EA 027462B1 20170731

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000027462b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Система видения и/или наблюдения, содержащая видеокамеру с оптической осью; внутреннюю рамку, содержащую видеокамеру; и внешнюю рамку, в которой установлена внутренняя рамка; при этом между внешней рамкой и внутренней рамкой расположены элементы для уменьшения механических напряжений, передаваемых внешней рамкой на внутреннюю рамку; причем внутренняя рамка поддерживается во внешней рамке с возможность перемещения вдоль направления, параллельного оптической оси упомянутой видеокамеры; механизм возврата, предусмотренный для возврата внутренней рамки в направлении промежуточного положения стабильного равновесия внутренней рамки относительно внешней рамки, причем механизм возврата, содержащий элемент давления, смещаемый упругим элементом к поверхности с двойным наклоном, при этом элемент давления прикреплен к одной рамке из внешней рамки и внутренней рамки, причем упомянутая поверхность с двойным наклоном прикреплена к другой рамке из внутренней рамки и внешней рамки.

2. Система по п.1, в которой элемент давления представляет собой нажимной ролик.

3. Система по п.2, в которой нажимной ролик поддерживается с возможностью свободного вращения на оси вращения, наклоненной приблизительно на 90° относительно оптической оси видеокамеры, как единое целое с внутренней рамкой, причем поверхность с двойным наклоном выполнена и ориентирована таким образом, что упругое напряжение нажимного ролика генерирует на поверхности с двойным наклоном осевое усилие, имеющее тенденцию перемещения внутренней рамки в упомянутое положение стабильного равновесия.

4. Система по п.3, в которой поверхность с двойным наклоном и нажимной ролик выполнены с возможностью генерирования, по существу, постоянного осевого усилия так, чтобы не вызывать осевые колебания упругого типа.

5. Система по любому из пп.1-4, в которой поверхность с двойным наклоном имеет, по существу, V-образную форму, причем в положении стабильного равновесия нажимной ролик установлен в вершине V-образной поверхности.

6. Система по одному или нескольким из пп.1-5, в которой элемент давления и поверхность с двойным наклоном расположены таким образом, что они имеют возможность прижатия внутренней рамки к поверхности скольжения внешней рамки.

7. Система по любому из пп.1-6, в которой элементы для уменьшения механических напряжений выполнены с возможностью уменьшения механического напряжения, передаваемого внешней рамкой на внутреннюю рамку в направлении оптической оси.

8. Система по любому из пп.1-7, в которой элементы для уменьшения механических напряжений содержат амортизаторы между внешней рамкой и внутренней рамкой, выполненные и установленные с возможностью поглощения ударов между внутренней рамкой и внешней рамкой вдоль направления, параллельного оптической оси видеокамеры.

9. Система по п.8, в которой в положении стабильного равновесия внутренняя рамка смещена от упомянутых амортизаторов, которые расположены перед внутренней рамкой и позади нее относительно направления оптической оси видеокамеры.

10. Система по одному или нескольким из пп.1-9, в которой внешняя рамка и внутренняя рамка содержат поверхности скольжения внутренней рамки на внешней рамке, выполненные с возможностью скольжения внутренней рамки относительно внешней рамы параллельно оптической оси видеокамеры.

11. Система по п.10, которая содержит элементы для регулирования силы трения между внешней рамкой и внутренней рамкой.

12. Система по одному или нескольким из пп.1-11, в которой между внешней рамкой и внутренней рамкой расположены башмаки скольжения, выполненные и расположенные с возможностью обеспечения скольжения внутренней рамки относительно внешней рамки параллельно оптической оси видеокамеры, причем башмаки скольжения соединены с упругими элементами, генерирующими упругое усилие башмаков скольжения относительно соответствующих поверхностей скольжения.

13. Система по п.12, в которой башмаки скольжения и упругие элементы расположены и выполнены с возможностью обеспечения смещения внутренней рамки относительно внешней рамки в поперечном направлении относительно оптической оси видеокамеры, причем смещение в поперечном направлении противоположно усилию, генерируемому упругими элементами, соединенными с башмаками.

14. Система по п.12 или 13, в которой башмаки скольжения выполнены как единое целое с внешней рамкой и упруго прижаты к поверхностям скольжения, которые выполнены как единое целое с внутренней рамкой.

15. Система по одному или нескольким из пп.12-14, в которой внутренняя рамка и внешняя рамка находятся во взаимном контакте на двух взаимно ортогональных поверхностях, определяющих поверхности скольжения, параллельные оптической оси видеокамеры, причем башмаки скольжения расположены на одной из упомянутых поверхностей, при этом упругое усилие башмаков скольжения ориентировано в направлении, по существу, ортогональном оптической оси видеокамеры и усилию, генерируемому упругим элементом механизма возврата.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Система по п.1, в которой элемент давления представляет собой нажимной ролик.

Евразийское ои 027462 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.07.31
(21) Номер заявки 201500272
(22) Дата подачи заявки 2013.08.26
(51) Int. Cl. G02B 27/64 (2006.01) F41H 5/26 (2006.01) H04N 5/225 (2006.01) F41G11/00 (2006.01)
(54) СИСТЕМА ВИДЕНИЯ С ВИДЕОКАМЕРОЙ И СИСТЕМА ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
(31) FI2012A000173
(32) 2012.08.30
(33) IT
(43) 2015.06.30
(86) PCT/EP2013/067608
(87) WO 2014/033082 2014.03.06
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
СЕЛЕКС ЕС С.П.А. (IT)
(72) Изобретатель:
Маджи Андреа, Соттани Леонардо, Галанти Марко (IT)
(74) Представитель:
Баталин А.В. (RU)
(56) US-A1-2006216019 US-A1-2008087784 WO-A2-2009035735 US-A-5710945
(57) Система видения и/или наблюдения содержит видеокамеру (107) с оптической осью (А-А); внутреннюю рамку (105), содержащую видеокамеру (107); и внешнюю рамку (103), в которой установлена внутренняя рамка (105). Между внешней рамкой (103) и внутренней рамкой (105) расположены элементы для уменьшения ускорения, передаваемого (124, 126, 130) внешней рамой на внутреннюю рамку, или механических напряжений, передаваемых внешней рамой на внутреннюю рамку.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам оптико-электронного видения и/или наблюдения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к оптико-электронным системам или устройству, содержащему видеокамеру для наблюдения за окружением и установленному на конструкции, подвергающейся динамическим напряжениям, такой как самодвижущееся транспортное средство.
Уровень техники
Современные оптико-электронные устройства для видения и наблюдения имеют возможность опосредованного видения, т.е. они формируют видеоизображения окружения или вид, который может быть представлен оператору на мониторе. Видеоизображение, которое может быть аналоговым или цифровым, при выполнении конкретной задачи, снимают через видеокамеру, имеющую модуль CCD и соответствующие оптические элементы фокусирования. Такой оптико-электронный модуль должен обеспечивать возможность формирования областей обзора, совместимых с эксплуатационными требованиями и положением оптической оси, которая должна поддерживаться стабильной, для обеспечения адекватной точности наблюдений, как в случае, когда изменяется поле обзора, так и в случае изменения температурных условий. Также необходимо, чтобы в системе поддерживалось стабильное положение оптической оси во время и после воздействия на систему механических напряжений динамического типа, передаваемых, например, транспортным средством или другим самодвижущимся средством, на котором установлена система, причем такие напряжения могут возникать при движении транспортного средства или при работе частей, установленных на нем. Кроме того, в модуле видеокамеры и в его оптических частях не должны возникать неисправности во время и после воздействия на системы упомянутых механических напряжений.
Существуют системы для демпфирования динамических напряжений, действующих на видеокамеру и оптические узлы фокусирования, предназначенные для определенного использования, которые могут иметь очень высокую стоимость.
Другие более простые и менее дорогостоящие системы, доступные в настоящее время, не обеспечивают характеристики, требуемые в некоторых вариантах применения.
Следовательно, существует потребность обеспечить систему видения и/или наблюдения, содержащую видеокамеру, которая выполнена с возможностью ее установки, например, на самодвижущемся транспортном средстве, которая подвергается динамическим напряжениям различного вида, в частности, таким, которые вызывают смещения параллельно оптической оси видеокамеры, которая имеет соответствующие технико-функциональные и рабочие характеристики, но ограниченную стоимость.
Раскрытие изобретения
Задача некоторых вариантов осуществления раскрытого здесь предмета изобретения состоит в том, чтобы предотвращать поломки или неисправности (такие как потеря фокусирования) и поддерживать стабильным положение оптической оси коммерческого телевизионного узла, т.е. коммерческой видеокамеры, в отношении условий окружающей среды, температуры и механического напряжения, обычно динамического типа, которым подвергается система, когда она установлена, например, на самодвижущемся транспортном средстве.
В соответствии с одним аспектом предусмотрена система видения и/или наблюдения, содержащая видеокамеру с оптической осью; внутреннюю рамку, в которой находится видеокамера; и внешнюю рамку, в которой установлена внутренняя рамка; при этом между внешней рамкой и внутренней рамкой расположены элементы, уменьшающие механические напряжения, передаваемые внешней рамкой на внутреннюю рамку и поэтому уменьшающие ускорения, передаваемые внешней рамкой на внутреннюю рамку.
Внешняя рама и внутренняя рамка расположены с возможностью скольжения относительно друг друга в направлении, параллельном оптической оси видеокамеры, установленной во внутренней рамке. Системы взаимного скольжения между внешней рамкой и внутренней рамкой уменьшают механическое напряжение, передаваемое внешней рамкой на внутреннюю рамку в направлении оптической оси, и, поэтому, уменьшают ускорение внутренней рамки относительно внешней рамки вдоль упомянутого направления.
На практике упомянутая внутренняя рамка установлена внутри внешней рамки так, что обеспечивается возможность ее перемещения вдоль направления, параллельного оптической оси упомянутой видеокамеры. Также предусмотрен механизм возврата внутренней рамки в направлении промежуточного положения стабильного равновесия внутренней рамки относительно внешней рамки.
На практике, используя систему такого типа, если динамическое напряжение, которое приводит к ускорению внешней рамки в направлении оптической оси видеоизображения, будет приложено к внешней рамке (которая может быть жестко ограничена на компоненте самодвижущегося транспортного средства), существенно меньшее напряжение и, поэтому, существенно меньшее ускорение будет передано на внутреннюю рамку и на видеокамеру.
В практических вариантах осуществления элементы для уменьшения механических напряжений содержат амортизаторы между внешней рамкой и внутренней рамкой, выполненные и расположенные так, что они поглощают удары между внутренней рамкой и внешней рамкой, когда внутренняя рамка
перемещается слишком далеко относительно внешней рамки вдоль направления, параллельного оптической оси видеокамеры. Амортизаторы на практике сформированы, как ограничительные упоры, которые ограничивают относительное перемещение между внешней рамкой и внутренней рамкой в направлении оптической оси видеокамеры. Такое рабочее состояние является не нормальным и его следует избегать. В любом случае, амортизаторы позволяют исключить или уменьшить повреждения, возникающие при возникновении этого ненормального состояния. Амортизаторы могут представлять собой упругие или вязкоупругие системы, или могут содержать, или могут быть сформированы из компонентов, изготовленных из резины или другого мягкого материала, позволяющего рассеивать кинетическую энергию удара между внешней рамкой и внутренней рамкой. Предпочтительно амортизаторы устанавливаются на внешней рамке, хотя также возможно установить их на внутренней рамке.
При практических вариантах осуществления, в положении стабильного равновесия, внутренняя рамка расположены на определенном расстоянии от амортизаторов, которые размещены перед и позади внутренней рамки относительно направления оптической оси видеокамеры.
В предпочтительных вариантах осуществления механизм возврата содержит элемент давления, предпочтительно нажимной ролик, упруго прижатый к поверхности с двойным наклоном. В возможной конфигурации элемент давления или нажимной ролик установлен на внешней рамке, и поверхность с двойным наклоном установлена на внутренней рамке. В других вариантах осуществления компоновка может быть перевернута так, что элемент давления или нажимной ролик устанавливаются на внутренней рамке, и поверхность с двойным наклоном закреплена на внешней рамке. Первая конфигурация, с элементом давления или нажимным роликом, установленным на внешней рамке, является предпочтительной по причинам механической конструкции и размеров.
На практике поверхность с двойным наклоном может быть выполнена, по существу, V-образной, в положении стабильного равновесия нажимной ролик установлен в вершине V-образной поверхности. Поверхность с двойным наклоном может иметь два плоских участка поверхности, т.е. две наклоненные плоские поверхности, сходящиеся в направлении вершины V-образной формы. Также возможно предусмотреть два участка поверхности с двойным наклоном с разной формой, например, вогнутой или выпуклой, с переменным наклоном, но всегда так, чтобы в целом они образовывали поверхность с двумя участками, имеющими два, по существу, противоположных наклона.
Элемент давления или нажимной ролик и поверхность с двойным наклоном размещены так, что они прижимают внутреннюю рамку к поверхности скольжения внешней рамки, например, в результате упругого смещения опорной оси нажимного ролика одного или больше из упругих элементов.
Нажимной ролик предпочтительно выполнен холостым.
В предпочтительных вариантах осуществления внешняя рамка и внутренняя рамка содержат поверхности скольжения на внутренней рамке или внешней рамке, выполненные с возможностью обеспечения скольжения внутренней рамки относительно внешней рамки параллельно оптической оси видеокамеры. Предпочтительно предусмотрены элементы для регулирования силы трения между внешней рамкой и внутренней рамкой. Эти элементы могут содержать упругие устройства и регулируемые элементы предварительной нагрузки упругих устройств.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления один или больше башмаков скольжения расположены между внешней рамкой и упомянутой внутренней рамкой, выполненные и размещенные так, что обеспечивается скольжение внутренней рамки относительно внешней рамки параллельно оптической оси видеокамеры. Башмаки скольжения могут предпочтительно быть связаны с упругими элементами, которые генерируют упругое усилие, воздействующее на башмаки скольжения в направлении соответствующих поверхностей скольжения. Упругие элементы выполнены предварительно нагруженными, и предварительная нагрузка может быть регулируемой для изменения и регулирования силы трения между внешней рамкой и внутренней рамкой. Такая сила трения регулируется так, чтобы обеспечивать взаимное движение внутренней и внешней рамок, когда на внешнюю рамку воздействует динамическое напряжение, например, с ускорением, параллельным оптической оси видеокамеры, которое превышает заданное значение. Трение между двумя рамками, тем не менее, регулируется так, что обеспечивается возврат внутренней рамки в положении стабильного равновесия относительно внешней рамки после смещения, в результате применения большой динамической нагрузки к внешней рамке.
Свойства и варианты осуществления раскрыты здесь ниже и дополнительно представлены в формуле изобретения, которая формирует неотъемлемую часть настоящего описания. В представленном выше кратком описании описаны свойства различных вариантов осуществления настоящего изобретения, для лучшего понимания следующего подробного описания и для того, чтобы можно было лучше оценить настоящий вклад в область техники. Конечно, существуют другие свойства изобретения, которые будут описаны ниже и которые будут представлены в приложенной формуле изобретения. В этом отношении, перед подробным пояснением нескольких вариантов осуществления изобретения следует понимать, что различные варианты осуществления изобретения не ограничены их применением деталями конструкции, и что компоновки компонентов описаны в следующем описании или представлены на чертежах. Изобретение позволяет выполнить другие варианты осуществления, и его можно применять на практике и осуществлять различными способами. Кроме того, следует понимать, что фразеология и тер
минология, используемые здесь, предназначены для описания и их не следует рассматривать, как ограничение.
Также, для специалиста в данной области техники будет понятно, что концепция, на которой основано данное раскрытие, может легко использоваться, как основа для разработки других структур, способов и/или систем для осуществления нескольких назначений настоящего изобретения. Поэтому, важно, чтобы формула изобретения рассматривалась, как включающая в себя такие эквивалентные конструкции, если только они не выходят за пределы сущности и объема настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятно из следующего описания и приложенных чертежей, на которых представлены неограничительные практические варианты осуществления изобретения.
На фиг. 1А и 1B показана схема в двух разрезах, на фиг. 1А представлен разрез вдоль линии 1a-1a, обозначенной на фиг. 1B, и на фиг. 1B представлен разрез в соответствии с линией 1b-1b, обозначенной на фиг. 1A;
на фиг. 2 показан вид в аксонометрической проекции системы в практическом варианте осуществления;
на фиг. 3 показан вид спереди системы по фиг. 2;
на фиг. 4 показан вид в разрезе, в соответствии с линией IV-IV, обозначенной на фиг. 3; на фиг. 5 показан вид в разрезе вдоль линии V-V, обозначенной на фиг. 4;
на фиг. 6 показан вид в локальном поперечном разрезе, в соответствии с линией VT-VT по фиг. 3; и
на фиг. 7 и 8 показаны схемы динамических напряжений, измеренных в системе на фазе испытаний.
Осуществление изобретения
В следующем подробном описании изобретения, в примерных вариантах осуществления, делается ссылка на приложенные чертежи. Одинаковые номера ссылочных позиций на разных чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно вычерчены в масштабе. Кроме того, следующее подробное описание изобретения не ограничивает изобретение. Вместо этого, объем изобретения определен приложенной формулой изобретения.
Ссылка во всем описании на "один вариант осуществления", или "вариант осуществления", или "некоторые варианты осуществления" означает, что конкретное свойство, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена по меньшей мере в один вариант осуществления раскрываемого предмета изобретения. Таким образом, появление фразы "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления" или "в некоторых вариантах осуществления", в различных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту (вариантам) осуществления. Кроме того, конкретные свойства, структуры или характеристики могут быть скомбинированы любым соответствующим способом в одном или большем количестве вариантов осуществления.
На фиг. 1A и 1B показана схема для лучшего понимания работы системы, формирующей предмет изобретения настоящего описания. На фиг. 1А и 1В представлена система видения, которая в целом обозначена номером 101 ссылочной позиции. Она содержит внешнюю рамку 103 и внутреннюю рамку 105. Видеокамера 107 закреплена во внутренней рамке 105, А-А обозначает оптическую ось видеокамеры. Внутренняя рамка 105 подвижно установлена во внешней рамке 107, и, в частности, так, что она выполнена с возможностью перемещения в направлении, параллельном оптической оси A-A видеокамеры 107. Амортизаторы установлены на внешней рамке, формируя ограничительные упоры для внутренней рамки 105. В схеме на фиг. 1A и 1В амортизаторы обозначены номерами 108 и 110 ссылочных позиций и установлены на внешней рамке 103. В других вариантах осуществления амортизаторы могут быть установлены на внутренней рамке 105.
Номерами 112 и 114 ссылочных позиций обозначены поверхности контакта и взаимного скольжения между внутренней рамкой и внешней рамкой. Башмаки 116 скольжения, действующие совместно с поверхностями 118 скольжения, предусмотренные на внутренней рамке 105, установлены с одной стороны видеокамеры 107. Башмаки 116 скольжения упруго прижимаются пружинами 120 таким образом, что, если необходимо, их можно регулировать для регулировки силы, которую башмаки 116 скольжения прикладывают к внутренней рамке 105 и, следовательно, трения, генерируемого на поверхностях контакта между внутренней рамкой 105, с одной стороны, и внешней рамкой 103 и башмаками 116 скольжения с
другой.
Дополнительно предусмотрен механизм возврата, который перемещает внутреннюю рамку 105 в промежуточное положение стабильного равновесия относительно внешней рамки 103. На этой схеме механизм возврата, обозначенный в целом номером 122 ссылочной позиции, содержит поверхность 124, имеющую двойной наклон. В качестве примера поверхность 124 с двойным наклоном содержит два плоских участка 124А и 124В поверхности в форме перевернутой буквы V и предусмотрена на блоке 126, который закреплен на внутренней рамке 105. Нажим на поверхности с двойным наклоном 124 осуществляют с помощью нажимного ролика 128 с осью вращения В-В, ориентированной под углом 90° относительно оптической оси А-А видеокамеры 107. Ролик 128 установлен свободно и упруго смещен в направлении поверхности с двойным наклоном 124. В схеме на фиг. 1А, 1В цилиндрические пружины 130, смещающие ролик 128 относительно поверхности 124, показаны схематично.
Упругая сила, которая прижимает нажимной ролик 128 к поверхности 124 с двойным наклоном, генерирует усилие, направленное параллельно оптической оси А-А, каждый раз, когда внутренняя рамка 105 сдвигается из положения покоя (фиг. 1В) в направлении оптической оси А-А. Такая сила преодолевает силу трения между внешней рамкой и внутренней рамкой и возвращает внутреннюю рамку 105 в промежуточное положение состояния покоя или положение стабильного равновесия на фиг. 1В, в котором нажимной ролик 128 расположен в вершине формы в виде перевернутой буквы V, сформированной на поверхности 124 с двойным наклоном.
Таким образом, получают систему, которая уменьшает ускорение и которая, по меньшей мере, частично изолирует внутреннюю рамку 105 от внешней рамки 103. Вибрация или колебания, прикладываемые к внешней рамке 103 в направлении оптической оси А-А, только частично передаются на внутреннюю рамку 105. Механизм 122 возврата обеспечивает то, что внутренняя рамка 105 всегда возвращается в положение максимального расстояния от амортизаторов 108, 110 ограничительного упора.
На фиг. 2-6 показан практический вариант осуществления схемы, описанной со ссылкой на фиг. 1A
и 1B.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2-6, система видения, в целом, обозначена позицией 1. Система 1 видения содержит внешнюю рамку 3, в которой расположена внутренняя рамка 5. Видеокамера 7, в свою очередь, установлена на внутренней рамке 5. Термин видеокамера предназначен для охвата любого оптико-электронного датчика или устройства, выполненного с возможностью снимать сцену через соответствующее оптическое средство и подавать электронные выходные сигналы, которые позволяют использовать систему воспроизведения изображения, воспроизводить детектируемую сцену, возможно, динамическую сцену, т.е. кинофильм, на мониторе, дисплее и т.п.
Видеокамера 7 может представлять собой видеокамеру коммерческого типа и не будет подробно описана. Объектив видеокамеры 7 обозначен номером 9, и его оптическая ось обозначена А-А.
Видеокамера 7 жестко установлена на внутренней рамке 5, например, через специальную структуру, обозначенную номером 11 ссылочной позиции, которая закреплена на видеокамере 7. На фиг. 5 винты, в качестве примера, обозначенные номером 13 ссылочной позиции, предназначены для фиксации структуры 11, для удержания видеокамеры 7 на внутренней рамке 5.
Внутренняя рамка 5 (фиг. 5) окружена внешней рамкой 3 и находится в контакте с ней на множестве поверхностей скольжения. Более конкретно, в рамке 5 предусмотрены три поверхности скольжения, обозначенные 5А, 5А с одной стороны, 5В, 5В со второй стороны и 5С, 5С с третьей стороны, при этом поверхности 5А расположены компланарно, параллельно компланарным поверхностям 5С и ортогонально компланарным поверхностям 5В. Соответственно, внешняя рамка 3 содержит поверхности 3А скольжения, которые находятся в скользящем контакте с поверхностями 5А, поверхностями 3В, в скользящем контакте с поверхностями 5В, и пару башмаков 3С скольжения в скользящем контакте с поверхностями 5С внутренней рамки 5.
В представленном варианте осуществления два башмака 3C скольжения продолжаются продольно в направлении, параллельном оптической оси А-А видеокамеры 7.
Как можно видеть на фиг. 5 и 6, каждый башмак 3C скольжения упруго прижат упругими элементами, которые генерируют усилие, действующее на башмаки скольжения, к скользящим поверхностям 5C внутренней рамки 5. Более конкретно, в представленном примере, каждый башмак 3C прижат парой упругих элементов, например, парой цилиндрических пружин сжатия, обозначенных номером 15 ссылочной позиции. Пружины 15 сжатия, предпочтительно, расположены в непосредственной близости к двум противоположным продольным концам каждого башмака 3C.
Предпочтительно каждая цилиндрическая пружина 15 сжатия окружает стержень 17, продолжающийся от башмака 3C скольжения, ортогонально формируемой им поверхности скольжения. Стержни 17 каждого башмака расположены в сквозных отверстиях или в сквозных гнездах внешней рамки 3, обозначенных номером 19 (см., в частности, фиг. 6).
Элементы, обозначенные, в общем, номером 21, предназначенные для регулирования и блокирования пружин, могут быть вставлены и зацеплены в гнездах 19. Элементы 21, например, могут представлять собой винтовые элементы, которые зацепляются с резьбой, предусмотренной в гнездах 19, с помощью соответствующего средства блокирования, для регулирования силы прижима пружин 15 и, следовательно, давления, с которым каждый башмак 3C скольжения прижимается к соответствующей скользящей поверхности 5C внутренней рамки 5.
Сила сжатия пружин 15 также генерирует силу контакта между скользящими поверхностями 5А внутренней рамки и скользящими поверхностями 3A внешней рамки, расположенной с противоположной стороны системы относительно положения башмаков 3C скольжения.
На противоположной стороне относительно скользящих поверхностей 5В внутренней рамки 5 предусмотрен механизм возврата внутренней рамки 5 в промежуточное положение стабильного равновесия относительно внешней рамки 3. В варианте осуществления, представленном на чертежах, такой механизм возврата содержит поверхность с двойным наклоном (см., в частности, фиг. 3), обозначенную в целом номером 23 ссылочной позиции, и предусмотренную в блоке 24, зафиксированном на внутренней рамке 5, в представленном примере, на его поверхности противоположной поверхности 5В скольжения.
В этом варианте осуществления поверхность 23 с двойным наклоном выполнена V-образной с двумя участками 23А и 23В поверхности, наклоненными в противоположных направлениях и симметрично относительно центральной плоскости, ортогональной оптической оси А-А и проходящей через вершину в виде буквы V, сформированной поверхностями 23A, 23В.
Поперечный ролик 25 прижимается к поверхности 23 с двойным наклоном, упомянутый нажимной ролик удерживается с возможностью свободного вращения на поперечной оси В-В, ориентированной под углом 90° относительно оптической оси А-А видеокамеры 7.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2-6, см., в частности, на фиг. 4, нажимной ролик 25 поддерживается подвижным элементом 27, с использованием двух оконечных стержней 25А. Подшипники качения или фрикционные подшипники могут быть расположены на упомянутом конце 25А для уменьшения трения между упомянутыми концами 25А и подвижным элементом 27.
Поперечный ролик 25 упруго смещен относительно поверхности 23 с двойным наклоном, с силой, ортогональной осям А-А и В-В. В представленном варианте осуществления сила, которая смещает поперечный ролик 25 относительно поверхности 23 с двойным наклоном, генерируется двумя упругими элементами 29, например двумя пружинами сжатия. Для получения правильного направления подвижного элемента 27 и, поэтому, поперечного нажимного ролика 25 в представленном варианте осуществления, подвижный элемент 27 содержит две направляющих втулки 27А, которые установлены на двух цилиндрических направляющих стержнях 31, закрепленных на внешней рамке 3, например, формирующей единую часть с поперечным элементом 33. В представленном варианте осуществления упругие элементы 29 выполнены в форме цилиндрических пружин сжатия, расположенных вокруг направляющих втулок 27А, так, что они работают между поперечным элементом 33 и движущимся элементом 27.
При такой компоновке упругая сила, прикладываемая поперечным нажимным роликом 25 к поверхности 23 с двойным наклоном, проявляет тенденцию поддержания внутренней рамки 5 в положении стабильного равновесия, показанного, в частности, на фиг. 4, в котором поперечный нажимной ролик 25 расположен в вершине перевернутой буквы V, формируемой двумя участками 23A, 23 В с противоположными наклонами поверхности 23 с двойным наклоном. Когда внутренняя рамка 5 с видеокамерой 7, установленной как единое целое с ней, проявляет тенденцию сдвига из этого положения равновесия, после динамического напряжения, имеющего компонент параллельный оси A-A видеокамеры, продольный компонент упругой силы пружины 29 проявляет тенденцию возврата внутренней рамки 5 в положение стабильного равновесия в результате силы, прикладываемой нажимным роликом 25 к поверхности 23 с двойным наклоном.
Предпочтительно между внешней рамкой 3 и внутренней рамкой 5 расположены амортизаторы, которые демпфируют любые взаимные удары между внешней рамкой и внутренней рамкой. В представленном варианте осуществления предусмотрены два амортизатора 35 и 37. В представленном примере амортизаторы 35, 37 выполнены как единая деталь с внешней рамкой 3 и расположены так, что они поглощают удары, возникающие при смещении внутренней рамки 5 относительно внешней рамки 3 вдоль оптической оси A-A. Амортизаторы могут быть изготовлены из мягкого материала, такого как резина, или могут содержать упругие элементы, если необходимо, совместно с системами демпфирования. В любом случае система предпочтительно имеет такие размеры, чтобы внутренняя рамка никогда не ударялась в упомянутые выше амортизаторы, за исключением исключительных состояний.
В представленном варианте осуществления амортизаторы 35 и 37 расположены под оптической осью А-А, на высоте блока 24, на котором предусмотрена поверхность 23 с двойным наклоном, так, что они воздействуют на блок 24. Таким образом, положение амортизаторов 35 и 27 может быть установлено по центру, т.е. в средней плоскости, содержащей оптическую ось А-А видеокамеры 7, так, что они не мешают упомянутой оптике.
Система, имеющая такую конфигурацию, может быть установлена, например, на самодвижущемся транспортном средстве, которое подвержено динамическим напряжениям в результате его движения и/или работы элементов, и устройств на борту этого транспортного средства, например, системы запуска снарядов. Внешняя рамка 3 обычно зафиксирована относительно самодвижущегося транспортного средства, или его части, которая участвует в движении транспортного средства. Динамическое напряжение в направлении оптической оси A-A, прикладываемое к внешней раме 3, проявляет тенденцию сдвига внешней рамки 3 относительно внутренней рамки 5 вдоль направления А-А оптической оси видеокамеры 7. Если такое напряжение будет слишком велико, оно может привести к удару рамки 5 в один или другой из амортизаторов 35, 37. Когда внутренняя рамка 5 с видеокамерой 7 выполнена как единое целое с ней и проявляет тенденцию сдвига из ее положения стабильного равновесия, представленного на фиг. 3 под действием силы поперечного нажимного ролика 25, прикладываемой к поверхности с 23 двойным наклоном, упругая сила предварительно нагруженных пружин 29 проявляет тенденцию возврата внутренней рамки 5 в ее положение стабильного равновесия, которое является средним между оконечными положениями, определенными амортизаторами 35, 37.
По сути, как только напряжение или последовательность напряжений проявляет тенденцию сдвига внутренней рамки 5 в направлении ограничительного упора, определенного одним или другим из амортизаторов 35, 37 вдоль оптической оси А-А, поверхность 23 с двойным наклоном генерирует силу на по
перечном нажимном ролике 25, которая является практически постоянной, с учетом значительной предварительной нагрузки, реакция которой является такой, что после окончания воздействия напряжения, которое вызвало смещение, она возвращает внутреннюю рамку 5 в исходное промежуточное положение стабильного равновесия, т.е. в положение, в котором поперечный нажимной ролик 25 расположен тангенциально к двум участкам 23А, 23В поверхности 23 с двойным наклоном, положение, в котором внутренняя рамка 5 с видеокамерой 7 находится эквидистантно относительно амортизаторов 35 и 37.
Регулировка давления башмаков 3C скольжения относительно поверхностей 5C скольжения внутренней рамки 5 позволяет установить максимальное ускорение, передаваемое на элемент, совершающий возвратно-поступательное движение вдоль оси А-А, определяя величину трения при скольжении. Кроме того, механизм возврата внутренней рамки 5, содержащей видеокамеру 7, в среднее положение относительно внешней рамки 3, позволяет предотвратить возникновение явления осевого упругого резонанса, поскольку возвратная сила, прикладываемая роликом, является фактически постоянной вдоль пути, что, в основном, связано с предварительной нагрузкой пружин 29.
Фрикционные силы, возникающие на описанных выше поверхностях трения или скольжения, и возвратная сила, прикладываемая поперечным нажимным роликом 25, необходимо рассчитывать и проверять на основе максимальных напряжений, которые могут быть переданы на видеокамеру 7. В частности, с теоретической/конструктивной точки зрения, возможно воздействовать на следующие параметры:
выбор вида трения, скользящего контакта и контакта качения;
выбор соответствующих значений для предварительной нагрузки и жесткости, присутствующих в упругих элементах, в частности, пружин 15 и пружин 29;
выбор величины наклона двух частей 23A, 23В поверхности 23 с двойным наклоном.
В частности, AmaxX представляет собой максимальное ускорение, которое должно быть передано на внутреннюю рамку 5 и, поэтому, на видеокамеру 7, выбор конструктивных параметров связан со следующим уравнением:
•A-maxx = Р'N'fi-пружина, башмак~^ + tana) ' (Fnpy> KHHa> ролик"*" Ах ' tana) +
Стрение, ролик/ (C0Sa ' Кролик) 2 ' tana ' (1р0лик (Рпружина, ролик k * Ах tana)]/Mpi
где N представляет собой общее количество пружин 15, которые действуют на фрикционные башмаки 3C;
ц представляет собой коэффициент статического трения между внутренней рамкой 5 и внешней рамкой и между внутренней рамкой и фрикционными башмаками 3C;
F пружина башмак представляет собой силу, с которой предварительно нагружена каждая пружина 15, действующая на фрикционные башмаки 3C;
F пружина ролик представляет собой силу, с которой предварительно нагружена каждая пружина 29, действующая на поперечный нажимной ролик 25 в положении равновесия;
k представляет собой жесткость каждой пружины 29, действующей на поперечный нажимной ролик
25;
Ax представляет собой максимальное смещение вдоль оси А-А, которое может быть достигнуто между внешней рамкой 3 и внутренней рамкой 5, упомянутое смещение вызвано напряжением, передаваемым на внешнюю рамку 3;
а представляет собой наклон поверхности 23 с двойным наклоном;
C трение, ролик представляет собой момент трения качения, действующий на поперечный нажимной ролик 25;
R ролик представляет собой радиус поперечного нажимного ролика 25;
Щюлик представляет собой коэффициент трения между направляющей втулкой 27А и направляющей планкой 31;
MF1 представляет собой общую массу внутренней рамки 5, включающую в себя массу видеокамеры
На фиг. 7 и 8 представлен результат некоторых экспериментальных тестов, выполненных для системы, разработанной, как показано на фиг. 2-6.
Более конкретно, на фиг. 7 показан график, иллюстрирующий по оси абсцисс частоту динамического напряжения, прикладываемого к внешней рамке 5 через вибрационный стол, и по оси ординат показано ускорение, измеренное тремя акселерометрами, установленными соответственно:
на вибрационном столе (контрольный акселерометр), кривая С1;
на внешней рамке 3, кривая С2;
на внутренней рамке 5, кривая С3.
Относительно кривой случайного напряжения, имеющей эффективное значение (RMS) 18 g, приложенное к внешней рамке 3 вдоль оси А-А, внутренняя рамка 5 и, поэтому, видеокамера 7 подвергаются эффективному значению напряжения 7 g.
На фиг. 8 иллюстрируется отклик внутренней рамки 5 относительно изменения значений напряжения от синусоидального ускорения, имеющих пиковое значение, увеличивающееся вплоть до 27g. По оси абсцисс обозначена частота вибрации, по оси ординат обозначено ускорение, снова измеренное с исполь
зованием трех акселерометров, как указано выше. Следует отметить, что внутренняя рамка 5 всегда подвергается максимальному напряжению 5g, независимо от амплитуды (первый участок кривой вплоть до 35 Гц) и частоты напряжения (второй участок кривой вплоть до 100 Гц). Также, в этом случае, кривая C представляет показание контрольного акселерометра на вибрационном столе, кривая C2 представляет показания акселерометра на внешней рамке 3, и кривая C3 представляет показание акселерометра на внутренней рамке 5.
В то время как конкретные варианты осуществления изобретения были описаны выше со ссылкой на приложенные чертежи, для специалиста в данной области техники будет понятно, что множество модификаций, изменений, добавлений и исключении возможны без выхода за пределы инновационного описания, от принципов и от концепций, представленных выше, и от преимуществ предмета изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения. Поэтому, эффективный объем описанных инноваций должен быть определен только на основе самой широкой интерпретации приложенной формулы изобретения, так, чтобы она содержала все модификации, изменения, добавления и исключения. Любые номера ссылочных позиций в добавленной формуле изобретения предусмотрены для облегчения чтения формулы изобретения, со ссылкой на описание и на чертежи, и не ограничивают объем защиты, представленной формулы изобретения. Термин "содержащий" не исключает присутствия дополнительных элементов или этапов, помимо тех, которые перечислены в пункте формулы изобретения. Термин "a", предшествующий элементу или характеристике, не исключает присутствия множества этих элементов или характеристик. Термин "средство", используемый более, чем один раз в пункте формулы изобретения, не исключает возможности того, что два или больше из этих средств могут быть воплощены через один элемент или компонент. Тот факт, что заданные характеристики, элементы или компоненты цитируются в отдельных зависимых пунктах формулы изобретения, не исключает возможности того, что, по меньшей мере, некоторые из этих характеристик, элементов или компонентов используются в комбинации друг с другом.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система видения и/или наблюдения, содержащая видеокамеру с оптической осью; внутреннюю рамку, содержащую видеокамеру; и внешнюю рамку, в которой установлена внутренняя рамка; при этом между внешней рамкой и внутренней рамкой расположены элементы для уменьшения механических напряжений, передаваемых внешней рамкой на внутреннюю рамку; причем внутренняя рамка поддерживается во внешней рамке с возможность перемещения вдоль направления, параллельного оптической оси упомянутой видеокамеры; механизм возврата, предусмотренный для возврата внутренней рамки в направлении промежуточного положения стабильного равновесия внутренней рамки относительно внешней рамки, причем механизм возврата, содержащий элемент давления, смещаемый упругим элементом к поверхности с двойным наклоном, при этом элемент давления прикреплен к одной рамке из внешней рамки и внутренней рамки, причем упомянутая поверхность с двойным наклоном прикреплена к другой рамке из внутренней рамки и внешней рамки.
2. Система по п.1, в которой элемент давления представляет собой нажимной ролик.
3. Система по п.2, в которой нажимной ролик поддерживается с возможностью свободного вращения на оси вращения, наклоненной приблизительно на 90° относительно оптической оси видеокамеры, как единое целое с внутренней рамкой, причем поверхность с двойным наклоном выполнена и ориентирована таким образом, что упругое напряжение нажимного ролика генерирует на поверхности с двойным наклоном осевое усилие, имеющее тенденцию перемещения внутренней рамки в упомянутое положение стабильного равновесия.
4. Система по п.3, в которой поверхность с двойным наклоном и нажимной ролик выполнены с возможностью генерирования, по существу, постоянного осевого усилия так, чтобы не вызывать осевые колебания упругого типа.
5. Система по любому из пп.1-4, в которой поверхность с двойным наклоном имеет, по существу, V-образную форму, причем в положении стабильного равновесия нажимной ролик установлен в вершине V-образной поверхности.
6. Система по одному или нескольким из пп.1-5, в которой элемент давления и поверхность с двойным наклоном расположены таким образом, что они имеют возможность прижатия внутренней рамки к поверхности скольжения внешней рамки.
7. Система по любому из пп.1-6, в которой элементы для уменьшения механических напряжений выполнены с возможностью уменьшения механического напряжения, передаваемого внешней рамкой на внутреннюю рамку в направлении оптической оси.
8. Система по любому из пп.1-7, в которой элементы для уменьшения механических напряжений содержат амортизаторы между внешней рамкой и внутренней рамкой, выполненные и установленные с возможностью поглощения ударов между внутренней рамкой и внешней рамкой вдоль направления, параллельного оптической оси видеокамеры.
9. Система по п.8, в которой в положении стабильного равновесия внутренняя рамка смещена от
упомянутых амортизаторов, которые расположены перед внутренней рамкой и позади нее относительно направления оптической оси видеокамеры.
10. Система по одному или нескольким из пп.1-9, в которой внешняя рамка и внутренняя рамка содержат поверхности скольжения внутренней рамки на внешней рамке, выполненные с возможностью скольжения внутренней рамки относительно внешней рамы параллельно оптической оси видеокамеры.
11. Система по п.10, которая содержит элементы для регулирования силы трения между внешней рамкой и внутренней рамкой.
12. Система по одному или нескольким из пп.1-11, в которой между внешней рамкой и внутренней рамкой расположены башмаки скольжения, выполненные и расположенные с возможностью обеспечения скольжения внутренней рамки относительно внешней рамки параллельно оптической оси видеокамеры, причем башмаки скольжения соединены с упругими элементами, генерирующими упругое усилие башмаков скольжения относительно соответствующих поверхностей скольжения.
13. Система по п.12, в которой башмаки скольжения и упругие элементы расположены и выполнены с возможностью обеспечения смещения внутренней рамки относительно внешней рамки в поперечном направлении относительно оптической оси видеокамеры, причем смещение в поперечном направлении противоположно усилию, генерируемому упругими элементами, соединенными с башмаками.
14. Система по п.12 или 13, в которой башмаки скольжения выполнены как единое целое с внешней рамкой и упруго прижаты к поверхностям скольжения, которые выполнены как единое целое с внутренней рамкой.
15. Система по одному или нескольким из пп.12-14, в которой внутренняя рамка и внешняя рамка находятся во взаимном контакте на двух взаимно ортогональных поверхностях, определяющих поверхности скольжения, параллельные оптической оси видеокамеры, причем башмаки скольжения расположены на одной из упомянутых поверхностей, при этом упругое усилие башмаков скольжения ориентировано в направлении, по существу, ортогональном оптической оси видеокамеры и усилию, генерируемому упругим элементом механизма возврата.
10.
10.
10.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027462
027462
- 1 -
- 1 -
027462
027462
- 1 -
- 1 -
027462
027462
- 1 -
- 1 -
027462
027462
- 1 -
- 1 -
027462
027462
- 4 -
- 3 -
027462
027462
- 8 -
027462
027462
- 8 -
027462
027462
- 10 -
027462
027462
- 11 -
- 11 -