CN114484243B - 手持航标数据采集仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持航标数据采集仪，包括用于握持的手柄，在手柄上设置有方位调节机构，在方位调节机构输出端设置有摄像头，通过方位调节机构可自动调整摄像头的角度，本发明在进行远距离影像数据采集时，摄像头配合长焦镜头通过方位调节机构的控制在较宽的范围内自动上下左右扫描，扫描到目标后自动锁定并跟随目标，同时可以调整焦距，实现自动对焦，提高影像的清晰度，从而实现远距离影像数据采集，在方位调节机构上设置的扩展快装接口可用于连接无线电波收发模块或其他数据采集模块，借助方位调节机构能够实现自动寻找最佳接收角度，从而起到信号增益的效果。

Description

手持航标数据采集仪

技术领域

本发明涉及航标监视及航标数据采集装置，具体地说是一种手持式远距离航标数据采集仪。

背景技术

航标亦称航道标志，指任何处于陆地或海上，用来协助船只定位、导航以及躲避危险区域的标志，也有航标用来标识特殊用途海域而不具备导航功能。常见的航标如灯塔、浮标等。

航标按工作原理分类有视觉航标（Visual aids to navigation）、音响航标（Audible aids to navigation）和无线电航标（Radio aids to navigation）三类。视觉航标能使驾驶人员通过直接观测迅速辨明水域，确定船位，安全航行，是使用最多最方便的航标；音响航标为能发出规定响声的助航标志。它可在雾、雪等能见度不良的天气中向附近船舶表示有碍航物或危险。包括雾号、雾笛、雾钟、雾锣、雾哨、雾炮等；无线电航是标利用无线电波传播特性向船舶提供定位导航信息的助航设施。无线电指向标是供船舶测向用的无线电发射台，有全向无线电指向标和定向无线电指向标两种。无线电导航台是船舶无线电定位和导航系统的地面设备。雷达应答标被船用雷达波触发时，能发回编码信号，在船用雷达荧光屏上显示该标方位、距离和识别信息。

由于航标安装位置远近不同，巡检工作受外界气象条件影响很大，工作人员在对航标进行巡检时需要靠近航标才能完成数据收发和影像采集作业，海上工作环境恶劣，给航标维护人员维护和检修工作带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种手持航标数据采集仪，解决航标维护人员需要靠近航标才能完成数据收发和影像采集的问题，远距离即可完成数据收发和影像采集作业，可有效降低工作难度，提高工作效率。

远距离影像采集的难点在于，如果采用短焦摄像头，由于目标物较远，无法清晰成像；如果采用长焦或超长焦摄像头，视角范围过小，对于手持终端设备，难以搜寻到目标，即便是手动搜索到目标后，也难以维持在目标锁定状态。因此远距离影像采集存在困难。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种手持航标数据采集仪，包括用于握持的手柄，在手柄上设置有方位调节机构，在方位调节机构输出端设置有摄像头，通过方位调节机构可自动调整摄像头的角度，搜寻到目标后，自动锁定，并动态保持目标跟随，从而达到远距离影像数据采集到目的。

第一种解决方案是所述方位调节机构包括第一旋转座和第二旋转座，所述第一旋转座设置手柄的上端部，并能够实现相对手柄转动，在第一旋转座上设置有第二旋转座，第二旋转座一端与第一旋转座铰接，第二旋转座能够实现相对第一旋转座上下摆动，第二旋转座的另一端作为输出端连接摄像头，从而实现方位调节机构带动摄像头上下左右摇动。

第二种解决方案是所述手柄上端为固定的壳体，在壳体内设置有方位调节机构，所述方位调节机构包括固定座、摇杆、导轨、滑块、步进电机、丝杆、双连杆、活动座和套筒，所述固定座相对壳体固定，在固定座的中心设置有摇杆，所述摇杆与固定座之间通过球铰链连接，在固定座一侧均布设置有三个导轨，每个导轨上均设置有一个滑块，在每个导轨的端部固定设置有步进电机，步进电机的输出轴上连接丝杆，丝杆与滑块上的丝母配合，从而实现步进电机驱动滑块在导轨上运动，所述滑块通过双连杆连接活动座，双连杆的两端分别与滑块和活动座球铰接，摇杆末端套接有套筒，所述套筒相对摇杆具有相对摇杆轴线方向自由度，摇杆与套筒组成伸缩组件，在套筒的末端通过球铰链与活动座连接，所述摇杆与套筒内部为中空结构，用于采集影像数据的摄像头组件包括摄像头感光元件和长焦镜头，长焦镜头设置在摇杆的端部，摄像头感光元件设置在套筒内部末端。

所述长焦镜头上设置扩展快装接口，扩展快装接口用于连接无线电波收发模块或其他数据采集模块，借助摇杆能够实现自动寻找最佳接收角度，从而起到信号增益的效果。

第二种解决方案相对第一种解决方案，增加了自动对焦功能，其工作原理如下：程序发送脉冲信号给步进电机，从而精确控制各个步进电机在导轨上的位置，双连杆能够约束活动座自由度，使得活动座始终保持与固定座平行，活动座中心相对固定座轴线的偏移量以及活动座与固定座的距离由三个滑块的位置共同决定，即通过控制三个滑块的位置即可控制活动座在三维空间内准确定位，由于摇杆和套筒组合后形成的伸缩组件两端分别与固定座的中心和活动座的中心球铰接，因此当活动座的位置发生改变时，根据三角函数，伸缩组件的长度和/或角度会相应发生相应变化，并且结果是唯一的，因此伸缩组件的长度和/或角度是可控的。长焦镜头设置在摇杆端部，摄像头感光元件设置在套筒内部末端，因此当摇杆和套筒组合后形成的伸缩组件长度发生变化时，摄像头组件的焦距相应发生变化，配合后台图像处理程序来动态调整摄像头感光元件和长焦镜头的间距，从而能够实现自动对焦；而伸缩组件的角度控制直接决定摄像头组件的取景范围，通过无级调整摄像头组件的角度，可实现较大范围的长焦扫描，配合后台图像处理程序，实现扫描搜寻目标，当目标被锁定后，通过动态微调摄像头组件来追踪目标，避免握持抖动的干扰。

当需要同时对其他数据进行采集时，比如无线射频信号、声波信息、光颜色和强度信息，只需要将相应的采集模块安装在扩展快装接口上，利用扩展快装接口角度调节功能，能够增强数据收发信号强度，基于上述，本发明所述手持航标数据采集仪能够实现长焦广域扫描并自动对焦，进而达到远距离影像信息采集的目的，同时，起到信号放大器的作用，为拓展远距离多样数据采集提供实用的硬件基础。

本发明的有益效果在于：

本发明在进行远距离影像数据采集时，摄像头配合长焦镜头通过方位调节机构的控制在较宽的范围内自动上下左右扫描，扫描到目标后自动锁定并跟随目标，同时可以调整焦距，实现自动对焦，提高影像的清晰度，从而实现远距离影像数据采集。在方位调节机构上设置的扩展快装接口可用于连接无线电波收发模块或其他数据采集模块，借助方位调节机构能够实现自动寻找最佳接收角度，从而起到信号增益的效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

图3为本发明实施例二中方位调节机构的第一视角立体结构示意图。

图4为本发明实施例二中方位调节机构的第二视角立体结构示意图。

图5为本发明实施例二中方位调节机构的侧视结构示意图。

图6为本发明实施例二中方位调节机构的后视结构示意图。

图中：1--手柄； 2--第一旋转座； 3--第二旋转座； 4--摄像头； 5--支架； 6--显示屏； 7--天线； 8--壳体； 100--方位调节机构； 101--固定座； 102--摇杆； 103--第一球铰链； 104--导轨； 105--滑块； 106--步进电机； 107--丝杆； 108--双连杆； 109--活动座； 110--套筒； 111--第二球铰链； 112--长焦镜头； 113--扩展快装接口。

实施方式

实施例一，如图1所示，一种手持航标数据采集仪，包括用于握持的手柄1，在手柄1上设置有方位调节机构100，在方位调节机构100输出端设置有摄像头4，通过方位调节机构100可自动调整摄像头4的角度，搜寻到目标后，自动锁定，并动态保持目标跟随，从而达到远距离影像数据采集到目的。

所述方位调节机构100包括第一旋转座2和第二旋转座3，所述第一旋转座2设置手柄1的上端部，并能够实现相对手柄1转动，在第一旋转座2上设置有第二旋转座3，第二旋转座3一端与第一旋转座2铰接，第二旋转座3能够实现相对第一旋转座2上下摆动，第二旋转座3的另一端作为输出端连接摄像头4，从而实现方位调节机构100带动摄像头4上下左右摇动。

在所述方位调节机构100输出端设置有天线7，通过方位调节机构100可自动调整天线7的角度，自动锁定在最佳接收角度，从而起到信号增益的效果。

进一步，所述手持航标数据采集仪还包括显示屏6和安卓主板，所述显示屏6与安卓主板连接，显示屏6通过支架5固定在手柄1上，显示屏6用于交互操作。安卓主板通过程序控制方位调节机构100动作，并将影像信息以及无线电传输的数据经过解析后存储到内存卡并上传到服务器。

实施例二，如图2所示，所述手柄1上端为固定的壳体8，在壳体8内设置有方位调节机构100，如图3至6所示，所述方位调节机构100包括固定座101、摇杆102、导轨104、滑块105、步进电机106、丝杆107、双连杆108、活动座109和套筒110，所述固定座101相对壳体8固定，在固定座101的中心设置有摇杆102，所述摇杆102与固定座101之间通过第一球铰链103连接，在固定座101一侧均布设置有三个导轨104，每个导轨104上均设置有一个滑块105，在每个导轨104的端部固定设置有步进电机106，步进电机106的输出轴上连接丝杆107，丝杆107与滑块105上的丝母配合，从而实现步进电机106驱动滑块105在导轨104上运动，所述滑块105通过双连杆108连接活动座109，双连杆108的两端分别与滑块105和活动座109球铰接，摇杆102末端套接有套筒110，所述套筒110相对摇杆102具有相对摇杆轴线方向自由度，摇杆102与套筒110组成伸缩组件，在套筒110的末端通过第二球铰链111与活动座109连接，所述摇杆102与套筒110内部为中空结构，用于采集影像数据的摄像头组件包括摄像头感光元件和长焦镜头112，长焦镜头112设置在摇杆102的端部，摄像头感光元件设置在套筒110内部末端。

所述长焦镜头112上设置扩展快装接口113，扩展快装接口113用于连接无线电波收发模块或其他数据采集模块，借助摇杆102能够实现自动寻找最佳接收角度，从而起到信号增益的效果。

在壳体8上连接有显示屏6，在手柄1内设置有锂电池，锂电池为安卓主板及显示屏6供电。

实施例二中的工作原理如下：通过安卓主板程序发送脉冲信号给步进电机106，从而精确控制各个步进电机106在导轨104上的位置，双连杆108能够约束活动座109自由度，使得活动座109始终保持与固定座101平行，活动座109中心相对固定座101轴线的偏移量以及活动座109与固定座101的距离由三个滑块105的位置共同决定，即通过控制三个滑块105的位置即可控制活动座109在三维空间内准确定位，由于摇杆102和套筒110组合后形成的伸缩组件两端分别与固定座101的中心和活动座109的中心球铰接，因此当活动座109的位置发生改变时，根据三角函数，伸缩组件的长度和/或角度会相应发生相应变化，并且结果是唯一的，因此伸缩组件的长度和/或角度是可控的。长焦镜头112设置在摇杆102端部，摄像头感光元件设置在套筒110内部末端，因此当摇杆102和套筒110组合后形成的伸缩组件长度发生变化时，摄像头组件的焦距相应发生变化，配合后台图像处理程序来动态调整摄像头感光元件和长焦镜头112的间距，从而能够实现自动对焦；而伸缩组件的角度控制直接决定摄像头组件的取景范围，通过无级调整摄像头组件的角度，可实现较大范围的长焦扫描，配合后台图像处理程序，实现扫描搜寻目标，当目标被锁定后，通过动态微调摄像头组件来追踪目标，避免握持抖动的干扰。

进一步，当需要同时对其他数据进行采集时，比如无线射频信号、声波信息、光颜色和强度信息，只需要将相应的采集模块安装在扩展快装接口113上，利用扩展快装接口113角度调节功能，能够增强数据收发信号强度，基于上述，本发明所述手持航标数据采集仪能够实现长焦广域扫描并自动对焦，进而达到远距离影像信息采集的目的，同时，起到信号放大器的作用，为拓展远距离多样数据采集提供实用的硬件基础。

以上公开的仅为本专利的具体实施例，但本专利并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。。

Claims (3)

1.一种手持航标数据采集仪，包括用于握持的手柄（1），其特征在于：在手柄（1）上设置有方位调节机构（100），在方位调节机构（100）输出端设置有摄像头（4），通过方位调节机构（100）可自动调整摄像头（4）的角度，所述手柄（1）上端为固定的壳体（8），在壳体（8）内设置有方位调节机构（100），所述方位调节机构（100）包括固定座（101）、摇杆（102）、导轨（104）、滑块（105）、步进电机（106）、丝杆（107）、双连杆（108）、活动座（109）和套筒（110），所述固定座（101）相对壳体（8）固定，在固定座（101）的中心设置有摇杆（102），所述摇杆（102）与固定座（101）之间通过第一球铰链（103）连接，在固定座（101）一侧均布设置有三个导轨（104），每个导轨（104）上均设置有一个滑块（105），在每个导轨（104）的端部固定设置有步进电机（106），步进电机（106）的输出轴上连接丝杆（107），丝杆（107）与滑块（105）上的丝母配合，由步进电机（106）驱动滑块（105）在导轨（104）上运动，所述滑块（105）通过双连杆（108）连接活动座（109），双连杆（108）的两端分别与滑块（105）和活动座（109）球铰接，摇杆（102）末端套接有套筒（110），所述套筒（110）相对摇杆（102）具有相对摇杆（102）轴线方向自由度，摇杆（102）与套筒（110）组成伸缩组件，在套筒（110）的末端通过第二球铰链（111）与活动座（109）连接，所述摇杆（102）与套筒（110）内部为中空结构，用于采集影像数据的摄像头组件包括摄像头感光元件和长焦镜头（112），长焦镜头（112）设置在摇杆（102）的端部，摄像头感光元件设置在套筒（110）内部末端。

2.根据权利要求1所述的手持航标数据采集仪，其特征在于：所述长焦镜头（112）上设置扩展快装接口（113）。

3.根据权利要求1或2所述的手持航标数据采集仪，其特征在于：在壳体（8）上连接有显示屏（6），在手柄（1）内设置有锂电池，锂电池为安卓主板及显示屏（6）供电。