一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统的制作方法

本发明属于海洋牧场设备技术领域，具体涉及一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统。

背景技术：

现有的水下摄像机云台分固定和电动云台两种：固定云台一般是探照灯与摄像机在同一个或者数个水密耐压舱中的简单组合，由潜水员手持使用或者固定在指定工作位置；电动云台体积较小，一般是子弹头型，摄像机及电机等元件固定在水密耐压舱中，电机可带动摄像机转动，进而实现多个角度的观测。现有的水下摄像机云台主要存在以下三点缺点：(1)固定式云台无法转动，只能对单一方向进行观测，灵活性差；(2)电动云台受结构与散热上的限制，无法安装大功率探照灯，观测视野相对固定云台较小；(3)现有水下摄像机云台无外壁清理装置，观测外壁一旦附着杂物将大大降低观测质量甚至无法观测，所以其无法在海洋牧场等复杂水况中长时间观测。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的固定式云台无法转动导致灵活性差的技术问题，本发明的目的在于提供一种水下摄像机云台，尤其是涉及一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统。

本发明采取的技术方案为：

一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统，从上到下依次包括控制舱体和观测舱体，控制舱体顶部设置有上端盖，上端盖顶部中心轴处设有用于电缆通过的水密接头，控制舱体和观测舱体密封处设置有中端盖，观测舱体的上端靠近中端盖处设有转动端盖，中端盖的中轴处通过螺栓固定电机，电机下端连接有联轴器，联轴器穿过转动端盖与位于观测舱体中心轴位置的转动轴相连接，转动轴的下端通过轴承嵌设在观测舱体底部的下端盖上；观测舱体内设置有支撑板单元，摄像机和LED灯固定在支撑板单元的支撑板上，并通过转动端盖与转动轴连接为一体。

进一步的，所述控制舱体顶部设置有上端盖，上端盖顶部中心轴处设有用于电缆通过的水密接头。

进一步的，所述支撑板单元由聚光板a、聚光板b和支撑板组成，支撑板呈竖直设置，聚光板a和聚光板b对称设置在支撑板同侧的上下两端且呈梯形结构排布。

进一步的，所述支撑板与转动轴紧密接触，聚光板a和聚光板b与竖直方向夹角为15°～-60°锐角。

进一步的，所述摄像机上下两侧根据观测情况安装遮光板。

进一步的，所述观测舱体的内侧壁上呈环形等间距设置有刷子，刷子的底部固定在转动轴的下端。

进一步的，所述刷子以转动轴为中心轴设置为侧壁呈内凹弧形结构的三棱柱体结构，三棱柱体的三个端点处沿纵向轴线分别设置有一排刷毛，刷毛和观测舱体的外侧壁密切接触。

更进一步的，所述刷子的刷毛形成的圆周直径大于摄像机外侧壁沿周向形成的圆周直径，摄像机的外侧壁位于刷子弧形侧壁和观测舱体内壁之间。

进一步的，所述电机设置为小型步进电机，摄像机设置为微型摄像机，其安装在观测舱体的中部位置，LED灯沿着摄像机的上下两侧对称设置有两个。

本发明的有益效果为：

本发明设计了一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统，在该系统中，采取电动云台模式，将摄像机、电机、探照灯等元器件安装在水密耐压舱体中，结构紧凑，占用空间小，节省了水下设备有限的空间资源，工作人员通过控制电机运行，传递给联轴器一个旋转力，从而带动转动轴旋转，转动轴上的微型摄像机和LED灯的协同作用，可对水下进行360度多方位观测。

本发明的支撑板单元由反光效果良好的两块聚光板a、聚光板b和支撑板组成，通过采用高亮的LED灯与聚光板的组合，照明效果显著增强，提高了水下观测的效果。使用聚光板，增强了对LED灯的利用率，从而可以选择体积比较小的LED灯，使整个云台体积缩小，方便操作与携带。两块聚光板和支撑板之间呈梯形结构排布，根据光学原理与光源呈最佳聚光角度，支撑板与转动轴紧密接触，有利于LED灯的散热。摄像机上下两侧则根据观测情况安装遮光板，以避免强光照射对摄像质量的影响，延长了设备的使用寿命。

本发明中摄像头所在观测舱外安装有呈120度角对称分布的3个刷子，观测时，刷子与摄像机同步转动，其作用是清理附着在透明观测舱外的杂物，清洁观测舱外壁，为长时间观测和观测质量提供保障，大大提高了云台的工作时长和观测质量。为了不影响摄像头的摄像质量，刷子设置为侧壁呈内凹弧形结构的三棱柱体结构，使刷毛与摄像机之间形成如图3所示的角度关系，提高了摄像头的摄像质量。

附图说明

图1为本发明中水下摄像机云台原理结构示意图。

图2为本发明中的支撑板单元结构示意图。

图3为本发明中的刷子结构示意图。

其中，1、水密接头；2、上端盖；3、控制舱体；4、电机；5、中端盖；6、联轴器；7、观测舱体；8、转动端盖；9、支撑板单元；10、摄像机；11、LED灯；12、转动轴；13、轴承；14、下端盖；15、刷子；16、聚光板a；17、支撑板；18、聚光板b。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

实施例1

如图1所示，一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统，包括水密接头1、上端盖2、控制舱体3、小型步进电机4、中端盖5、联轴器6、观测舱体7、转动端盖8、支撑板17单元9、摄像机10、LED灯11、转动轴12、轴承13、下端盖14和刷子15，所述控制舱体3和观测舱体7从上到下排布设置，控制舱体3顶部设置有上端盖2，上端盖2顶部中心轴处设有用于电缆通过的水密接头1，控制舱体3和观测舱体7密封处设置有中端盖5，观测舱体7的上端靠近中端盖5处设有转动端盖8，中端盖5的中轴处通过螺栓固定小型步进电机，小型步进电机下端连接有联轴器6，联轴器6穿过转动端盖8与位于观测舱体7中心轴位置的转动轴12相连接，转动轴12的下端通过轴承13嵌设在观测舱体7底部的下端盖14上；观测舱体7内设置有支撑板17单元9，摄像机10和LED灯11固定在支撑板17单元9的支撑板17上，并通过转动端盖8与转动轴12连接为一体。

具体使用过程为：将电缆穿过控制舱体3上端盖2顶部中心轴处的水密接头1，在工作时，其主体结构保持静止，必要的输出部件相对主体结构无牵连运动，避免了电缆等脆弱部件的缠绕干涉问题，提高了设备的可靠性，通过电缆连接安装好控制装置，电缆连接后稳定可靠，对于强调安全性、可靠性的水下施工环境非常适用，电缆与控制系统相连，在为云台提供电源和控制信号的同时，并将云台姿态、角度以及水下摄像机10拍摄的画面传回控制系统。通过遥控器控制电源开关，启动控制舱体3内的小型步进电机4运行，小型步进电机4旋转传递给联轴器6一个旋转力，从而带动转动轴12旋转，转动轴12上的微型摄像机10和LED灯11的协同作用，可对水下进行360度多方位观测，通过转动轴12的旋转实现摄像机10环形方向的运动，使摄像机10采集的信号范围更大，结构简单，性能可靠，维护方便。

实施例2

在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图2所示，一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统，从上到下依次包括控制舱体3和观测舱体7，观测舱体7内设置有支撑板17单元9，所述支撑板17单元9由聚光板a16、聚光板b18和支撑板17组成，支撑板17呈竖直设置，使用聚光板，增强了对LED灯11的利用率，从而可以选择体积比较小的LED灯11，使整个云台体积缩小，方便操作与携带,聚光板a16和聚光板b18对称设置在支撑板17同侧的上下两端且呈梯形结构排布，所述支撑板17与转动轴12紧密接触，有利于LED灯11的散热，根据光学原理与光源呈最佳聚光角度，聚光板a16设置在支撑板17的右上方，聚光板b18设置在支撑板17的右下方，聚光板a16和聚光板b18与竖直方向的支撑板17之间的夹角为30°，优选为45°锐角。摄像机10和LED灯11固定在支撑板17单元9的支撑板17上，所述摄像机10设置为微型摄像机10，其安装在观测舱体7的中部位置，LED灯11沿着摄像机10的上下两侧对称设置有两个，摄像机10和LED灯11的电源和信号通过水下电缆传输，并通过转动端盖8与转动轴12连接为一体，通过小型步进电机4控制摄像机10环形旋转，用以实现在同一水深内对水下测试场景各个角度的监控，通过采用高亮的LED灯11与聚光板的组合，照明效果显著增强，提高了水下观测的效果。摄像机10上下两侧则根据观测情况安装遮光板，以避免强光照射对摄像质量的影响，延长了设备的使用寿命。

实施例3

在实施例1的基础上，不同于实施例1，如图3所示，一种具有自清洁功能的水下照明摄像一体化系统，从上到下依次包括控制舱体3和观测舱体7，所述观测舱体7的内侧壁上呈环形等间距设置有刷子15，刷子15的底部固定在转动轴12的下端，即在观测舱外安装有呈120度角对称分布的3个刷子15，控制清洁刷子15调节小型步进电机的速度，刷子15与摄像机10同步转动，其作用是清理附着在透明观测舱外的杂物，清洁观测舱外壁，为长时间观测和观测质量提供保障，大大提高了云台的工作时长和观测质量。当观测舱体7的污染程度较低，可降低小型步进电机两端的电压，使小型步进电机低速清洁，在保证清洁效果的同时，有效的降低了能耗。为了不影响摄像头的摄像质量，所述刷子15以转动轴12为中心轴设置为侧壁呈内凹弧形结构的三棱柱体结构，三棱柱体的三个端点处沿纵向轴线分别设置有一排刷毛，刷毛和观测舱体7的外侧壁密切接触，所述刷子15的刷毛形成的圆周直径大于摄像机10外侧壁沿周向形成的圆周直径，摄像机10的外侧壁位于刷子15弧形侧壁和观测舱体7内壁之间，使刷毛与摄像机10之间形成如图3所示的角度关系，提高了摄像头的摄像质量。通过图像质量，判断镜头是否需要清洁，并进行相应操作，解决了定时清洁的能耗问题，可实现对云台的清洁，便于推广。

以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。