专利名称：水下高速摄像机自动触发存储装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电检测技术领域，尤其涉及一种应用于深海试验装备的高速摄像机触发存储装置。
背景技术：
深海试验装备能够模拟深海高压环境，主要用于承担深潜器或是海洋工程装备的耐压结构体在深海环境下的承载能力试验。水下高速摄像机是布置于深海试验装备内的重要设备，其外壳为耐压结构件，承载压力高于深海试验装备最大设计压力。将被试的耐压结构体放置在深海试验装备内进行加压试验，当深海试验装备内部的压力高于耐压结构体的极限承载能力时，耐压结构体会发生瞬间结构失稳破坏，此时利用高速摄像机快速捕获耐 压结构体瞬时失稳破坏过程图像。有了完整的耐压结构体破坏过程的图像，就能清晰里获知耐压结构体整个失稳破坏的演变过程，对耐压结构体的设计和优化具有重要意义。高速摄像机每帧图像的分辨率优于1280X1024，拍摄频率可达到500帧/秒，即高速摄像机每秒拍摄的图像闻达500M,而闻速摄像机配置的内存卡是特殊的闻速存储卡，标配容量是4G，最多可以存储8秒的图像数据。高速摄像机在高速拍摄过程中将图像数据循环存储记录在缓存中，如果不触发存储，是不会将高速拍摄的图像存储在内存卡上的；只有当触发高速摄像机存储时，可以通过设置，将触发之前8秒的图像数据存储在内存卡上。由于耐压结构体发生瞬间失稳破坏的过程非常快，因此精确选择触发高速摄像机的时机，将破坏过程的图像完整记录下来至关重要。当前主要采用人工触发的方式，由于耐压结构体在发生瞬间失稳破坏时，深海试验装备会产生振动和声响，操作人员通过判断失稳时发生的声响，快速触发高速摄像机存储，将产生声响前几秒的图像存储至内存卡中。这种人工触发高速摄像机存储的方式受操作人员、现场环境的影响比较大，现场的其他噪声容易干扰操作人员的判断，不能准确选择触发时机，从而使失稳破坏的过程记录不完整，甚至可能产生误触发；而且不能实现无人值守。
实用新型内容鉴于耐压结构体在发生瞬间失稳破坏时，深海试验装备不仅会产生振动和声响，而且内部的压力会急剧下降的情况，本实用新型提出了一种水下高速摄像机自动触发存储装置，综合利用以上特征信息，利用多传感器技术准确判断触发时机，并自动触发高速摄像机存储图像，克服人工触发存储方式的不足。本实用新型的技术方案如下一种水下高速摄像机自动触发存储装置，包括电源电路，还包括对多传感器信息进行融合处理的微处理器，所述的微处理器的输入端分别连接压力传感器模块和加速度传感器模块，输出端分别连接RS232串行通信接口电路和TTL电平触发电路；所述TTL电平触发电路连接高速摄像机的触发存储端口 ；所述RS232串行通信接口电路连接上位机。其进一步的技术方案为所述压力传感器模块由两组压力传感器和精密电阻组成，所述的两组压力传感器安装于深海试验装备的顶部，实时监测深海试验装备内压力的变化，并经精密电阻转换为标准的电压信号输入至所述微处理器。其进一步的技术方案为所述加速度传感器模块由两组加速度传感器和电荷放大电路组成，所述的两组加速度传感器为压电式单轴加速度传感器，分别安装于深海试验装备的两侧，实时监测深海试验装备的振动幅值，所述的电荷放大电路为高输入阻抗的电荷放大器，将加速度传感器输出的微小电荷进行放大后输入至所述微处理器。本实用新型的有益技术效果是本实用新型结构简单，利用多组传感器实时获取耐压结构体进行试验时深海试验装备内的压力变化和振动状态，并传输至微处理器，微处理器对多传感器信息进行综合判断，满足触发条件时自动触发高速摄像机存储图像。本实用新型能够准确选择触发时机，自动触发高速摄像机存储图像，完整记录失稳破坏的整个过程，不受操作人员和现场环境的影响，可以实现对高速摄像机存储图像的无人值守操作。
图I是本实用新型的结构框图。图I中1、压力传感器模块；2、加速度传感器模块；3、微处理器；4、电源电路；5、RS232串行通信接口电路；6、TTL电平触发电路。图2是本实用新型的基本工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进一步说明。如图I所示，本实用新型包括电源电路4，还包括对多传感器信息进行融合处理的微处理器3，其中微处理器3的输入端分别连接压力传感器模块I和加速度传感器模块2，微处理器3的输出端分别连接RS232串行通信接口电路5和TTL电平触发电路6。RS232串行通信接口电路5用于和上位机进行通信，TTL电平触发电路6连接高速摄像机的触发存储端口。压力传感器模块I由两组压力传感器A、B和精密电阻组成，其中两组压力传感器安装于深海试验装备的顶部，实时监测深海试验装备内压力的变化，并经精密电阻转换为标准的电压信号输入至微处理器3。加速度传感器模块2由两组加速度传感器A、B和电荷放大电路组成，两组加速度传感器为压电式单轴加速度传感器，分别安装于深海试验装备的两侧，实时监测深海试验装备的振动幅值，其中电荷放大电路为高输入阻抗的电荷放大器，将加速度传感器输出的微小电荷进行放大后输入至微处理器3。如图2所示，试验前，在深海试验装备的顶部安装两组压力传感器A、B ;在深海试验装备的两侧分别安装一组加速度传感器A/B;在深海试验装备内安装高速摄像机及辅助灯光，利用水密接头将通信线从高速摄像机的触发存储端口引出至深海试验装备外，并与自动触发存储装置的TTL电平触发电路6接口可靠连接。高速摄像机的分辨率为1280X1024，拍摄频率为500FPS，4G内存，存储记录时间最多为8秒。利用上位机经RS232串行通信接口电路5对微处理器3进行初始化参数设置，主要包括压力控制阀值和振动控制阀值。其中压力控制阀值的选取依据已试验的不同体积的耐压结构体在失稳破坏时单位时间内压力下降值的统计数据；振动控制阀值的选取依据已试验的不同体积的耐压结构体在失稳破坏时深海试验装备的振动阀值的统计数据。因此需要根据参加试验的耐压结构体的体积参数选择合适的控制阀值，对微处理器进行设置。设置完成后，检查高速摄像机和自动触发存储装置各组成部分正常工作，开始试验。试验过程中，两组压力传感器A、B实时监测深海试验装备内的压力值并传输至微处理器3，两组振动传感器A、B实时监测深海试验装备的振动幅值并传输至微处理器3。微处理器3实时获取深海试验装备内的压力值以及深海试验装备的振动幅值，并采用多传感器信息融合处理算法对多传感器采集的信息进行融合处理和逻辑判断。多传感器信息融合处理算法由压力传感器信息处理算法、加速度传感器信息处理算法和综合逻辑判断算法组成。a、压力传感器信息处理算法利用单位时间内深海试验装备内压力的下降值作为控制量，当且仅当两组压力传感器检测的单位时间内压力下降值同时达到压力控制阀值时，则认为压力条件满足触发条件。压力控制阀值的选取依据已试验的不同体积的耐压结构体在失稳破坏时单位时间内压力下降值的统计数据，在试验前由上位 机给微处理器进行设置。b、加速度传感器信息处理算法利用深海试验装备的振动幅值作为控制量，当且仅当两组加速度传感器检测的深海试验装备的振动幅值同时达到振动控制阀值时，则认为振动条件满足触发条件。振动控制阀值的选取依据已试验的不同体积的耐压结构体在失稳破坏时深海试验装备的振动阀值的统计数据，在试验前由上位机给微处理器进行设置。C、综合逻辑判断算法，当且仅当压力条件和振动条件同时满足触发条件时，微处理器发送触发存储信号。微处理器3内部高速循环执行上述三个融合处理算法，将实时采集的多传感器数据带入到融合处理算法中进行处理。当压力条件和振动条件同时满足触发条件时，微处理器3判断此时深海试验装备内的耐压结构体发生失稳破坏，则立即发送触发存储信号，经TTL电平触发电路6传输至高速摄像机的触发存储端口，高速摄像机收到触发存储信号后立即存储触发信号前8秒的图像。试验后，将高速摄像机内存卡中存储的图像信息下载至上位机，可以利用视频播放软件慢速回放耐压结构体在深海试验装备内失稳破坏的整个演变过程。以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种水下高速摄像机自动触发存储装置，包括电源电路(4)，还包括对多传感器信息进行融合处理的微处理器(3)，其特征在于所述的微处理器(3)的输入端分别连接压力传感器模块(I)和加速度传感器模块(2)，输出端分别连接RS232串行通信接口电路(5)和TTL电平触发电路(6);所述TTL电平触发电路(6)连接高速摄像机的触发存储端口 ；所述RS232串行通信接口电路(5)连接上位机。
2.根据权利要求I所述水下高速摄像机自动触发存储装置，其特征在于所述压力传感器模块(I)由两组压力传感器和精密电阻组成，所述的两组压力传感器安装于深海试验装备的顶部，实时监测深海试验装备内压力的变化，并经精密电阻转换为标准的电压信号输入至所述微处理器(3)。
3.根据权利要求I所述水下高速摄像机自动触发存储装置，其特征在于所述加速度传感器模块(2)由两组加速度传感器和电荷放大电路组成，所述的两组加速度传感器为压电式单轴加速度传感器，分别安装于深海试验装备的两侧，实时监测深海试验装备的振动幅值，所述的电荷放大电路为高输入阻抗的电荷放大器，将加速度传感器输出的微小电荷进行放大后输入至所述微处理器(3 )。
专利摘要本实用新型公开一种水下高速摄像机自动触发存储装置，包括电源电路，还包括对多传感器信息进行融合处理的微处理器，所述的微处理器的输入端分别连接压力传感器模块和加速度传感器模块，输出端分别连接RS232串行通信接口电路和TTL电平触发电路，所述的TTL电平触发电路连接高速摄像机的触发存储端口。由于在深海试验装备内进行试验的耐压结构体在发生瞬间失稳破坏时，深海试验装备会产生振动而且内部的压力会急剧下降，本实用新型综合利用以上特征信息，利用多传感器信息融合技术准确判断触发时机，并自动触发高速摄像机存储图像，不受操作人员和现场环境的影响，可以实现对高速摄像机存储图像的无人值守操作。
文档编号H04N5/907GK202524482SQ201220128289
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者吴国庆, 杨华伟, 沈永春, 王永军 申请人:中国船舶重工集团公司第七○二研究所