监控摄像机 云台详细知识

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。

1 云台的分类

云台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。

按照负载安装方式分为顶装云台和侧装云台。

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，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。

1.1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。

2 云台的性能指标

2.1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。

2.2 云台的转动角度

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。

2.3 云台的载重量

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。

2.4 使用环境指标

室内使用的云台的要求不高，云台的使用环境的各项指标主要针对室外使用的云台。其中包括使用环境温度限制、湿度限制、防尘防水的 IP 防护等级。一般室外环境使用的云台温度范围为-20℃至+60℃，如果使用在更低温度的环境下，可以在云台内部加装温控型加热器使温度下限达-40℃或更低。湿度指标一般为 95%不凝结。防尘防水的 IP等级应达到 IP66以上。IP 防护等级的高低反映了设备的密封程度，主要指防尘和液体的侵入，它是一种国际标准，符合 1997 年的BS5490 标准和 1976 年的IECS529 标准。IP后的第一个数值表示抗固体的密封保护程度，第二位表示抗液体保护程度，第三位表示抗机械冲击碰撞。另外在实际使用中应根据环境选择使用相适合的材料和防护层， 如铁质外壳不适合使用在潮湿和具有腐蚀性的环境中。

IP等级含义 （IPxx）

IP 第一位 第二位

0 无保护 无保护

1 固体物质达 50mm，如手偶然接触 水的垂直下落，如冷凝

2 固体物质答案 12mm，如手指 水的直接喷洒，倾斜不超过 15°

3 固体物质超 2.5mm，如工具、电线 水的喷洒，倾斜不超过 60°

4 固体物质超过 1mm，如工具、细电线 水从各个方向喷洒，允许有限侵入

5 防尘——有限侵入（保证对设备无损害） 水从各个方向低压喷射，允许有限侵入

6 安全防尘 水从各个方向高压喷射，如船舱，允许有限侵入

7 浸入水下 375px至 1m

8 长时间浸入水下

2.5 回差

回差也称为齿轮间隙（Gear Backlash），是考察云台转动精度的重要指标。

2.6 可靠性

云台的可靠性一般以平均故障（间隔）时间 MTBF、平均修理时间 MTTR、平均无故障时间 MTTF及为动开关的极限次数等指标衡量。

3 特殊用途的云台

云台的应用范围很广，各种特殊行业也对云台产品有一定的需求，由于使用环境特殊因此需要云台产品具有满足现场环境特殊防护性能，常见的有水下型、高温型、低温型、防腐型和防爆型。特殊云台对使用的材料、防护等级、防护方式等都有严格的要求，并必须遵守相应的行业特殊标准。其中以防爆型云台最为突出。

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