CN218336217U - 一种车载式工业相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业相机技术领域，提供了一种车载式工业相机，包括工业相机镜头、第一动环、第一定环、弹簧顶针、伺服电机、第二动环、第二定环和插销；第一动环和第二动环均用于紧固在对焦环上，第一定环和第二定环均用于紧固在镜头外壳上；第一动环和第一定环上周向分布有间距相同的档位孔，弹簧顶针用于依次穿过第一动环和第一定环上的档位孔；第一动环的外周侧有齿，伺服电机的输出传动轴末端安装齿轮，齿轮与第一动环的外周侧的齿啮合；第二动环上周向分布有间距不同的对焦档位，第二定环加工有一个插销孔，插销用于依次穿过插销孔和对焦档位。提高了隧道表面病害识别的准确性。

Description

一种车载式工业相机

技术领域

本实用新型属于工业相机技术领域，具体涉及一种车载式工业相机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在公路隧道衬砌表面病害检测领域，图像获取技术特别是利用标准化高分辨率工业相机记录病害图像信息的技术手段已有较多应用。现常见的是将工业相机装置固定安装在车辆等移动搭载平台上，在进行隧道表面病害检测前根据工业相机和检测目标之间的距离调整并锁死镜头焦距。

然而，在实际检测过程中，检测目标和工业相机之间的距离是不断变化的，镜头焦距也会因检测车辆颠簸等情况而发生改变，工业相机却无法根据距离的变化等实时调整镜头焦距，且采用人工及时登顶调整焦距是不可取的，则导致检测过程中拍摄的图像清晰度较差，难以满足后期隧道病害分析处理的要求。此外，固定镜头焦距与工业相机检测过程中安装平台的位置转动和转换等技术发展趋势是不适配的。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种车载式工业相机，综合隧道病害检测设备的手动对焦和自动对焦功能，同时能够实现相机镜头焦距固定锁死，提高了隧道表面病害识别的准确性。

根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种车载式工业相机，包括工业相机镜头、自动对焦模块和手动对焦模块；所述自动对焦模块包括第一动环、第一定环、弹簧顶针和伺服电机；所述手动对焦模块包括第二动环、第二定环和插销；

所述第一动环和第二动环均用于紧固在工业相机镜头的对焦环上，所述第一定环和第二定环均用于紧固在镜头外壳上；

所述第一动环和第一定环上周向分布有间距相同的档位孔，所述弹簧顶针用于依次穿过第一动环和第一定环上的档位孔，实现工业相机镜头焦距固定锁死；

所述第一动环的外周侧有齿，所述伺服电机的输出传动轴末端安装齿轮，齿轮与第一动环的外周侧的齿啮合；

所述第二动环上周向分布有间距不同的对焦档位，所述第二定环加工有一个插销孔，所述插销用于依次穿过插销孔和对焦档位，实现工业相机镜头焦距固定锁死。

进一步地，所述档位孔的中轴线与相机镜头的中轴线平行。

进一步地，所述对焦档位的中轴线与相机镜头的中轴线垂直。

进一步地，所述对焦档位有三个，分别对应两车道公路隧道图像采集作业的两侧车道、三车道公路隧道图像采集作业的两侧车道、三车道公路隧道图像采集作业的中间车道的工业相机对焦要求。

进一步地，还包括CCD工业相机；

所述工业相机镜头安装在所述CCD工业相机上。

进一步地，还包括相机箱体和固定安装在相机箱体内底部的相机支架；

所述工业相机固定安装在相机支架的内部。

进一步地，所述相机箱体的一侧面设置有镜头孔；

所述相机镜头的末端穿过所述镜头孔。

进一步地，还包括可编程控制模块；

所述可编程控制模块包括MCU；

所述伺服电机为驱控一体式电机。

进一步地，还包括激光测距模块；

所述MCU的A\D采样端连接所述激光测距模块。

进一步地，所述MCU的信号输出端连接所述驱控一体式电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的车载式工业相机，综合隧道病害检测设备的手动对焦和自动对焦功能，采用了自动化的控制设备，同时能够实现相机镜头焦距固定锁死，提高了隧道表面病害识别的准确性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型的实施例一的一种车载式工业相机的俯视三维图；

图2是本实用新型的实施例一的自动对焦的装配图；

图3是本实用新型的实施例一的第一定环示意图；

图4是本实用新型的实施例一的相机支架结构三维图；

图5是本实用新型的实施例一的手动对焦模块的示意图；

图6是本实用新型的实施例一的第二动环的示意图；

图7是本实用新型的实施例一的第二定环的示意图；

图8是本实用新型的实施例一的手动对焦的装配图；

其中，1、工业相机；2、工业相机镜头；3、对焦模块；4、激光测距模块；5、可编程控制模块；6、相机支架；7、相机箱体；301、弹簧顶针；302、第一动环；303、第一定环；304、齿轮；305、伺服电机；306、插销孔；307、第二动环；308、第二定环；309、插销；310、对焦档位；311、第一连接孔；312、第二连接孔；313、螺丝顶针；314、对焦环；315、镜头外壳。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”“竖直”、“水平”、“向上”、“向下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固定”、“固设”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

本实施例提供了一种车载式工业相机。

如图1所示，一种车载式工业相机，包括CCD工业相机1、工业相机镜头2、对焦模块3、激光测距模块4、可编程控制模块5、相机支架6和相机箱体7。工业相机镜头2安装在CCD工业相机1上。对焦模块3具有自动对焦和手动对焦两种设计结构。

相机箱体7为长方体箱体，为便于相机箱体7的拆卸与安装，相机箱体7设置为由上下左右前后六个面可拆卸的安装构成，可以制作为钣金件，相机箱体7的六个面之间通过螺栓连接。

相机支架6固定安装在相机箱体7内底部。如图4所示，相机支架6为无顶无底的箱体；相机支架6的第一侧面的两侧边向外延伸，延伸部位开设有螺孔；相机支架6的第一侧面通过螺孔和螺丝固定在相机箱体7内底部。

工业相机1、激光测距模块4和可编程控制模块5安装在相机支架6上，并通过相机支架6整体安装在相机箱体7内，相机箱体7对整个装置部件起到保护作用，适应恶劣的检测环境。具体的，工业相机1固定安装在相机支架6的内部，激光测距模块4和可编程控制模块5均固定安装在相机支架6的外侧面。激光测距模块4和可编程控制模块5连接，激光测距模块4发射并接收激光脉冲，并实现模电转化，向可编程控制模块5传输电信号，可编程控制模块5可以接收并处理激光测距模块4的距离信号，计算获取与检测目标之间的距离信息，用于实现与检测目标之间的距离测量。

相机箱体7的一侧面设置有镜头孔和激光测距孔，相机镜头2安装在工业相机1上后，末端穿过镜头孔；激光测距模块4的末端穿过激光测距孔。

相机箱体7另一侧面设置有观测孔，工业相机1的插头指示灯、相机状态灯等对准观测孔。

如图2所示，自动对焦模块包括第一动环302、第一定环303、弹簧顶针301、伺服电机305和齿轮304。

第一动环302安装在工业相机镜头2的对焦环314的旋转部分上，旋转第一动环302可以实现相机镜头2内部对焦镜组的前后移动，完成对焦动作；第一定环303临近第一动环302安装，固定不能转动，且第一定环303比第一动环302距离相机支架6更近。第一定环303加工有周向分布的固定孔，第一定环303套设于镜头外壳315的外侧，第一定环303通过固定孔与螺丝顶针的配合紧固在镜头外壳315上。固定孔与相机镜头2的中轴线平行垂直，固定孔与档位孔的位置想交错。第一动环302和对焦环314之间采用间隙配合，具体的，第一动环302和对焦环314之间通过键连接，键与对焦环314接触一侧加工有与对焦环314相同的锯齿形状，以满足稳定啮合，第一动环302上加工有键槽。

第一动环302和第一定环303设置有档位孔，档位孔之间的间距是相同的，如图3所示，第一定环303侧面设置有档位孔，档位孔内径略大于弹簧顶针301外径，第一动环302和第一定环303上的档位孔的位置相对应，档位孔的中轴线与相机镜头2的中轴线平行；可以提前根据检测目标距离定好档位，手动转动第一动环302，设置实现调整工业相机镜头的焦距，并将弹簧顶针301依次穿过第一动环302和第一定环303上的档位孔，实现工业相机镜头焦距固定锁死。

第一动环302的外周侧有齿，伺服电机305通过螺丝固定安装在工业相机支架6的外侧面上，伺服电机305的输出传动轴末端安装齿轮304，齿轮304与第一动环302的外周侧的齿啮合。伺服电机305与可编程控制模块5连接，可编程控制模块5将焦距调整信号发送给伺服电机305，齿轮304带动第一动环302，实现工业相机镜头2基于目标距离的实时对焦。

可编程控制模块5包括MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)(控制器)，MCU单片机的A\D(analog to digital converter)采样端连接激光测距模块，MCU单片机的信号输出端与伺服电机305的伺服驱动器连接，伺服驱动器与伺服电机305的电机连接。

MCU可以为STM32单片机。

为了尽量减小该设备的体积，在满足扭矩的情况下，伺服电机305采用驱控一体式电机，自身带有1000线的增量式的编码器，可以进行闭环控制。控制器和伺服驱动器之间采用RS485Mobus-RTU协议通信，可以实时从伺服驱动器里面，读取当前电机的电流，位置等信息。因为伺服电机305带有的是增量式的编码器，无法获取开机时，电机的位置。经过多次实际的测试，实时读取电机的电流参数，把电机堵转的时候的位置作为起点。可编程控制模块5和伺服电机305工作过程描述如下：第一次开机，通过上位机软件，把运行的速度、旋转的角度、停留的时间等参数，写入控制器的FLASH。控制器每次开机，首先从FLASH中读取，各个参数。然后按照指定的方向旋转电机，同时实时的采集电机的参数，当电流超过设定的阈值时，把电机的当前位置设为零点。然后电机按照设定的参数开始旋转。可编程控制模块5和伺服电机305具有体积小、大扭矩、精度高、使用简单等特点。采用了先进的控制算法，让电机运转起来平滑高效，两级闭环控制，保证了设备的高精度和静态时的稳定。

如图5、图6、图7和图8所示，手动对焦模块包括第二动环307、第二定环308、插销309。

第二动环307上加工有周向分布的第一连接孔311，第二动环307上加工有周向分布的对焦档位310，第一连接孔311与相机支架6的距离比对焦档位310与相机支架6的距离远。对焦档位301的中轴线与相机镜头的中轴线垂直。

第二定环308包括上下两部分，上部分圆环的内径大于第二动环307的外径，下部分圆环的内径与第二动环307的内径相同，第二动环307伸入第二定环308的上部分圆环内。

第二定环308的上部分圆环上加工有一个插销孔306。第二定环308的下部分圆环上加工有周向分布的第二连接孔312。

第二动环307伸入第二定环308的上部分圆环内后，第二动环307上的所有对焦档位310与第二定环308上的插销孔306位于同一平面上，第二动环307上的第一连接孔311位于第二定环308的外侧。

第二动环307和第二定环308之间间隙配合，第二动环307套设于相机镜头2的对焦环314的的旋转部分的外侧，第二动环307通过第一连接孔311与螺丝顶针313的配合紧固在相机镜头2的对焦环314上。第二定环308的下部分圆环套设于镜头外壳315的外侧，第二定环308通过第二连接孔312与螺丝顶针313的配合紧固在镜头外壳315上。

第二动环307上的对焦档位310之间的间距与第一定环303上的档位孔之间的间距不同，对焦档位310之间的间距不同。对焦档位310有三个，分别对应三个不同的工业相机对焦要求。以常见家庭用小型SUV汽车作为车载平台，工业相机距离地面高度2.3米，根据隧道图像采集试验设定对焦档位310的三个对焦档位，即可满足车载平台对常规两车道、三车道公路隧道图像采集的工业相机对焦要求，分别为3.2米、4米、6米；对于两车道公路隧道图像采集作业，4米对焦档位即可兼顾隧道拱腰和拱顶；对于三车道公路隧道图像采集作业，在两侧车道选择3.2米对焦档位即可满足拱腰图像采集要求；在中间车道选择6米对焦档位即可满足拱顶图像采集要求。

插销309用于依次穿过插销孔306和对焦档位310，插销309用于与插销孔306和对焦档位310螺纹配合，实现工业相机镜头焦距固定锁死。

工业相机1包括相机组件、接口，可以通过专用线缆将数据传入主机，并可以实现主机远程操作。

本实施例的一种车载式工业相机，在使用时：

若需要进行自动对焦：则将相机箱体7拆开，将第一定环303通过固定孔与螺丝顶针的配合紧固在镜头外壳315上，将第一动环302紧固在工业相机镜头2的对焦环314的旋转部分上，将伺服电机305通过螺丝固定安装在工业相机支架6的外侧面上；取掉弹簧顶针301，将相机箱体7安装后，伺服电机305的传动轴的齿轮304与第一动环302外周精确啮合，激光测距模块将获得的检测目标距离信号传送给可编程控制模块，可编程控制模块对距离信号进行计算后向伺服电机发送动作指令，通过激光测距模块得到目标距离d0，并与标准检测距离dth进行比较，如果d0>dth，则发送对焦镜组的向前移动指令，反之则发送对焦镜组的向后移动指令，实现实时对焦。

若需要手动大量程粗略对焦：将相机箱体7拆开，将伺服电机305拆下，检测人员可以根据工业相机与检测目标之间距离提前确定档位，即选择合适的档位孔，通过手动转动第一动环302设置调整工业相机镜头的焦距，并将弹簧顶针301依次穿过第一动环302和第一定环303上的档位孔，固定第一动环302实现工业镜头焦距固定锁死。

若需要手动小量程固定档位对焦：将相机箱体7拆开，将伺服电机305、第一定环303和第一动环302拆下，将第二定环308通过第二连接孔312与螺丝顶针313的配合紧固在镜头外壳315上，将第二动环307伸入第二定环308的上部分圆环内，将第二动环307通过第一连接孔311与螺丝顶针313的配合紧固在相机镜头2的对焦环314上；转动第二动环307调整工业相机镜头的焦距，选择合适的对焦档位310，并将插销309依次穿过第二定环308的插销孔306和第二动环307上的对焦档位310，固定第二动环307实现工业镜头焦距固定锁死。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载式工业相机，其特征在于，包括工业相机镜头、自动对焦模块和手动对焦模块；所述自动对焦模块包括第一动环、第一定环、弹簧顶针和伺服电机；所述手动对焦模块包括第二动环、第二定环和插销；

所述第一动环和第二动环均用于紧固在工业相机镜头的对焦环上，所述第一定环和第二定环均用于紧固在镜头外壳上；

所述第一动环和第一定环上周向分布有间距相同的档位孔，所述弹簧顶针用于依次穿过第一动环和第一定环上的档位孔，实现工业相机镜头焦距固定锁死；

所述第一动环的外周侧有齿，所述伺服电机的输出传动轴末端安装齿轮，齿轮与第一动环的外周侧的齿啮合；

所述第二动环上周向分布有间距不同的对焦档位，所述第二定环加工有一个插销孔，所述插销用于依次穿过插销孔和对焦档位，实现工业相机镜头焦距固定锁死。

2.根据权利要求1所述的一种车载式工业相机，其特征在于，所述档位孔的中轴线与相机镜头的中轴线平行。

3.根据权利要求1所述的一种车载式工业相机，其特征在于，所述对焦档位的中轴线与相机镜头的中轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种车载式工业相机，其特征在于，所述对焦档位有三个，分别对应两车道公路隧道图像采集作业的两侧车道、三车道公路隧道图像采集作业的两侧车道、三车道公路隧道图像采集作业的中间车道的工业相机对焦要求。

5.根据权利要求1所述的一种车载式工业相机，其特征在于，还包括CCD工业相机；

所述工业相机镜头安装在所述CCD工业相机上。

6.根据权利要求5所述的一种车载式工业相机，其特征在于，还包括相机箱体和固定安装在相机箱体内底部的相机支架；

所述工业相机固定安装在相机支架的内部。

7.根据权利要求6所述的一种车载式工业相机，其特征在于，所述相机箱体的一侧面设置有镜头孔；

所述相机镜头的末端穿过所述镜头孔。

8.根据权利要求1所述的一种车载式工业相机，其特征在于，还包括可编程控制模块；

所述可编程控制模块包括MCU；

所述伺服电机为驱控一体式电机。

9.根据权利要求8所述的一种车载式工业相机，其特征在于，还包括激光测距模块；

所述MCU的A\D采样端连接所述激光测距模块。

10.根据权利要求8所述的一种车载式工业相机，其特征在于，所述MCU的信号输出端连接所述驱控一体式电机。

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