全方位探测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种全方位探测装置，包括：球形外壳、上支板、下支板、连接杆、图像传感器、图像传感器支架、方位传感器、信号发送器、电源、驱动机构、安装法兰、底座、以及导电滑环。本发明提供的全方位探测装置体积较小，易于携带，可以进行全方位监测，而且不易暴露，有利于对突发事件现场进行秘密监控。
【专利说明】全方位探测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及探测【技术领域】，特别涉及一种全方位探测装置。
【背景技术】
[0002]在很多特定的环境中，人们不能或不便于身临其境对感兴趣的目标和环境进行实时观测。目前对远程现场的观测和监视主要靠安装摄像机。但是安装摄像机的工作需要预先进行，在一些突发事件的现场安装摄像机为时已晚，摄像头体积较大，不仅不容易携带，不能进行全方位监测，而且容易暴露，导致监测失败。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
本发明首要解决的问题在于如何提供一种便于携带的、隐蔽的、并且可以实时进行全方位检测的探测装置。
[0004](二)技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种全方位探测装置，包括:球形外壳、上支板、下支板、连接杆、图像传感器、图像传感器支架、方位传感器、信号发送器、电源、驱动机构、安装法兰、底座、以及导电滑环，其中，所述球形外壳包括上、下半球壳，所述上、下半球壳的分界面过球心，所述上半球壳开孔便于所述图像传感器获取图像，所述上、下半球壳分别与所述上支板在球壳的内部面配合，其与所述上支板连接形成所述全方位探测装置的主要支撑结构，所述上支板上安装所述图像传感器支架和所述信号发送器，所述图像传感器支架上安装所述图像传感器和所述方位传感器，安装于所述主要支撑结构上的各组件都能随着所述主要支撑结构在所述全方位探测装置工作时进行360度旋转，所述图像传感器用于获取目标对象的图像信号，并将其转化为电信号提供给所述信号发送器，所述方位传感器用于探测所述目标对象所处的方向信息，所述信号发送器用于将转化为电信号后的图像信息以及所述方向信息进行处理，并发射出去，以实现所述图像信息和所述方向信息的远距离传输，所述下支板与所述上、下半球壳均不连接，其与所述上支板用所述连接杆连接，其一端具有所述安装法兰，所述安装法兰的上端面与所述下支板连接在一起，其下端面与所述底座之间安装有所述导电滑环，所述导电滑环用于将位于所述下半球壳内的所述电源提供的电输送到所述上半球壳内的用电设备。
[0005]优选地，所述图像传感器包括:镜头、镜筒、焦面、以及C⑶器件，其中，所述镜头位于所述镜筒内，其包括多个透镜镜片和多个压块，每一个透镜镜片均有压块定位，所述透镜镜片按尺寸由小到大，在所述镜头的长度方向上从后往前排列设置，所述镜头通过所述镜筒上的螺纹与所述焦面连接，所述CCD器件设置于所述焦面的镜头安装螺纹孔中，用于将所述镜头获取的图像信号转化为电信号输出给所述信号发送器，所述焦面两侧分别设置有安装螺纹孔，用于与所述图像传感器支架连接。
[0006]优选地，所述方位传感器为二维数字罗盘模块，其安装在安装插槽中，所述安装插槽安装在所述图像传感器支架上。
[0007]优选地，所述信号发送器包括:图像数字电路板、压缩编码电路板、以及发射电路板，其中，所述图像数字电路板用于对所述电信号进行滤波和A/D转化，所述压缩编码电路板用于把所述图像信息和所述方位信息进行压缩和编码，所述发射电路板用于将压缩和编码后的信息通过无线电信号发射出去，所述图像数字电路板、所述压缩编码电路板、以及所述发射电路板通过电路板间的支柱层叠安装在所述上支板上。
[0008]优选地，所述电源包括:电池组、充电接口、以及电源电路板，其中，所述电池组包括6块电池，平均分为两边安装在所述下支板上，所述电池用固定支架固定，并且所述电池之间用硅橡胶辅助固定，所述电池的正、负极从所述固定支架的一端伸出，通过电线将每边的电池进行首尾串联，两边的电池分别串联后再通过电线将两边并联起来；所述充电接口采用圆形DC插座，其安装在所述底座上，使得充电器的插头从所述全方位探测装置的底面插入从而对所述电池充电；所述电源电路板安装在下支板与底座之间，其电源线经过所述导电滑环给上半球壳内的用电设备供电。
[0009]优选地，所述驱动机构为直流驱动电机，并且带有齿轮减速器。
[0010]优选地，还包括:控制开关，其安装在所述全方位探测装置的底部，用于所述全方位探测装置的底面与外界接触后，启动各个组件进行工作。
[0011](三)有益效果
本发明提供的全方位探测装置体积较小，易于携带，可以进行全方位监测，而且不易暴露，有利于对突发事件现场进行秘密监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面参照附图并结合实例来进一步描述本发明。其中:
图1示出了本发明的全方位探测装置的工作示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0014]根据本发明提供的一种全方位探测装置，其主要包括:球形外壳、上支板、下支板、连接杆、图像传感器、图像传感器支架、方位传感器、信号发送器、电源、驱动机构、安装法兰、底座、以及导电滑环。
[0015]具体地，球形外壳的外径可以为090mm，为减轻重量，球形外壳的厚度可以为1mm，材料可以采用45钢，以避免所述全方位探测装置在投掷过程中，球形外壳因碰撞产生过大变形与球体内部结构在旋转时发生干涉而不能360度旋转。另外，球壳表面可以进行发黑防锈处理。为便于球形外壳的加工和球形外壳内部其它部件的安装，球形外壳分为上、下两个半球分别加工。上、下半球壳的分界面过球心，上半球壳开020mm孔便于图像传感器获取图像，同时上、下半球壳分别与上支板在球壳的内部面配合，上、下半球壳分界面附近钻M.16沉头孔，配合好后在上、下半球壳的分界面圆周分别用6个M.16沉头螺钉与上支板连接形成全方位探测装置的主要支撑结构。上支板的上面安装图像传感器支架和信号发送器，上支板采用铝合金以减轻全方位探测装置的重量，主要支撑结构外面可以用胶粘接一层5mm的缓冲外壳。
[0016]主要支撑结构和安装在主要支撑结构上的图像传感器支架和信号发送器都随着主要支撑结构在全方位探测装置工作时360度旋转，它们是全方位探测装置中的转动部分。
[0017]下支板与上、下半球壳均不连接，上支板与下支板连接用连接杆实现，上、下支板中间开孔，连接杆从中间孔穿过，连接杆自身中间开孔，一端具有安装法兰，法兰下端面与底座用螺钉把导电滑环固定在中间，连接杆法兰上端面与下支板连接在一起，底座、连接杆和下支板形成全方位探测装置中的的固定部分，带减速器的驱动电机输出轴安装一个模数为0.4、齿数为26的小齿轮,小齿轮两面分别嵌入一个轴承,两个轴承仅内环与齿轮连接，一个轴承外圈安装在下支板上，另一个轴承安装在驱动电机支架上，与小齿轮配合使用的大齿轮齿数为52个,保证转动比为2，大齿轮与上支板固定在一起，大齿轮中间开孔，安装轴承，连接杆从轴承内环穿过，轴承外圈与齿轮配合，轴承内环与连接杆配合，大齿轮内部的轴承使上支板相对连接杆径向位置固定并可以绕轴线旋转，连接杆顶部双螺母使顶套压紧大齿轮轴承的内环，同时保持与上支板端面0.05mm间隙，在小齿轮的带动下，大齿轮带动上支板绕连接杆轴向旋转，实现全方位探测装置的360度探测。
[0018]根据本发明，图像传感器可以包括:镜头、镜筒、焦面、以及CXD (Charge-coupledDevice,电荷耦合元件)器件。其中，镜筒是镜头的主要承力结构，在镜头中每一个透镜均有压块定位，透镜镜片按镜片尺寸由小到大，从后往前依次装配，经过设计后镜头的最大直径为018_，长度为19.73_。镜筒和压块均采用质量较轻的铝合金，镜头的重量为15g。
[0019]镜头安装通过镜筒上的螺纹与焦面连接，并用锁紧环进行防松，焦面的镜头安装螺纹孔中有一个CCD器件，将镜头获取的图像信号转化为电信号输出给信号发送器，焦面的重量为10g。
[0020]镜头成像的像面与CXD器件适合才能保证成像清晰，修调镜筒的后端面，当镜头拧入焦面安装螺纹孔时，镜筒的后端面与焦面的定位面接触后就能保证镜头的成像面刚好落在CXD器件上。焦面的工作电压为3V，功率为0.5W。
[0021]图像传感器安装在图像传感器支架上，图像传感器支架在图像传感器的焦面两侧各有一个安装螺纹孔，焦面与镜头的安装面与支架贴合，通过焦面侧面两个安装螺纹孔与支架实现固定，支架与上支板连接，有支架的结构形式设计确保镜头光轴与上支板图像传感器安装面呈45°。
[0022]图像传感器支架采用Imm厚的钢板成型，由于图像传感器支架外形尺寸小，Imm厚的钢板有足够的刚度保证图像传感器的位置保持不变，同时重量很轻。图像传感器支架上同时具有方位传感器的安装接口，在图像传感器支架上同时安装方位传感器是为了保证图像传感器与方位传感器的相对位置关系，图像传感器支架的重量约为Sg。
[0023]全方位探测装置不仅要清晰辨别监测目标，还要准确掌握目标所处的方位。全方位探测装置中方位传感器选用TMCD3 二维数字罗盘模块，其基本原理是通过感应地球磁场来辨别方向，该方位传感器的精度:土 2。、分辨率:0.5°、重复度:土 3°、外形尺寸仅为19mmX19mmX4.5 mm。方位传感器的工作电压为3V，功率为0.3W。
[0024]方位传感器安装在两个聚四氟乙烯的安装插槽中，通过插槽安装在图像传感器支架上，方位传感器的位置相对图像传感器的位置固定。在全方位探测装置安装调试时，调整方位传感器相对镜头初始位置后再固定，确保方位信号的准确。
[0025]图1示出了本发明的全方位探测装置的工作示意图。方位传感器获取的方向信息和图像传感器获取的图像信息一起传送至信号发送器。信号发送器将图像信息和方向信息经过压缩、编码后，用无线电波发射出去，实现图像和方向信号的远距离传输。
[0026]信号发送器由三块电路板组成，分别为图像数字电路板、压缩编码电路板、发射电路板。图像数字电路板对CCD器件输出信号进行滤波和A/D (模/数)转化，压缩编码电路板把图像信号和方位信号进行压缩和编码。发射电路板将压缩和编码的信号通过无线电信号发射出去。信号发送器分三块电路板进行设计并与其它电路板分开有利于电路的抗干扰设计。
[0027]信号发送器三块电路板通过电路板间的支柱层叠安装在上支板上，每层电路板之间的间距为10mm。发射电路板安装在顶层，电路板上有一根天线穿过上半球壳向外发射电磁波。最下一层电路为图像数字电路板。三块电路板的厚度为1mm，三块电路板距离上半球壳内部距离为2mm，图像数字电路板距离上支板安装面为5mm，为避开图像传感器及其支架，电路板的形状不规则，中间开有方孔。
[0028]信号发送器工作电压为12V，功耗约为2W。信号发送器工作电源由全方位探测装置内部的电源提供。
[0029]由于全方位探测装置体积的限制，全方位探测装置内部的电源采用高能锂离子聚合物电池。高能锂离子聚合物电池单位体积贮存的能量高，同时电池的形状可根据实际情况可进行设计。
[0030]电池规格为DLRY552035，电池的容量为370mAh，输出电压为3.7V，电池的最大输出电流为700mA，电池的外形尺寸为35mm*20mm*5.5mm。在全方位探测装置中共选用6块这种电池，电池每两块为一组并联后三组电池串联输出，输出的电压为12V,最大输出电流为
1.4A，电池最大输出功率为16.8W。
[0031]6块电池分两边，分别安装在下支板上，电池用固定支架固定，同时电池之间用硅橡胶辅助固定。电池的正、负极从固定支架的一端伸出，通过电线将电池的正、负极串联起来。两边的电池串联后再通过电线将并联起来。电池的两端与电池充电器的正、负极连接。电池固定支架采用0.4mm厚的钢板固成型，电池支架可以进行发黑防锈处理。
[0032]由于尺寸空间的限制，电池充电接口选用DC插座，充电器端选用DC插头，DC插座应选择尺寸较小的电源插座，电源插座为圆形，充电插头为针式插头，电源插安装在底座上，便于充电器的插头从底面插入对电池充电。
[0033]电池充电器选用输出电压为12V,输出电流为500mA的标准充电器,充电器本身具有输出电流和输出电压保护。
[0034]6块电池每块电池并联后串联,输出电压为12V,最大输出电流可达1.4A,但全方位探测装置内部使用的电压各不同，图像传感器、方位传感器和驱动电机使用的电压为3V，信号发送器的工作电压为12V，为了能够输出的电压为3V电压，需要对输出电压进行降压输出。
[0035]由于尺寸空间的限制，电源电路板外形尺寸设计成半圆形。电源电路板安装在下支板与底座之间，电源电路板与下板球壳之间有2_的间隙。
[0036]由于尺寸空间的限制和功能的要求，图像传感器、方位传感器和信号发送器必须放置在上半球壳内部并随上支板一起转动，而由于尺寸空间的限制，电池和驱动电机必须安装在下支板上，上支板及其固定在上支板上的图像传感器、方向传感器、信号发送器及球形外壳都必须能相对下支板360度旋转。上支板上所有器件都必须由下支板提供电源。在旋转的过程中，给上支板供电的电源线会因为旋转而扭断，电源线必须经过导电滑环给上半球壳供电。选用SRC12CN型导电滑环，该导电滑环最大可承受240V的直流电源，最大额度电流为2A，满足全方位探测装置的使用要求。
[0037]全方位探测装置中的驱动电机选用外形尺寸较小的直流驱动电机，驱动电机型号为G12F型驱动电机。驱动电机的工作电压为3V，输出转速为3000转/分，最大输出功率为
0.25W。直流驱动电机自身带有减速比为100的齿轮减速器，经过减速后驱动电机的输出转速为30转/分。
[0038]要达到全方位探测装置所需要的15转/秒，在全方位探测装置的内部还需有一级转动比为2的齿轮减速。
[0039]控制开关安装在全方位探测装置的底部，当投掷后全方位探测装置底面与地面(或其它物体)接触后，位置开关开启，全方位探测装置各个部分开始工作，位置开关可以选用微动开关。
[0040]另外，全方位探测装置内部安装了拨动开关，便于全方位探测装置电路的控制拨动。
[0041 ] 根据本发明提供的全方位探测装置具有广泛应用前景。该装置不仅可以装配特种兵部队，还可以装配给警察，主要使用方式为投掷使用。在警察解救人质现场，警察投掷全方位探测装置到犯罪现场，全方位探测装置在第一时间传回犯罪现场全方位的情况:歹徒的人数、装配、所处的位置以及现场的环境，有了对现场情况的充分了解，才能制定相应的解救方案并顺利解救人质，减少不必要的伤亡。同时，该装置在科研领域也有重要应用，在研究某些动物的生活习惯时，研究考察人员每时每刻都拿着摄像机对某种动物特别是危险动物进行跟踪拍摄时，不仅异常辛苦和非常危险，而且有考察人员在现场，难以捕捉拍摄到动物真实自然的生活习惯。使用本发明提供的全方位探测装置，可以在不被动物察觉的情况下，对动物进行的跟踪拍摄，为科学考察提供可靠地依据。
[0042]本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种全方位探测装置，其特征在于，包括:球形外壳、上支板、下支板、连接杆、图像传感器、图像传感器支架、方位传感器、信号发送器、电源、驱动机构、安装法兰、底座、以及导电滑环，其中，所述球形外壳包括上、下半球壳，所述上、下半球壳的分界面过球心，所述上半球壳开孔便于所述图像传感器获取图像，所述上、下半球壳分别与所述上支板在球壳的内部面配合，其与所述上支板连接形成所述全方位探测装置的主要支撑结构，所述上支板上安装所述图像传感器支架和所述信号发送器，所述图像传感器支架上安装所述图像传感器和所述方位传感器，安装于所述主要支撑结构上的各组件都能随着所述主要支撑结构在所述全方位探测装置工作时进行360度旋转，所述图像传感器用于获取目标对象的图像信号，并将其转化为电信号提供给所述信号发送器，所述方位传感器用于探测所述目标对象所处的方向信息，所述信号发送器用于将转化为电信号后的图像信息以及所述方向信息进行处理，并发射出去，以实现所述图像信息和所述方向信息的远距离传输，所述下支板与所述上、下半球壳均不连接，其与所述上支板用所述连接杆连接，其一端具有所述安装法兰，所述安装法兰的上端面与所述下支板连接在一起，其下端面与所述底座之间安装有所述导电滑环，所述导电滑环用于将位于所述下半球壳内的所述电源提供的电输送到所述上半球壳内的用电设备。
2.如权利要求1所述的全方位探测装置，其特征在于，所述图像传感器包括:镜头、镜筒、焦面、以及CCD器件，其中，所述镜头位于所述镜筒内，其包括多个透镜镜片和多个压块，每一个透镜镜片均有压块定位，所述透镜镜片按尺寸由小到大，在所述镜头的长度方向上从后往前排列设置，所述镜头通过所述镜筒上的螺纹与所述焦面连接，所述CCD器件设置于所述焦面的镜头安装螺纹孔中，用于将所述镜头获取的图像信号转化为电信号输出给所述信号发送器，所述焦面两侧分别设置有安装螺纹孔，用于与所述图像传感器支架连接。
3.如权利要求1所述的全方位探测装置，其特征在于:所述方位传感器为二维数字罗盘模块，其安装在安装插槽中，所述安装插槽安装在所述图像传感器支架上。
4.如权利要求1所述的全方位探测装置，其特征在于，所述信号发送器包括:图像数字电路板、压缩编码电路板、以及发射电路板，其中，所述图像数字电路板用于对所述电信号进行滤波和A/D转化，所述压缩编码电路板用于把所述图像信息和所述方位信息进行压缩和编码，所述发射电路板用于将压缩和编码后的信息通过无线电信号发射出去，所述图像数字电路板、所述压缩编码电路板、以及所述发射电路板通过电路板间的支柱层叠安装在所述上支板上。
5.如权利要求1所述的全方位探测装置，其特征在于，所述电源包括:电池组、充电接口、以及电源电路板，其中，所述电池组包括6块电池，平均分为两边安装在所述下支板上，所述电池用固定支架固定，并且所述电池之间用硅橡胶辅助固定，所述电池的正、负极从所述固定支架的一端伸出，通过电线将每边的电池进行首尾串联，两边的电池分别串联后再通过电线将两边并联起来；所述充电接口采用圆形DC插座，其安装在所述底座上，使得充电器的插头从所述全方位探测装置的底面插入从而对所述电池充电；所述电源电路板安装在下支板与底座之间，其电源线经过所述导电滑环给上半球壳内的用电设备供电。
6.如权利要求1所述的全方位探测装置，其特征在于:所述驱动机构为直流驱动电机，并且带有齿轮减速器。
7.如权利要求1飞中任一项所述的全方位探测装置，其特征在于，还包括:控制开关，其安装在所述全方位探测装置的底部，用于所述全方位探测装置的底面与外界接触后，启动各个组件进行 工作。
【文档编号】H04N7/18GK104079888SQ201410326443
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】李云 申请人:北京剑邦科技有限公司