CN102377918A - 一种水下摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像机，具体公开了一种水下摄像机，包括水平和垂直运动机构、密封壳体、摄像机模组三部分构成。其中水平和垂直运动机构主要由主支架、负支架、两个齿轮盘、两个驱动电机构成，摄像机模组固定在一负支架上，负支架安装在主支架上，主支架与第一齿轮盘固定连接在一起，在第一齿轮盘中心设置有供电与信号交换传输的导电滑环。摄像机在水平和垂直旋转过程中通过导电滑环与外界进行供电和信号传输、交换，导电滑环保证摄像机模组在正常工作过程中不掉电，不丢失信号，连续工作，同时保证支架可以连续360度旋转。因此，本发明采用简单的机构，便可使摄像机在水下，水平方向360度旋转，垂直方向±90度旋转，实现全方位观察，拓宽水下视野。

Description

一种水下摄像机

技术领域

本发明涉及一种摄像机，具体涉及一种可实现全方位观察的水下摄像机。

背景技术

随着人们生产与生活的不断发展，水下摄像机作为一种现代水下监视设备，其运用范围越来越广，比如跳水比赛、水产养殖、环境监测等等。

目前水下摄像机结构大致有两种：摄像镜头固定的摄像机和摄像机镜头可随对应机构转动的摄像机。摄像镜头固定的摄像机，其摄像监测范围固定有限，使用不方便。摄像机镜头可随对应机构转动的摄像机，如我国ZL200410009490.8公开了一种水下摄像系统，其转动机构包括：水平转轴、水平电机、水平齿轮减速组、垂直转轴、垂直电机、垂直齿轮减速组等，其结构复杂。同时，在其电气设计过程中，如果其机械部分要达到360度无限制连续旋转，导线需连接到旋转部件上去，导线缠绕问题就成为了一个突出的问题，使得其没有办法无限制的360度旋转，从而限制了视角范围。

由上可知，目前的摄像机其结构复杂，且视角范围较小。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、视角范围更广的水下摄像机。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种水下摄像机，包括密封壳体、摄像机模组，以及控制电机转动的控制板；在所述密封壳体内水平安装有第一齿轮盘、以及带动所述第一齿轮盘转动的第一驱动电机；在所述第一齿轮盘中心设置有一传输电力与信号的导电滑环，所述导电滑环通过螺丝与所述主支架顶部紧固在一起；在所述第一齿轮盘下方设置有一n形主支架，所述主支架的顶部与所述第一齿轮盘固定连接；在所述主支架的侧壁安装有第二齿轮盘、以及带动所述第二齿轮盘转动的第二驱动电机；在所述主支架内安装有一U形负支架，所述负支架的一侧壁与所述第二齿轮盘连接；所述摄像机模组固定安装在所述负支架上。

优选的，为了使得第一齿轮盘水平旋转角度能够量化可控，在所述第一齿轮盘侧面设置有一感应模块，在所述控制板对应设置有一感应器。

优选的，为了使得本发明应用范围更广泛，所述摄像机模组为固定焦距的水下摄像机模组、变焦距的摄像机模组、或高清摄像模组。

优选的，为了使得摄像机模组以及电机工作稳定，本发明采用外接电源，在所述控制板中设置有一将输入电压转换为摄像机、水平旋转电机以及垂直旋转电机的工作电压的电源模块。

优选的，为了使得本发明兼容性更好，在所述密封壳体中设置有一视频信号转换板。

优选的，所述密封壳体包括圆形下端盖、桶状中间壳体、透明球罩、以及圆环状上端盖；所述下端盖与所述中间壳体通过螺丝或螺纹连接在一起；所述上端盖将透明球罩与所述中间壳体通过螺丝或螺纹锁附在一起。

优选的，为了方便与外接电源或信号线连接，在所述下端盖中心设置有一连接外接线路的连接器。

优选的，为了使得本发明的密封效果更佳，在所述连接器与下端盖连接处、所述下端盖与所述中间壳体连接处、以及透明球罩与中间壳体连接处都设置有O形密封圈。

优选的，为了保证摄像机摄取图像的清晰度和正确性，所述摄像机的中心线与所述透明球罩的中心线重合。

本发明的摄像机模组固定在负支架上，所述负支架安装在主支架上，其主支架与第一齿轮盘固定连接在一起。当第一驱动电机带动第一齿轮盘旋转时，主支架将随之一起转动，即可实现摄像机水平方向360°的旋转；当第二驱动电机带动第二齿轮盘旋转时，负支架可随之一起转动，即可实现摄像机±90°的旋转。摄像机在水平和垂直旋转过程中通过导电滑环与外界进行供电和信号传输、交换，导电滑环保证摄像机模组在正常工作过程中不掉电，不丢失信号，连续工作，同时保证支架可以连续360度旋转。

因此，本发明采用简单的机构，便可使摄像机在水下，水平方向360度旋转，垂直方向±90度旋转，实现全方位观察，拓宽水下视野。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的优选结构示意图；

图2为本发明控制板与第一齿轮盘的局部结构放大示意图。

图中：

1、水下连接器插座     2、下端盖

3、第一O形密封圈      4、第二O形密封圈

5、第一转接板         6、第三O形密封圈

7、第四O形密封圈      8、支撑板

9、透明球罩           10、第二转接板

11、导电滑环          12、第一电机齿轮

13、第二驱动电机      14、第一驱动电机

15、中间壳体          16、控制版

17、第一齿轮盘        18、第一皮带

19、第五O形密封圈     20、上端盖

21、主支架            22、负支架

23、第二电机齿轮      24、第二皮带

25、第二齿轮盘        26、摄像机

27、摄像机镜头        28、风扇

29、感应器            30、感应模块

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种水下摄像机，包括水平和垂直运动机构、密封壳体、摄像机模组三部分构成：

一：水平和垂直运动机构

本运动机构设置在密封壳体中，由第一驱动电机14、第二驱动电机13、第一皮带18、第二皮带24、第一电机齿轮12、第二电机齿轮23、第一齿轮盘17、第二齿轮盘25、“n”形主支架21、“u”负支架22、导电滑环11、以及控制板16组成。

其中，第一齿轮盘17安装在一支撑板8上，需要说明的是，本发明结构不限于此，该第一齿轮盘17还可以直接安装在下端盖2上等其他安装方式。

其中，主支架21固定安装在第一齿轮盘17下方，其顶部与第一齿轮盘17通过螺钉等方式固定连接。

其中，第一驱动电机14竖直安装在主支架21的侧壁上，其第一电机齿轮12与第一齿轮盘17通过第一皮带连接，它带动第一齿轮盘17旋转；需要说明的是，本发明不限于此，第一驱动电机14还可以固定安装在支撑板8、中间壳体15等位置，它只要能带动第一齿轮盘17转动即可，因此，它必须竖直设置，使其第一电机齿轮12与第一齿轮盘17处于同一水平面。

其中，第二齿轮盘25安装在主支架21的侧壁，第二驱动电机13安装在主支架21“n”形内的顶端，其第二电机齿轮23通过第二皮带24与第二齿轮盘25连接，驱动第二齿轮盘25转动。本发明将第二驱动电机13、以及第二齿轮盘25都固定在主支架21上，使其形成一个整体，可随主支架一起转动，改变了传统转轴结构。

其中，负支架22安装在主支架21内，负支架22的侧壁与主支架21的侧壁通过转轴连接在一起，负支架22的一侧壁与第二齿轮盘25连接，受第二齿轮盘25驱动。该负支架22用于固定安装摄像机模组，摄像机模组主要包括摄像机26、摄像机镜头27。

其中，导电滑环11安装在第一齿轮盘17中心，导电滑环11通过螺丝与主支架21顶部紧固在一起，导电滑环11一端与控制板16连接，导电滑环的另一端与外界电压输入端和信号交换传输端连接。

其中，控制板16集成了云台控制模块、通讯模块、摄像机图像处理模块、电源模块四个部分，所述电源模块将输入电压转换为摄像机26、第一驱动电机14以及第二驱动电机13的工作电压。输入电压经过导电滑环11输入到控制板16，控制板16通过电源模块分配处理适合摄相机，电机工作的电压，保证摄像机和电机的稳定工作。

其中，控制板16通过其主控MCU发送指令分别到第一驱动电机14、第二驱动电机13、摄像机26等。当控制板16通过主控MCU发送指令到第一驱动电机14时，第一驱动电机14轴上的第一电机齿轮12通过第一皮带18围绕第一齿轮盘17做水平360度旋转，旋转速度、旋转角度可控制。第一齿轮盘17中间的导电滑环11与主支架21通过螺丝紧固在一起，这保证了主支架21的旋转角度、旋转速度与第一驱动电机14的旋转角度、旋转速度成线性关系。同时导电滑环11由于其本身特性保证了电机、摄像机在工作的情况下不掉电，不掉信号，工作稳定。

如图3所示，第一齿轮盘17侧面有一感应模块30：感应点或者微动开关，当主支架21以此为零点开始旋转时，控制板16上的MCU会自动计算带动摄像机26的主支架21的旋转角度，也就是摄像机26的水平旋转角度。摄像机26旋转到360度后还要继续沿同一方向旋转，则控制板16上的感应器29：感应开关或者微动开关就会被第一齿轮盘17上的感应点或者微动开关30触发，触发后信息会传导到控制板16的MCU，然后又从零点开始计算旋转角度。

当控制板16通过主控MCU发送指令到第二驱动电机13时，第二驱动电机13通过轴上第二电机齿轮23通过第二皮带24带动第二齿轮盘25做垂直方向0～90旋转，第二齿轮盘25与负支架22连接在一起；摄像机26与负支架22通过螺丝固定在一起。所以，当第二驱动电机13旋转时，会通过轴上第二电机齿轮23通过皮带24带动第二齿轮盘25，进而带动摄像机26做0～90度旋转。当摄像机26旋转到90度时，控制板16通过主控MCU发送指令给第一驱动电机14，带动摄像机26做水平180旋转，使摄象机26在原方向的背面可以在做垂直方向0-90°旋转，这样整个摄像机的旋转角度可以达到±90度。

本发明中的控制板16可集成有解码器，可以通过其解码器和通讯协议与外部进行联系，外部可以用控制键盘通过电缆发送指令给控制板16上的MCU进而控制水平和垂直电机的转动，以及摄像机白平衡、快门、光圈、变焦、对焦等功能。

二：密封壳体

密封壳体包括连接器1、圆形下端盖2、桶状中间壳体15、圆环状上端盖20、透明球罩25、第一O形密封圈3、第二O形密封圈4、第三O形密封圈6、第四O形密封圈7、第五O形密封圈19组成。

其中，下端盖2与中间壳体15通过螺丝或螺纹连接在一起，上端盖20将透明球罩25与中间壳体15通过螺丝或螺纹锁附在一起。

其中，连接器1在下端盖2中心，通过螺纹或螺丝固定在下端盖2上。

为了防止水进入壳体，保证其在深水下正常工作，在各个连接部分都设置有O形密封圈，其中：第一O形密封圈3和第二O形密封圈4设置在连接器1与下端盖2连接部位，第三O形密封圈6和第四O形密封圈7设置在下端盖2与中间壳体15连接部位，第五O形密封圈19设置在透明球罩9与中间壳体15连接部位。

下端盖2通过第四O形密封圈7，第三O形密封圈6与中间壳体15相连接，通过螺丝或者螺纹与中间壳体固定在一起，通常状况下只用一道第四O形密封圈7就可以，为了更好的密封效果，本发明加了一道O形密封圈6。下端盖2通过支撑板8与水平和垂直运动机构、摄像机连接在一起。

上端盖20将透明球罩20通过多颗螺丝固定或者螺纹固定(上端盖与中间壳体之间通过螺纹方式固定)的方式与中间壳体15紧固在一起。透明球罩20与中间壳体15之间通过第五O形密封圈19密封。

为保证整个图像的清晰度和正确性，摄像机的中心线必须于透明球罩的中心线一致，保证共心，这样就能保证从外部进去的光线都是垂直于透明球罩直接进入摄像机，这样就会保证通过透明球罩20的光线进入摄像机26不会产生图像的畸变和色散。摄像机26的最大视场角度通过计算必须高于上端盖20的平面，这样保证摄像机即使在水平位置也能够看到清晰的图像。

本发明中的透明球罩20是耐压壳体，可通过计算不同的厚度、大小、材质的透明球罩20，可设计适应不同水深的水下球形摄像机。

本发明，通过多道O形密封圈和耐压壳体，可以保证该水下球形摄像机能够在深度1500米的液体或者15Mpa的压力下正常工作。通过改变O形密封圈的性能、材质或者O形密封圈外加挡圈，可以使该水下球形摄像机在3000米水下或者30Mpa的压力下正常工作。

三：摄像机模组

为了使得本发明使用范围更广，本发明在兼容性上做了改进，摄像机模组可以根据实际情况选择不同规格的摄像机模组，可供使用摄像机26模组有固定焦距摄像机模组、摄像机镜头27与摄像机26一体化变焦摄像机模组、摄像机镜头27与摄像机26一体化变焦高清摄像机模组，以适应不同的视频检测和拍摄场所。

为使本发明有更广的应用范围，本发明设置了一块视频信号转换板5，摄像机通过转换板5可提供不同的视频信号输出方式和不同电压的供电。目前可提供的视频输出格式有：RJ45数字网络信号、AV信号、模拟视频信号等，如果用一体化变焦高清摄像机模组则可提供RJ45数字网络信号、HD-SDI/SDI格式信号、HDMI格式信号、模拟视频信号、VGA信号、复合视频信号等。

本发明通过第一驱动电机、第二驱动电机，控制摄像机水平和垂直旋转，通过调整电机的旋转速度，控制摄像机的运行速度。摄像机在水平和垂直旋转过程中通过导电滑环与外界进行供电和信号传输、交换，导电滑环保证摄像机模组在正常工作过程中不掉电，不丢失信号，连续工作，同时保证支架可以连续360度旋转。因此，本水下球形摄像机可以在水下，水平方向360度旋转，垂直方向±90度旋转，实现全方位观察，拓宽水下视野。

本发明使用时，如果需要观测比较小的范围可以使用固定焦距的水下摄像机模组，如果需要观测比较大的范围可以使用变焦摄像机模组，如果需要电视传播或者需要高清晰的图像质量可以使用高清的摄像机模组；本发明可提供多种视频信号：复合视频，模拟视频信号，AV信号，SD信号，HDMI信号，SDI信号，网络信号等适应不同观测效果的需要。因此，本发明兼容性强，根据不同的使用环境和需要更换不同规格的摄像机模组，从而达到不同的图像效果。

本发明采用统一供电模式，即由外部输入电源，而不是由电池或者蓄电池供电，在球型摄像机中的控制板上还设有稳压电源模块，可保证摄像机模组和电机以及系统控制板的稳定工作。同时电源有外部输入，大大减小了整个水下球型摄像机的尺寸。

本发明的透明球罩可采用特殊材料制作，光线通过率高，强度高，无畸变。球罩生产过程中采用特殊工艺，保证球罩不变形。摄像机的转动中心保证与球罩的圆心一致，因此摄像机无论从哪个方向采集来的图像都是都不会产生像差、色散和畸变，保证良好的成像效果。透明球罩半球端部增加一截透明圆柱，保证摄像机在水平位置的时候不会被上端盖20遮挡光线而影响观察，保证摄像机在垂直0～90度的范围内正常工作。可通过对材料性能的力学计算，不同厚度的光学球罩可提供本水下高速球适用不同的潜水深度和工作深度。

本发明通过透明球罩、上下端盖、中间壳体、水下连接器，将水平和垂直电机、系统控制板、导电滑环、摄像模组含镜头全部密封在一个壳体中，水平和垂直电机、摄像模组的运动对整个壳体没有影响，外观结构简单。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种水下摄像机，包括密封壳体、摄像机模组，以及控制电机转动的控制板，其特征在于：

在所述密封壳体内水平安装有第一齿轮盘、以及带动所述第一齿轮盘转动的第一驱动电机；

在所述第一齿轮盘中心设置有一传输电力与信号的导电滑环，所述导电滑环通过螺丝与所述主支架顶部紧固在一起；

在所述第一齿轮盘下方设置有一n形主支架，所述主支架的顶部与所述第一齿轮盘固定连接；

在所述主支架的侧壁安装有第二齿轮盘、以及带动所述第二齿轮盘转动的第二驱动电机；

在所述主支架内安装有一U形负支架，所述负支架的一侧壁与所述第二齿轮盘连接；

所述摄像机模组固定安装在所述负支架上。

2.根据权利要求1所述的水下摄像机，其特征在于：

在所述第一齿轮盘侧面设置有一感应模块，在所述控制板对应设置有一感应器。

3.根据权利要求1所述的水下摄像机，其特征在于：

所述摄像机模组为固定焦距的水下摄像机模组、变焦距的摄像机模组、或高清摄像模组。

4.根据权利要求1所述的水下摄像机，其特征在于：

所述控制板中设置有一将输入电压转换为摄像机、水平旋转电机以及垂直旋转电机的工作电压的电源模块。

5.根据权利要求1所述的水下摄像机，其特征在于：

在所述密封壳体中设置有一视频信号转换板。

6.根据权利要求1所述的水下摄像机，其特征在于：

所述密封壳体包括圆形下端盖、桶状中间壳体、透明球罩、以及圆环状上端盖；

所述下端盖与所述中间壳体通过螺丝或螺纹连接在一起；

所述上端盖将透明球罩与所述中间壳体通过螺丝或螺纹锁附在一起。

7.根据权利要求6所述的水下摄像机，其特征在于：

在所述下端盖中心设置有一连接外接线路的连接器。

8.根据权利要求7所述的水下摄像机，其特征在于：

在所述连接器与下端盖连接处、所述下端盖与所述中间壳体连接处、以及透明球罩与中间壳体连接处都设置有O形密封圈。

9.根据权利要求8所述的水下摄像机，其特征在于：

所述摄像机的中心线与所述透明球罩的中心线重合。

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