一种新型航拍云台设计【开题报告】

开题报告

机械设计制造及其自动化

一种新型航拍云台设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

本课题国内外研究动态

云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。

固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。

电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。

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。

目前，我国航空摄影相比国外，其发展相对滞后。究其原因有如下几点：

1.我国的航空管制的限制：据《航空法》规定，我国的领空是不开放的，任何组织单位或个人的飞行都需向空军或民航审批，其难度相当大。而且，对申报主体资格限制也相当严格。在北京只有北京电视台、中央电视台这样的单位才能得到批准。外省市管理相对要松一些，但一般的单位或个人也很难办到。同时，载人飞行器的最低高度在500米以上。

2.飞行器的管理：在我国租用飞行器的程序也相对比较复杂，通用航空的机场、飞机也非常少，不是随便在什么地方都能租到。

3.价格昂贵：正常程序的飞行器租赁时间从起飞开始计算直至着陆，其间包括转场飞行时间、拍摄飞行时间。如果由于天气或其他原因造成拍摄无法进行费用是照收的。更麻烦的是飞行的申报手续还需要重新办理。

选题的依据和意义

上世纪初，法国摄影家纳塔赫从热气球上拍摄了世界上第一张从天空中俯瞰大地的照片。从此以后，航空拍摄技术得到了迅猛发展并被广泛应用到科研、生产乃至日常生活中。

航拍，给了我们无边的视野，给了我们阔大的胸襟，给了我们囊括万物的魄力。航拍，让我们领略到身心解放的滋味。航拍的魅力就在于它是以彻底解放的视角来面对事物，从而带给人们异乎寻常的全新体验。

航拍是展示大型活动、工程建设、城市变化以及地形测量的最佳方式。航拍涉及城区发展、房地产开发、土地规划、大企业厂房、公共事业、科学考察、各政府部门、旅游、大型活动、娱乐场所、广告制作、空中巡逻等。也就是说无论是市区、水面、山区、林地、田野的低空现场，都可以实施任务，空中摄影将特别显出其效用。

随着集计算机、自动控制、通信等技术于一体的数字视频监控系统的发展，原先固定不动的摄像机由于只能监视固定方向的图像，而那些工作环境恶劣，监控复杂的场合要求摄像机能够随时根据现场情况改变监控方向，实现三维立体空间监视，因此电动云台发展起来。云台是一种能够承载摄像机进行水平和垂直两个方向旋转，并能够控制摄像机的焦距，变倍，光圈等参数的一种装置。云台里面除机械传动结构外，还有电动机、继电器以及相应的控制电路，这个控制电路通常被称为云台控制器。在监控系统中云台的旋转不能在现场手动调整，可以通过控制室内的操作台远程通讯控制其转动，从而满足全方位的监视要求，通过云台控制摄像机的焦距，变倍，光圈等参数，以使得监控视野更清晰。

随着经济的发展，对航空摄影的需求也越来越大，航空摄影的前景是有目共睹的！云台是应用航拍系统中不可缺少的配套设备之一，它与摄像机配套使用能达到扩大监视的目的，提高了摄像机的使用价值。云台的市场潜力比较大，发展空间非常广阔，且高端市场前景广阔，未来监控市场需求比例将日益上升，更多性价比高的云台产品将进入我们的生活，也将为平安城市建设增加一道靓丽的风景线。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

(1) 熟悉航拍云台的应用及结构；

(2) 分析航拍云台设计方案，设计一种轻型简易云台并计算制图。

主要问题：

(1) 至少要掌握一种工程制图软件，如：AutoCAD、CAXA等；或掌握一种三维造型软件，如UG NX、Pro/ENGINEER、SolidWorks 等；

(2) 毕设至少要获得航拍云台的工程图纸；

(3) 条件允许的情况下要尽量获得云台的3D数模；

三、研究步骤、方法及措施：

设计路线：（1）查阅相关资料，为设计作准备；

（2）拟定总体设计方案及步骤；

（3）作出完善设计；

（4）总结整理毕业论文材料，撰写设计论文；

预期目标：初步完成航拍云台设计方案，对整体工艺流程做出详细的规划，使用AutoCAD和其他软件造型、模拟设计。

四、参考文献

[1] 胡家秀. 机械设计基础[M]. 北京：机械工业出版社，2008.

[2] 朱龙根. 机械设计[M]. 北京：机械工业出版社，2008.

[3] 任志聪. 机械制图[M]. 北京：机械工业出版社，2008.

[4] 宋爱荣. AutoCAD 机械设计实用教程[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[5] 展迪优. UG NX 5.0机械设计教程[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[6] 詹友刚. Pro/ENGINEER野火版4.0机械设计教程[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[7] 闻邦椿. 机械设计手册第5版第1卷[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[8] 闻邦椿. 机械设计手册第5版第2卷[M]. 北京：机械工业出版社，2009.