CN114859631B - 一种水下双目相机结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下双目相机结构，涉及水下机器人设备技术领域，解决了常见水下环境的温差变化，容易使双目相机镜片受潮起雾，对拍摄视频图像清晰度有极大影响的问题，其技术方案要点是，包括壳体，其具有内腔室和第一安装开口，第一安装开口延伸至内腔室；观察窗，其设置于壳体的外壁且连通至内腔室；除湿装置，其设置于内腔室；端盖组件，其可装拆式设置于第一安装开口；在本方案具有良好的密封作用基础上，本方案能够使自身内部保持较低的湿度，使观察窗上不容易受潮起雾，以保证摄像装置所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度；本方案的端盖组件采用可装拆式的安装方式，既可便于组装，还可便于后续的维护。

Description

一种水下双目相机结构

技术领域

本发明涉及水下机器人设备技术领域，特别涉及一种水下双目相机结构。

背景技术

随着对水资源的开发，水资源利用区域不断扩大，水下机器人的应用场景也颇为丰富，如海洋生物监测、重大基础设施巡检、水下平台观测、渔业养殖巡检、潜水跟拍等。由于水下环境恶劣危险，而且人的潜水深度有限，水下机器人已成为探索水下世界的重要工具。

水下相机是水下机器人所搭载的重要的传感器设备，有单目和双目相机两种类型。相比之下，双目相机更容易解析图像深度数据，不仅能够实现水下作业环境观测，还可以实现水下物体尺寸精确测量以及实时对环境重建构图等功能，这对于作业型水下机器人来说是十分重要的。

然而，市面上购买的双目相机直接裸露在水中的话，渗水风险巨大，严重影响其使用寿命，因此需要对双目相机系统做可靠的水密封装；而且水下环境的温差变化，容易使相机镜片受潮起雾，对拍摄视频图像清晰度有极大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下双目相机结构，在本方案具有良好的密封作用基础上，本方案提供了一种能够除雾的水下双目相机结构，其能够使自身内部保持较低的湿度，既可为内部的电子部件提供良好的工作环境，还能够使观察窗上不容易受潮起雾，以保证摄像装置所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度；其次；本方案的端盖组件采用可装拆式的安装方式，既可便于组装，还可便于后续除湿装置以及摄像装置的维护。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水下双目相机结构，包括：

壳体，其具有内腔室和第一安装开口，所述第一安装开口延伸至所述内腔室；

观察窗，其设置于壳体的外壁且连通至所述内腔室，其能够用于摄像装置的信息采集；

除湿装置，其设置于所述内腔室；

端盖组件，其可装拆式设置于所述第一安装开口，其能够用于所述除湿装置的安装和维护。

由此，本方案提供了一种能够除雾的水下双目相机结构，其内腔室能够装载多种水下信息采集的电子部件，例如摄像装置；考虑到摄像装置该类的电子部件需要保持湿度较低的工作环境，因此本方案通过除湿装置能够使内腔室保持湿度较低的良好工作环境，而湿度较低的工作环境既能够使摄像装置能够保持良好的工作状态，还能够使观察窗上不容易受潮起雾，以保证摄像装置所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度；其次，本方案的端盖组件采用可装拆式的安装方式，既可便于组装，还可便于后续除湿装置以及摄像装置的维护。

本方案的内部整体结构布局简单清晰、模块化程度高，因此能够便于组装和维护时的拆卸。而且本一种水下双目相机结构具有体积小巧、搭载方式以及位置灵活多样、操作方便、安装拆卸维护便捷的特点，而且还具备摄像装置的保护以及除潮除雾功能。观察窗为平面镜片的材质，但不仅限于此，其还能够是其他透明硬质材料。

在一些具体实施方式中，还包括：

单向阀组件，其设置于所述壳体的端部，其能够用于所述内腔室内的水气的排出。

由此，本方案在下水作业前，通过利用单向阀组件的向内截止、向外导通的功能，预先通过单向阀组件对内腔室进行抽真空式的排空气处理，以确保内腔室的内部处于较低湿度的状态，以防止观察窗出现潮湿雾化，进而提高摄像装置所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度。

在一些具体实施方式中，所述壳体上远离所述第一安装开口的端部开设有第二安装开口，所述单向阀组件可装拆式设置于所述第二安装开口。

由此，本方案的单向阀组件采用可装拆式结构设置于壳体上，其能够便于组装以及日后的维护。

在一些具体实施方式中，所述壳体的侧壁上设有目部凸起，所述目部凸起具有第二安装开口，所述第二安装开口上可装拆式设有压紧盖，所述观察窗设置于所述压紧盖。

由此，压紧盖通过螺栓副可装拆式固定于目部凸起；由于壳体为金属材质，观察窗为透明材质，因此本方案提供了一种观察窗在壳体上设置的具体实施方式。

在一些具体实施方式中，所述端盖组件包括：

盖体，其插设于所述第一安装开口；

第一密封组件，其设置于所述盖体与所述内腔室的连接处；

第一锁紧件，其穿设于所述盖体与所述壳体，其能够将所述盖体与所述壳体可装拆式锁定于一体。

由此，本方案提供了一种端盖组件的具体结构，其通过采用密封结构简单可靠的第一密封组件，使得本方案可在深水环境长时间、可靠地使用；壳体上布置有第一安装开口的端部设有外环凸起，第一锁紧件为螺栓副，其穿过盖体后螺纹连接于壳体的外环凸起；通过第一锁紧件便可实现盖体的安装拆卸。第一密封组件采用轴向以及端面呈“O”型圈密封圈结构的密封形式，其具有密封结构简单可靠、且能够方便配合不同材质和壁厚参数的壳体，以实现在不同水深环境中长时间可靠使用的目的。

在一些具体实施方式中，所述盖体包括：

端盖部，其盖合于所述第一安装开口；

筒体部，其与所述端盖部成一体，其穿过所述第一安装开口后插设于所述内腔室；

所述筒体部的侧壁开设有密封槽，所述第一密封组件设置于所述密封槽内。

由此，本方案提供了一种盖体的具体结构，其具有便于生产制造、且能够实现内腔室密封功能的结构特点。

在一些具体实施方式中，还包括摄像装置，其设置于所述内腔室，其能够通过所述观察窗进行图像信息采集。

由此，本方案提供了一种具体的应用环境，摄像装置的摄像头组件采用索尼IMX219传感器，HDMI视频采集模块采用东芝TC358743XBG芯片，主控板内置小型树莓派CM4核心板，其尺寸小巧、便于紧凑布局，因此组装后的一种水下双目相机结构整体结构体积较小，其能够利于水下机器人的搭载。

在一些具体实施方式中，还包括电连接组件，其穿设于所述端盖组件，其与所述摄像装置电连接，其用于所述摄像装置与外界设备的连接；

第二密封组件，其套设于所述电连接组件，其将所述电连接组件与所述端盖组件的连接处密封。

由此，本方案提供了一种摄像装置与外界设备电连接所需的具体实施方式，其还能够通过第二密封组件以保证内腔室的密封性。

在一些具体实施方式中，还包括定位组件，其一端可装拆式连接于所述摄像装置，其另一端可装拆式连接于所述端盖组件，其能够用于所述摄像装置的固定及定位。

由此，本方案提供了一种与摄像装置相适配的定位结构。

在一些具体实施方式中，所述定位组件包括：

第一定位部，其可装拆式连接于所述摄像装置内；

第二定位部，其与所述第一定位部成一体，其可装拆式连接于所述端盖组件。

由此，本方案提供了一种定位组件的具体结构构造，第一定位部与第二定位部连接后呈L型，其能够使摄像装置更好地固定在内腔室。

在一些具体实施方式中，还包括连接座，其设置于所述内腔室内，其抵接于所述摄像装置，其用于保护所述摄像装置。

所述定位组件包括：

第二锁紧件，其穿设于所述第二定位部、所述摄像装置、所述连接座，其能够将所述第二定位部、所述摄像装置、所述连接座可装拆式锁定于一体。

由此，连接座紧贴内腔室的侧壁，其能够避免作为双目相机的摄像装置的主控电路模块在遇到外界撞击时因为震荡而发生损坏；其次，本方案的第二锁紧件能够同时将第二定位部、摄像装置、连接座锁定成一体，进而提高对摄像装置的保护作用。

综上所述，在本方案具有良好的密封作用基础上，本方案提供了一种能够除雾的水下双目相机结构，其能够使自身内部保持较低的湿度，既可为内部的电子部件提供良好的工作环境，还能够使观察窗上不容易受潮起雾，以保证摄像装置所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度；其次；本方案的端盖组件采用可装拆式的安装方式，既可便于组装，还可便于后续除湿装置以及摄像装置的维护。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图；

图2是实施例一的另一视角的结构示意图；

图3是实施例一没有设置除湿装置时的结构示意图；

图4是图3中A-A面的剖视图；

图5是图4中A处的放大图；

图6是图4中B处的放大图；

图7是实施例一中设置有除湿装置的局部剖视图；

图8是实施例一中连接座的结构示意图；

图9是实施例一中定位组件的结构示意图；

图10是实施例一中盖体的结构示意图。

附图标记：2、壳体；21、内腔室；22、第一安装开口；23、目部凸起；231、第二安装开口；232、压紧盖；233、观察窗；3、除湿装置；4、端盖组件；41、盖体；410、安装通孔；411、端盖部；412、筒体部；412a、密封槽；42、第一密封组件；43、第一锁紧件；5、单向阀组件；6、电连接组件；60、第二密封组件；601、垫片；602、压紧螺母；7、摄像装置；8、定位组件；81、第一定位部；82、第二定位部；83、第二锁紧件；9、连接座；11、安装架；12、喉箍。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

一种水下双目相机结构，如图1至图10所示，包括：壳体2、除湿装置3、端盖组件4、单向阀组件5、电连接组件6、摄像装置7、定位组件8、连接座9、安装架11，具体如下：

壳体2，其具有内腔室21和第一安装开口22，第一安装开口22延伸至内腔室21；壳体2的材质为铝合金材质、钛合金材质、不锈钢材质的任一种，其中铝合金材质需要表面阳极化处理，但不仅限于此，壳体2的材质还能够是本领域其他的金属。

观察窗233，其设置于壳体2的外壁且连通至内腔室21，其能够用于摄像装置7的信息采集；具体地，壳体2的侧壁上设有两个目部凸起23，每个目部凸起23具有第二安装开口231，第二安装开口231上可装拆式设有压紧盖232，观察窗233设置于压紧盖232。压紧盖232通过螺栓副可装拆式固定于目部凸起23。

在本实施例中，观察窗233为平面镜片的材质，但不仅限于此，其还能够是其他透明硬质材料。观察窗233的平面镜片具体选用蓝宝石平面表镜，其硬度仅次于钻石，且具有抗磨损和防蚀效果，其能够对摄像装置7提供保护功能；蓝宝石平面表镜作为表镜行业的标准件，有多种直径和厚度规格可选，成本较低；而且蓝宝石平面镜片表面不易雾化；由于壳体2为金属材质，观察窗233为透明材质，因此本方案提供了一种观察窗233在壳体2上设置的具体实施方式。

如图7所示，除湿装置3，其设置于内腔室21；在本实施例中，除湿装置3为封装好的干燥剂，但不仅限于此，其还能够是本领域常用的微型除湿设备。

端盖组件4，其可装拆式设置于第一安装开口22，其能够用于除湿装置3的安装和维护。

单向阀组件5，其设置于壳体2的端部，其能够用于内腔室21内的水气的排出。具体地，壳体2上远离第一安装开口22的端部开设有第二安装开口231，单向阀组件5可装拆式设置于第二安装开口231。

由此，本方案在下水作业前，通过利用单向阀组件5的向内截止、向外导通的功能，预先通过单向阀组件5对内腔室21进行抽真空式的排空气处理，以确保内腔室21的内部处于较低湿度的状态，以防止观察窗233出现潮湿雾化，进而提高摄像装置7所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度。本方案的单向阀组件5采用可装拆式结构设置于壳体2上，其能够便于组装以及日后的维护。

端盖组件4包括：盖体41、第一密封组件42、第一锁紧件43，具体如下：

盖体41，其插设于第一安装开口22；第一密封组件42，其设置于盖体41与内腔室21的连接处；第一锁紧件43，其穿设于盖体41与壳体2，其能够将盖体41与壳体2可装拆式锁定于一体，其数量为若干个且绕着盖体41的中心轴均布，其具体数量为四个，但不仅限于此，其数量还能够是六个、八个、十个等。

由此，本方案提供了一种端盖组件4的具体结构，其通过采用密封结构简单可靠的第一密封组件42，使得本方案可在深水环境长时间、可靠地使用；壳体2上布置有第一安装开口22的端部设有外环凸起，第一锁紧件43为螺栓副，其穿过盖体41后螺纹连接于壳体2的外环凸起；通过第一锁紧件43便可实现盖体41的安装拆卸。第一密封组件42采用轴向以及端面呈“O”型圈密封圈结构的密封形式，其具有密封结构简单可靠、且能够方便配合不同材质和壁厚参数的壳体2，以实现在不同水深环境中长时间可靠使用的目的。

盖体41包括：端盖部411和筒体部412，具体如下：

如图10所示，端盖部411，其盖合于第一安装开口22；筒体部412，其与端盖部411成一体，其穿过第一安装开口22后插设于内腔室21；筒体部412的侧壁开设有密封槽412a，第一密封组件42设置于密封槽412a内。密封槽412a的数量为若干圈，其沿着筒体部412的外壁均布，在实施例中，密封圈的数量为两圈，但不仅限于此，其还能够是一圈、三圈、四圈等。

由此，本方案提供了一种盖体41的具体结构，其具有便于生产制造、且能够实现内腔室21密封功能的结构特点；

摄像装置7，其设置于内腔室21，其能够通过观察窗233进行图像信息采集。

由此，本方案提供了一种具体的应用环境，摄像装置7的摄像头组件采用索尼IMX219传感器，HDMI视频采集模块采用东芝TC358743XBG芯片，主控板内置小型树莓派CM4核心板，其尺寸小巧、便于紧凑布局，因此组装后的一种水下双目相机结构整体结构体积较小，其能够利于水下机器人的搭载。作为水下双目相机的摄像装置7作为独立模块，其具有体积小、易搭载、安装位置灵活的特点。通过端盖部411的拆卸，其方便取出或更换摄像装置7的主控板上的TF内存卡，由此可见，本方案具有操作方便、安装拆卸维护便捷的特点。

电连接组件6穿设于端盖组件4的盖体41；具体地，盖体41上开设有安装通孔410，安装通孔410的内径略大于电连接组件6的外径；在本实施例中，电连接组件6为水密接插组件，但不仅限于此，其还能够是本领域其他常见的电缆件，例如可供电和以太网复合功能的13芯线缆。

如图4和图5所示，电连接组件6与摄像装置7电连接，其用于摄像装置7与外界设备(水下机器人的主控系统)的连接；第二密封组件60，其套设于电连接组件6，其将电连接组件6与盖体41的连接处密封。第二密封组件60为轴向以及端面呈“O”型圈密封圈结构。

由此，本方案提供了一种摄像装置7与外界设备电连接所需的具体实施方式，其还能够通过第二密封组件60以保证内腔室21的密封性。第二密封组件60包括压紧螺母602和垫片601，垫片601和压紧螺母602套设于电连接组件6靠近内腔室21的一端上，压紧螺母602将垫片601压紧于电连接组件6与安装通孔410的连接处，以便于进一步提高内腔室21的密封性。

定位组件8，其一端可装拆式连接于摄像装置7，其另一端可装拆式连接于端盖组件4，其能够用于摄像装置7的固定及定位。由此，本方案提供了一种与摄像装置7相适配的定位结构。

具体地，如图9所示，定位组件8包括：第一定位部81、第二定位部82、第二锁紧件83，具体如下：

第一定位部81，其可装拆式连接于摄像装置7内；第二定位部82，其与第一定位部81成一体，其可装拆式连接于端盖组件4。第二定位部82上开设有可供电连接组件6穿过的通孔。由此，本方案提供了一种定位组件8的具体结构构造，第一定位部81与第二定位部82连接后整体呈L型，其能够使摄像装置7更好地固定在内腔室21。

如图8所示，连接座9，其设置于内腔室21内，其抵接于摄像装置7，其用于保护摄像装置7。如图6所示，第二锁紧件83，其穿设于第二定位部82、摄像装置7、连接座9，其能够将第二定位部82、摄像装置7、连接座9可装拆式锁定于一体；同理地，第二锁紧件83为螺栓副，其数量为若干个。

在本实施例中，由于连接座9紧贴内腔室21的侧壁，其能够避免作为双目相机的摄像装置7的主控电路模块在遇到外界撞击时因为震荡而发生损坏；其次，本方案的第二锁紧件83能够同时将第二定位部82、摄像装置7、连接座9锁定成一体，进而提高对摄像装置7的保护作用。

优选地，如图1和图2所示，壳体2的外侧可装拆式设置有安装架11，壳体2与安装架11之间采用喉箍12进行锁紧定位，通过喉箍12的松紧可自由调整两者间的夹角位置关系；安装架11以多种位置形式固定在水下机器人或者其它海洋装备上。

现有技术存在的问题及本方案对应的有益效果

(1)现有技术并未充分考虑壳体2在水下的密封结构，双目相机作为水下机器人设备，其密封结构设计的好坏，决定其在深水是否能可靠应用。

由此，本方案提供了一种具有良好密封作用的结构。

(2)考虑到现有双目相机的内部结构设置有活动部件，如齿轮、丝杠等，不可避免会增加动密封结构设计，降低双目相机结构使用寿命，同时结构系统复杂也不便于拆装维修，增加了设计和维修成本；

由此，在本方案具有良好的密封作用基础上，本方案提供了一种能够除雾的水下双目相机结构，其能够使自身内部保持较低的湿度，既可为内部的电子部件提供良好的工作环境，还能够使观察窗233上不容易受潮起雾，以保证摄像装置7所拍摄的视频图像信息数据具有较高的清晰度；其次；本方案的端盖组件4采用可装拆式的安装方式，既可便于组装，还可便于后续除湿装置3以及摄像装置7的维护。

(3)考虑到现有技术提到的水下双目相机内安装除潮除雾装置，由于其结构系统过于复杂，因此其应用效果可靠性会对应降低，其次该现有技术也不便于拆装维修，复杂的机构既增加了设计的成本还增加了维修成本，其还会造成水下双目相机的壳体2体积增大问题。

由此，本方案的内部整体结构布局简单清晰、模块化程度高，因此能够便于组装和维护时的拆卸。而且本一种水下双目相机结构具有体积小巧、搭载方式以及位置灵活多样、操作方便、安装拆卸维护便捷的特点，而且还具备摄像装置7的保护以及除潮除雾功能。本方案选择蓝宝石平面表镜的基础上，再加上单向阀组件5的下水前预抽真空、以及预填充干燥剂(除湿装置3)的两种除潮除雾措施，其能够有力地保障水下双目相机(摄像装置7)的视频图像采集质量，本方案与现有技术中复杂的除潮除湿装置3的方式相比，本发明更加简单可靠。

实施例二

实施例二为应用有如实施例一所描述的一种水下双目相机结构的水下机器人，水下机器人包括机器主体、主控系统以及可活动的手部，一种水下双目相机结构设置于水下机器人的手部上，一种水下双目相机结构中的摄像装置7通过电连接组件6与水下机器人的主控系统电性连接，摄像装置7将其所获取的图像信息数据传输至主控系统中。

具体地，实施例二还包括转接板(图中未标示)，壳体2的外壁设有螺纹安装孔(图中未标示)，通过螺钉穿过转接板后螺纹锁定于螺纹安装孔内，以将一种水下双目相机结构与水下机器人的手部固定。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种水下双目相机结构，其特征在于，包括：

壳体，其具有内腔室和第一安装开口，所述第一安装开口延伸至所述内腔室；

观察窗，其设置于壳体的外壁且连通至所述内腔室，其能够用于摄像装置的信息采集；

除湿装置，其设置于所述内腔室；

端盖组件，其可装拆式设置于所述第一安装开口，其能够用于所述除湿装置的安装和维护；

摄像装置，其设置于所述内腔室，其能够通过所述观察窗进行图像信息采集；

定位组件，其一端可装拆式连接于所述摄像装置，其另一端可装拆式连接于所述端盖组件，其能够用于所述摄像装置的固定及定位；

连接座，其紧贴设置于所述内腔室的侧壁，其抵接于所述摄像装置，其用于保护所述摄像装置；

所述定位组件包括：

第一定位部，其可装拆式连接于所述摄像装置内；

第二定位部，其与所述第一定位部成一体，其可装拆式连接于所述端盖组件；

第二锁紧件，其穿设于所述第二定位部、所述摄像装置、所述连接座，其能够将所述第二定位部、所述摄像装置、所述连接座可装拆式锁定于一体。

2.根据权利要求1所述的一种水下双目相机结构，其特征在于，还包括：

单向阀组件，其设置于所述壳体的端部，其能够用于所述内腔室内的水气的排出。

3.根据权利要求1所述的一种水下双目相机结构，其特征在于，所述壳体的侧壁上设有目部凸起，所述目部凸起具有第二安装开口，所述第二安装开口上可装拆式设有压紧盖，所述观察窗设置于所述压紧盖上。

4.根据权利要求1所述的一种水下双目相机结构，其特征在于，所述端盖组件包括：

盖体，其插设于所述第一安装开口；

第一密封组件，其设置于所述盖体与所述内腔室的连接处；

第一锁紧件，其穿设于所述盖体与所述壳体，其能够将所述盖体与所述壳体可装拆式锁定于一体。

5.根据权利要求4所述的一种水下双目相机结构，其特征在于，所述盖体包括：

端盖部，其盖合于所述第一安装开口；

筒体部，其与所述端盖部成一体，其穿过所述第一安装开口后插设于所述内腔室；

所述筒体部的侧壁开设有密封槽，所述第一密封组件设置于所述密封槽内。

6.根据权利要求1所述的一种水下双目相机结构，其特征在于，还包括电连接组件，其穿设于所述端盖组件，其与所述摄像装置电连接，其用于所述摄像装置与外界设备的连接；

第二密封组件，其套设于所述电连接组件，其将所述电连接组件与所述端盖组件的连接处密封。

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