表面的要求特别严格，使真空吸盘内由负气压变成零气压或稍为正的气压，不影响产品，真空吸盘特别环保，不会污染环境，不伤工件的优点。

吸盘的性能：定位精度高，小巧的设计和小的内部容积能使抓取时间最小化，实现高侧向力，在平整的工件表面，宽密封唇具有最佳的密封特性。吸附玻璃时，具有良好的稳定性，大直径吸盘的嵌入式结构可实现很高的吸附力，底部支撑，大而有效的方形扁平吸盘直径。

为了提升粘性，里面加上波纹吸盘，对与不平整的表面有良好的适应性，抓取工件时有提升的效果，不同高度的补偿，轻柔地抓取易损工件，柔软的底部波纹可以更好的贴附不规则的玻璃表面。

本发明提供一个导向装置，可以摆角5°-45°大范围转角进行，可以通过旋钮锁定角度范围，可以适合不同车型，进行调节，并具有自锁装置。这样可以对付不同工况需求。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。