CN115183112B - 一种烘缸流道同步流形拍摄装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烘缸流道同步流形拍摄装置及方法，装置包括：支架，烘缸流道转动设置在支架上，支架上设置有触发片；摄像架，转动设置在支架上，摄像架与烘缸流道正对且与烘缸流道同步转动；摄像架包括安装架，安装架上设置有多个摄像头，多个摄像头用于拍摄整个烘缸流道的图像；设备架，与摄像架连接且同步转动，设备架上设置有控制单元和电源模块，电源模块用于提供电源；摄像架上设置有与其同步转动的光电开关，光电开关转动至与触发片正对的位置时产生触发信号，控制单元在触发信号的控制下控制摄像头拍摄烘缸流道的图像。本发明采用可随流道同步旋转的小型高速摄像头和卡片电脑，实现对流道的同步、多点、任意角度拍摄功能。

Description

一种烘缸流道同步流形拍摄装置及方法

技术领域

本发明涉及造纸设备技术领域，特别涉及一种烘缸流道同步流形拍摄装置及方法。

背景技术

多通道烘缸是一种新型的纸机干燥设备，其干燥效率相比传统纸机烘缸有很大的提升。为了更好的研究多通道烘缸的传热特性，提升多通道烘缸的换热效率，需要对旋转状态下烘缸流道内的流形进行研究，即对绕与流道流向平行的轴进行旋转的流道内二相流形进行拍摄。

现阶段对二相流流形的拍摄方式大部分都是静态的，即流道位置固定保持不变或做小范围非旋转运动，高速拍摄设备位置固定保持不变，拍摄设备与图像处理与存储设备之间通过有线连接，少数则使用高速摄像机与流道同步旋转进行拍摄。对于已公开的流形拍摄相关专利中，专利申请号为201410675989.6，名称为“一种模拟烘缸旋转冷凝测试装置及方法”的专利使用的流形拍摄方案，为高速摄像机固定于旋转盘上跟随拍摄，该发明采用的拍摄方案可与流道旋转同步，但每次只能拍摄同一个位置的流形，无法对整个流道的流形进行同步拍摄。同时，高速摄像机体型、质量较大，伴随实验台转动风险较大，且采用有线供电和信号传输，旋转时的接线问题较难解决。专利申请号为201910913893.1，名称为“一种旋转状态下模拟多通道烘缸传热测试系统”的专利使用的流形拍摄方式，为摄像机固定的状态下，抓拍旋转经过摄像机视界的流道中的流形，该发明采用的拍摄方案可以拍摄旋转至固定位置时流道内的流形情况，但无法做到拍摄任意旋转角度下的流道内流形情况。而且，该方案只能对拍摄窗口向外的流道流形进行拍摄，对于拍摄窗口为其他方向的流道流形则较难实现。

发明内容

本发明实施例提供了一种烘缸流道同步流形拍摄装置及方法，用以解决现有技术中拍摄装置无法对整个流道的流形进行同步拍摄、高速摄像机伴随实验台转动风险较大且接线问题难以解决、以及无法拍摄任意旋转角度下的流道内流形情况的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种烘缸流道同步流形拍摄装置，包括：

支架，烘缸流道转动设置在支架上，支架上设置有触发片；

摄像架，转动设置在支架上，摄像架与烘缸流道正对且与烘缸流道同步转动；

摄像架包括安装架，安装架上设置有多个摄像头，摄像头朝向烘缸流道，多个摄像头用于拍摄整个烘缸流道的图像；

设备架，与摄像架连接且同步转动，设备架上设置有控制单元和电源模块，电源模块用于提供电源；摄像架上设置有与其同步转动的光电开关，光电开关转动至与触发片正对的位置时产生触发信号，控制单元在触发信号的控制下控制摄像头拍摄烘缸流道的图像。

另一方面，本发明实施例提供了一种烘缸流道同步流形拍摄方法，包括：

将烘缸流道转动设置在支架上，并在支架上设置触发片；

将摄像架转动设置在支架上，使摄像架与烘缸流道正对且与烘缸流道同步转动；摄像架包括安装架，安装架上设置有多个摄像头，摄像头朝向烘缸流道，多个摄像头用于拍摄整个烘缸流道的图像；

将设备架转动设置在支架上，设备架与摄像架连接且同步转动，设备架上设置有控制单元和电源模块，电源模块用于提供电源；摄像架上设置有与其同步转动的光电开关，光电开关转动至与触发片正对的位置时产生触发信号，控制单元在触发信号的控制下控制摄像头拍摄烘缸流道的图像。

本发明中的一种烘缸流道同步流形拍摄装置及方法，具有以下优点：

1、可以拍摄旋转状态下多通道烘缸流道的流形，抓拍图片清晰。

2、拍摄位置完全随触发片的位置而定，可以拍摄旋转中360度任意位置的流道流形。

3、由多台摄像头同步进行拍摄，视界可覆盖整个流道，能够对整个流道的流形进行拍摄。

4、全系统仅需电池包即可提供所需供电，无需高速摄像机的AC220V供电，更节能安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种烘缸流道同步流形拍摄装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的触发片的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的摄像架的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的摄像架的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种烘缸流道同步流形拍摄装置中各个部分的电连接示意图；

附图标记说明：100-主轴，110-支架，111-触发片，200-连接板，210-光电开关，300-摄像架，301-安装架，302-安装板，303-摄像头，304-照明单元，310-设备架，311-控制单元，312-电源模块，313-USB扩展坞，400-烘缸流道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1-5为本发明实施例提供的一种烘缸流道同步流形拍摄装置的结构示意图。本发明实施例提供了一种烘缸流道同步流形拍摄装置，包括：

支架110，烘缸流道400转动设置在支架110上，支架110上设置有触发片111；

摄像架300，转动设置在支架110上，摄像架300与烘缸流道400正对且与烘缸流道400同步转动；

摄像架300包括安装架301，安装架301上设置有多个摄像头303，摄像头303朝向烘缸流道400，多个摄像头303用于拍摄整个烘缸流道400的图像；

设备架310，与摄像架300连接且同步转动，设备架310上设置有控制单元311和电源模块312，电源模块312用于提供电源；摄像架300上设置有与其同步转动的光电开关210，光电开关210转动至与触发片111正对的位置时产生触发信号，控制单元311在触发信号的控制下控制摄像头303拍摄烘缸流道400的图像。

示例性地，支架110可以采用柱状或三角状的结构，其底部可以设置底板，用于保持稳定。控制单元311可以采用树莓派或单片机，采用树莓派时可以使用树莓派B型卡片电脑。该树莓派预先烧录好开源的树莓派专用Debian系统，并装有所有设备所需驱动，存储空间内存有预先编辑好的用于控制的Python文件和Linux批处理文件，通过自带的GPIO端口供电并获取输入信号，通过USB接口输出控制指令并接收拍摄图像，图像信息被保存至本地存储空间或外置存储设备，工作电压为DC 5V。

在实际工作中，控制单元311接收到触发信号后，Python控制程序根据当前旋转的圈数判断是否需要拍照，如果需要，则通过启动fswebcam程序发出拍摄信号，拍摄信号经USB接口传输至每个摄像头303，摄像头303执行完拍摄任务后，图像信息经USB接口回传至控制单元311，Python控制程序将每个摄像头303拍摄的图像分别编号后保存于预先设定好的本地存储空间内，并登记拍摄的时间等相关信息。

在本发明的实施例中，支架110上转动设置有主轴100，主轴100在靠近两端的位置分别设置有连接板200，摄像架300和烘缸流道400设置在两个连接板200之间。

具体地，可以在两个支架110的顶端分别设置轴承，主轴100的两端分别插接在两个轴承中即可实现主轴100的转动。进一步地，可以在主轴100的一端设置驱动皮带轮，并在底板上设置电机，通过电机带动驱动皮带轮转动，进而使主轴100转动。连接板200也可以采用支杆或平板状结构。

在一种可能的实施例中，安装架301上设置有安装板302，摄像头303设置在安装板302上；安装板302在朝向烘缸流道400的侧面上还设置有照明单元304。

示例性地，安装架301为n型结构，其顶部水平部分上开设有条状的摄像孔，该摄像孔沿安装架301的长度方向设置。该摄像孔上可以设置多个安装板302，每个安装板302上均可以开设安装孔，该安装孔与摄像头303的大小相当，摄像头303即设置在该安装孔中，且朝向烘缸流道400。具体地，安装架301在顶部水平部分上靠近摄像孔的位置设置有条状的滑孔，安装板302通过螺钉安装在该滑孔中，采用条状的滑孔方便调整摄像头303在安装架301上的位置。

摄像头303可以采用最高帧率为240fps的KS1A293型高速工业USB摄像头，摄像头彼此相隔一定距离安装于安装架301上，镜头正对烘缸流道400的透明壁面以拍摄通道内流形，其通过USB接口接收拍摄信号并回传拍摄的图像。照明单元304可以采用LED灯带，其设置在安装板302的底面上，即朝向烘缸流道400的侧面上，且照明单元304至少设置两个，两个照明单元304分别设置在摄像头303的两侧，其位置保证发出的灯光不会被烘缸流道400透明壁面直接镜面反射至摄像头303，提升拍摄亮度的同时保证画面的清晰度，工作电压为DC12V。

在一种可能的实施例中，光电开关210设置在连接板200朝向支架110的侧面上，触发片111设置在支架110朝向连接板200的侧面上，且触发片111与主轴100之间的距离和光电开关210与主轴100之间的距离相等。

示例性地，光电开关210为U型结构，其具体型号为EE-SX672WR，触发片111具有突出部，触发片111可以按照拍摄位置的需要在支架110上设置多个，当光电开关210随着连接板200转动至与触发片111正对的位置时，触发片111的突出部插入至光电开关210中，使光电开关210发出的光被挡住，此时光电开关210即可产生低电平的触发信号。

在一种可能的实施例中，摄像架300至少包括一组，一组中的两个摄像架300之间连接有设备架310。

示例性地，设备架310可以设置在两个摄像架300的同一侧，不但方便摄像架300和设备架310上器件的连接，也可以使设备架310处在主轴100的一侧，不影响主轴100的安装。

在一种可能的实施例中，还包括触摸显示器，触摸显示器用于显示当前的状态信息。

示例性地，触摸显示器显示的状态信息包括当前装置的状态信息，还包括控制单元中软件程序的状态信息。触摸显示器可以采用7英寸的电容触摸屏，其通过HDMI接口与控制单元311连接，用于传输图像信息，并通过USB接口与控制单元311连接，用于在拍摄工作不执行时供电并传输触控信息。

在一种可能的实施例中，还包括USB扩展坞313，USB扩展坞313与控制单元311以及多个摄像头303均电连接。

示例性地，USB扩展坞313具体为ORICO-H4928有源型USB扩展坞，用于解决树莓派的USB接口数量较少的问题，便于同时连接触摸显示器的USB控制线、摄像头303、扩展存储设备等设备，而且扩展坞有源，可以防止控制单元311板载USB接口供电不足。USB扩展坞313具有电源接口和多个USB接口，电源接口可以与电源模块312的电源输出端连接，而控制单元311以及多个摄像头303则可以与USB接口连接。

在本发明的实施例中，还包括无线通信单元，其型号为RTL8188CUS，该无线通信单元也与USB扩展坞313的一个USB接口连接，以使控制单元311将拍摄的图像通过无线通信的方式发送给外部存储设备。

在一种可能的实施例中，电源模块312为由多个18650电池焊接形成的电池包。

示例性地，该电池包由六节18650电池焊接包装而成，主要为整个拍摄装置进行供电，电池包额定供电电压为DC 12V。

在一种可能的实施例中，还包括DC降压单元，用于将电源模块312输出的电压进行降压处理后提供给控制单元311。

示例性地，电源模块312输出的电压为DC 12V，而控制单元311需要的电压为DC5V，因此需要DC降压单元将12V直流电转换为5V直流电，使控制单元311能够正常工作。同时，电源模块312输出的DC 12V电源可以直接提供给USB扩展坞313和照明单元304。

本发明实施例还提供了一种烘缸流道同步流形拍摄方法，该方法包括以下步骤：

将烘缸流道400转动设置在支架110上，并在支架110上设置触发片111；

将摄像架300转动设置在支架110上，使摄像架300与烘缸流道400正对且与烘缸流道400同步转动；摄像架300包括安装架301，安装架301上设置有多个摄像头303，摄像头303朝向烘缸流道400，多个摄像头303用于拍摄整个烘缸流道400的图像；

将设备架310转动设置在支架110上，设备架310与摄像架300连接且同步转动，设备架310上设置有控制单元311和电源模块312，电源模块312用于提供电源；摄像架300上设置有与其同步转动的光电开关210，光电开关210转动至与触发片111正对的位置时产生触发信号，控制单元311在触发信号的控制下控制摄像头303拍摄烘缸流道400的图像。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种烘缸流道同步流形拍摄装置，其特征在于，包括：

支架（110），烘缸流道（400）转动设置在所述支架（110）上，所述支架（110）上设置有触发片（111）；

摄像架（300），转动设置在所述支架（110）上，所述摄像架（300）与烘缸流道（400）正对且与烘缸流道（400）同步转动；

所述摄像架（300）包括安装架（301），所述安装架（301）上设置有多个摄像头（303），所述摄像头（303）朝向烘缸流道（400），多个所述摄像头（303）用于拍摄整个烘缸流道（400）的图像；

设备架（310），与所述摄像架（300）连接且同步转动，所述设备架（310）上设置有控制单元（311）和电源模块（312），所述电源模块（312）用于提供电源；所述摄像架（300）上设置有与其同步转动的光电开关（210），所述光电开关（210）转动至与所述触发片（111）正对的位置时产生触发信号，所述控制单元（311）在所述触发信号的控制下控制所述摄像头（303）拍摄烘缸流道（400）的图像，拍摄过程中拍摄位置随所述触发片（111）的位置而定，以拍摄旋转中360度任意位置的所述烘缸流道（400）的图像；

所述支架（110）上转动设置有主轴（100），所述主轴（100）在靠近两端的位置分别设置有连接板（200），所述摄像架（300）和烘缸流道（400）设置在两个所述连接板（200）之间；

所述光电开关（210）设置在所述连接板（200）朝向所述支架（110）的侧面上，所述触发片（111）设置在所述支架（110）朝向所述连接板（200）的侧面上，且所述触发片（111）与所述主轴（100）之间的距离和所述光电开关（210）与所述主轴（100）之间的距离相等；

所述光电开关（210）为U型结构，所述触发片（111）具有突出部，当所述光电开关（210）随着连接板（200）转动至与所述触发片（111）正对的位置时，所述触发片（111）的突出部插入至所述光电开关（210）中，所述光电开关（210）产生所述触发信号。

2.根据权利要求1所述的一种烘缸流道同步流形拍摄装置，其特征在于，所述安装架（301）上设置有安装板（302），所述摄像头（303）设置在所述安装板（302）上；

所述安装板（302）在朝向烘缸流道（400）的侧面上还设置有照明单元（304）。

3.根据权利要求1所述的一种烘缸流道同步流形拍摄装置，其特征在于，所述摄像架（300）至少包括一组，一组中的两个所述摄像架（300）之间连接有所述设备架（310）。

4.根据权利要求1所述的一种烘缸流道同步流形拍摄装置，其特征在于，还包括触摸显示器，所述触摸显示器用于显示当前的状态信息。

5.根据权利要求1所述的一种烘缸流道同步流形拍摄装置，其特征在于，还包括USB扩展坞（313），所述USB扩展坞（313）与所述控制单元（311）以及多个所述摄像头（303）均电连接。

6.根据权利要求1所述的一种烘缸流道同步流形拍摄装置，其特征在于，还包括DC降压单元，用于将所述电源模块（312）输出的电压进行降压处理后提供给所述控制单元（311）。

7.应用于权利要求1-6任一项所述的一种烘缸流道同步流形拍摄装置的烘缸流道同步流形拍摄方法，其特征在于，包括：

将烘缸流道（400）转动设置在支架（110）上，并在所述支架（110）上设置触发片（111）；

将摄像架（300）转动设置在所述支架（110）上，使所述摄像架（300）与烘缸流道（400）正对且与烘缸流道（400）同步转动；所述摄像架（300）包括安装架（301），所述安装架（301）上设置有多个摄像头（303），所述摄像头（303）朝向烘缸流道（400），多个所述摄像头（303）用于拍摄整个烘缸流道（400）的图像；

将设备架（310）转动设置在所述支架（110）上，所述设备架（310）与所述摄像架（300）连接且同步转动，所述设备架（310）上设置有控制单元（311）和电源模块（312），所述电源模块（312）用于提供电源；所述摄像架（300）上设置有与其同步转动的光电开关（210），所述光电开关（210）转动至与所述触发片（111）正对的位置时产生触发信号，所述控制单元（311）在所述触发信号的控制下控制所述摄像头（303）拍摄烘缸流道（400）的图像。