本实用新型属于水下摄像技术领域，尤其涉及一种可切换视角的摄像装置及无人船。
背景技术：
现有技术中，水下拍摄已经是越来越多的水下设备的迫切需求，对于已有的水下无人船设备，往往需要配备一台摄像机，用于拍摄水下的地形地貌。但现有水下拍摄系统的安装位置往往是固定不变的，这样对于拍摄目标来说，方向就比较单一，如果想拍摄不同方向的目标，往往需要旋转船体，这样对船的动力控制系统要求比较高，同时由于船体及水体的晃动，拍摄效果也比较差。
因此，对于一些拍摄要求比较高的水下装置，则需要改进拍摄系统的功能，以克服固定式拍摄系统的现有缺陷。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供了一种可切换视角的摄像装置及无人船，以解决现有水下设备拍摄系统角度固定的技术问题。
本实用新型实施例提供的一种可切换视角的摄像装置，包括：摄像装置1，能够在第一角度范围内旋转；旋转臂2，与所述摄像装置1旋转连接，使所述摄像装置1在第二角度范围内旋转；驱动机构3，与所述旋转臂2旋转连接，驱动所述旋转臂2在第二角度范围内旋转。
进一步的，摄像装置1包括：摄像装置壳体12；摄像装置本体11，容置于所述摄像装置壳体12内，包括：后舱体111，具有一过线孔1111；前舱体112，通过第一密封胶圈1121与所述后舱体111密封对接；镜头模组113，通过第二密封胶圈1131贴合于所述前舱体112前端；舱盖114，螺接于所述前舱体112前端，并紧压所述镜头模组113边缘。
进一步的，还包括：设置于所述后舱体111外缘的凸耳15，通过所述凸耳15将所述摄像装置本体11固定于所述摄像装置壳体12。
进一步的，所述摄像装置1具有贯穿所述摄像装置壳体12的轴孔121，通过该轴孔121以及连接装置122旋转连接于所述旋转臂2。
进一步的，所述连接装置122包括：凸型轴套1221，设置于所述轴孔121内侧；阻尼轴1222，设置于所述轴孔121内并与所述凸型轴套1221连接；螺栓1223，从所述轴孔外侧旋入轴孔并连接于所述阻尼轴1222。
进一步的，摄像装置1还包括：照明单元13，固定连接于所述摄像装置本体11下侧，并置于所述摄像装置壳体12内。
进一步的，所述照明单元13包括：底座131，具有一容置腔1311；灯罩132，通过第三密封胶圈133密封连接于所述底座131。
进一步的，所述照明单元13还包括：PCB板134，设置于所述底座131上；散热模块137，设置于所述PCB133板背面并位于所述容置腔1311内；至少一个LED灯135，设置于所述PCB133板正面。
进一步的，还包括：反光罩136，罩设于所述LED灯135外侧，并通过卡钩固定于所述PCB133板。
进一步的，所述第一角度范围为0-115度。
进一步的，所述旋转臂2包括两对称臂爪21，所述臂爪21通过所述螺栓1223旋转连接于所述摄像装置1。
进一步的，所述旋转臂2前端具有与所述摄像装置壳体12外形匹配的容置空间，当所述摄像装置1处于原始位置时，所述旋转臂2与所述摄像装置1无缝衔接。
进一步的，驱动机构3包括：电机31，通过远程控制装置控制其正转或反转；凸轮32，与所述电机31连接，随所述电机31的转动而转动；传动轴33，连接于所述凸轮32，随所述凸轮32的转动而转动；从动轴34，连接于所述传动轴33，随所述传动轴33的转动而转动；所述传动轴33、从动轴34通过轴承35旋转连接于所述旋转臂2。
进一步的，所述传动轴33、从动轴34与所述轴承35之间分别通过第四密封胶圈36密封。
进一步的，还包括：角度定位器4，其安装于所述旋转臂2的与所述驱动机构3相反的一侧；用于将所述旋转臂2的旋转角度信息反馈至控制系统，控制系统根据该反馈信息生成控制信息，控制所述驱动机构3调整所述旋转臂2的旋转角度。
进一步的，所述第二角度为0-100度。
本实用新型还提供一种无人船，其特征在于，包括无人船本体以及如上任一所述的可切换视角的摄像装置。
进一步的，所述可切换视角的摄像装置设置于所述无人船前端。
进一步的，所述可切换视角的摄像装置处于初始位置时，所述摄像装置1朝向水平面斜向下35度方向；向上旋转所述摄像装置1时，旋转角度范围为0-80度。
进一步的，所述旋转臂2可以从初始位置斜向下旋转0-100度。
进一步的，所述摄像装置1为广角摄像装置，通过所述摄像装置1自身旋转以及所述旋转臂2旋转，所述摄像装置1可视范围为无人船体上下全部空间。
本实用新型实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
本实用新型所述的可切换视角的摄像装置能够在两个自由度内旋转，一方面是通过摄像装置自身的转轴在0-115度范围内旋转，初始位置为水平向下35度，基本满足常规拍摄，当需要对水面上目标拍摄时，将所述可切换视角的摄像装置向上旋转，最大可以到水平线斜向上80度位置，结合镜头本身的广视角，基本可以拍摄无人船体上部任何方向的目标。另一方面是通过旋转臂旋转，所述旋转臂可以从初始位置向下旋转0-100度，这样再结合可切换视角的摄像装置自身的旋转，基本可以拍摄所述无人船体下方任何位置的目标。因此，结合上述两个维度的旋转，本实用新型可切换视角的摄像装置可以拍摄无人船体周围360的目标，拍摄范围极大增强，为水下拍摄带来了极好的拍摄效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来将，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例所述可切换视角的摄像装置旋转后结构示意图；
图2是本实用新型实施例所述可切换视角的摄像装置原始位置结构示意图；
图3是本实用新型实施例所述可切换视角的摄像模块结构示意图；
图4是本实用新型实施例可切换视角的摄像模块剖面图；
图5是本实用新型实施例所述可切换视角的摄像装置照明灯剖面图；
图6是本实用新型实施例所述可切换视角的摄像装置自转结构剖面图；
图7是本实用新型实施例所述可切换视角的摄像装置驱动机构剖面图；
图8是本实用新型实施例所述无人船的剖面图；
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
实施例1
如图1、图2所示，本实用新型实施例提供的一种可切换视角的摄像装置，包括：摄像装置1，能够在第一角度范围内旋转；旋转臂2，与所述摄像装置1旋转连接，使所述摄像装置1在第二角度范围内旋转；驱动机构3，与所述旋转臂2旋转连接，驱动所述旋转臂2在第二角度范围内旋转。
具体的结合附图3-4所示，摄像装置1包括：摄像装置壳体12，壳体优选一体成型；摄像装置本体11，容置于所述摄像装置壳体12内，具体的，摄像装置本体11包括：后舱体111，优选为方形或圆形结构，所述后舱体111背部具有一容置腔，内置处理器、控制器等电子器件，其背部具有一过线孔1111，用于摄像装置内部通讯线路的通过；CCD成型模组置于所述后舱体111内置空间内，并与所述处理器等相连，摄像装置本体11还包括前舱体112，前舱体112优选为凸台型结构，所述前舱体112通过第一密封胶圈1121与所述后舱体111密封对接，第一密封胶圈1121容置于所述前舱体112与后舱体111之间的凹槽内；还包括有镜头模组113，通过第二密封胶圈1131贴合于所述前舱体112前端，特别是贴合于所述前舱体112凸出位置；还包括一圆形舱盖114，其具有内螺纹，所述前舱体112凸出部位外侧具有外螺纹，舱盖114螺接于所述前舱体112前端，并紧压所述镜头模组113边缘。
优选的，摄像装置本体11还包括：设置于所述后舱体111外缘的凸耳15，优选设置于所述后舱体111上部和下部各两个。通过所述凸耳15将所述摄像装置本体11固定于所述摄像装置壳体12。
优选的，所述摄像装置1具有贯穿所述摄像装置壳体12的轴孔121，所述轴孔121横向贯穿所述摄像装置壳体12上部后端，通过该轴孔121以及连接装置122旋转连接于所述旋转臂2。优选的，所述连接装置122包括：凸型轴套1221，其凸出一端伸入所述轴孔121内侧；还包括一阻尼轴1222，设置于所述轴孔121内并与所述凸型轴套1221连接，所述阻尼轴1222起到减缓旋转速度并可以在任一位置停止的作用，具体的，可以通过阻尼油或者弹簧的内部结构形成所述阻尼轴；还包括一螺栓1223，从所述轴孔外侧旋入轴孔并连接于所述阻尼轴1222。通过该连接装置122，可以实现所述摄像装置本体自身的旋转，并可以悬停在行程中的任一位置。整个摄像装置本体的自转角度为0-135度，也就是说，其可以从初始的水平面向下30度，旋转到水平面向上80度位置。而且可以根据需要，悬停在任何一角度，例如水平0度位置，斜向上45度位置等。
如图4-5所示，本实用新型优选的实施例中，为了增加拍摄过程中的光照，在摄像装置1中可以增加一补光的照明单元，具体可以如下：包括一照明单元13，该照明单元13固定连接于所述摄像装置本体11下侧，并置于所述摄像装置壳体12内，其可以通过设置于照明单元底座外侧的凸耳与摄像装置壳体连接，当然，照明单元的底座可以与摄像装置壳体后舱体一体形成，以增加整体的稳定性。
进一步的，所述照明单元13包括：底座131，前面具有一容置腔1311，后面具有一线孔，线孔连通所述容置腔1311，相应的输电线路可以通过该线孔穿过；还包括一圆筒型灯罩132，该灯罩132罩设于所述底座131后，通过第三密封胶圈133密封连接，可以通过螺丝紧固连接。
优选的，所述照明单元13还包括：PCB板134，设置于所述底座131上，并与相应的电线连接，PCB板可印刷有相应的控制电路；散热模块137，设置于所述PCB133板背面并位于所述容置腔1311内，散热模块包括多个散热鳍片，优选材料为铜或铝；至少一个LED灯135，设置于所述PCB133板正面，并通过PCB板电路控制LED灯的开关。
根据本实用新型的实施例，优选的，还包括一反光罩136，罩设于所述LED灯135外侧，并通过卡钩固定于所述PCB133板，该反光罩起到配光作用，根据LED的照射方向，通过一定角度的反光罩，将光线集中照射于某一位置，增加了光能的利用率，反光罩的材料通常为铝、银或硬质反光塑料等。
如图1所示，根据本实用新型的实施例，优选的，所述旋转臂2类似于弯钩状结构，所述旋转臂2包括两对称臂爪21，所述臂爪21通过所述螺栓1223旋转连接于所述摄像装置1，所述摄像装置1绕该螺栓1223自转。
优选的，所述旋转臂2前端具有与所述摄像装置壳体12外形匹配的容置空间，当所述摄像装置1处于原始位置时，所述旋转臂2与所述摄像装置1无缝衔接，所述摄像装置镜头以及照明单元通过该容置空间外漏，实现拍摄和照明功能。
如图7所示，优选的，驱动机构3置于无人船体上，具体临近所述旋转臂部分，包括：电机31，置于船体端部，通过远程控制装置控制其正转或反转，从而带动所述旋转臂的开闭；凸轮32，与所述电机31连接，随所述电机31的转动而转动动；传动轴33，连接于所述凸轮32，随所述凸轮32的转动而转动，由于凸轮具有非对称性结构，其在旋转的过程中可以带动传动轴的转；所述电机31、凸轮32置于一容置腔内，传动轴33伸入容置腔与凸轮连接。还包括从动轴34，从动轴34卯合连接于所述传动轴33，随所述传动轴33的转动而转动；所述传动轴33、从动轴34均通过轴承35旋转连接于所述旋转臂2。所述从动轴34开设有线孔，所述摄像装置内的通讯、电线通过该线孔与无人船连接。
进一步的，为了实现防水，所述传动轴33、从动轴34与所述轴承35之间分别通过第四密封胶圈36密封。
根据本实用新型的实施方式，可切换视角的摄像装置还包括：角度定位器4，其安装于所述旋转臂2的与所述驱动机构3相反的一侧，容置于另一容置空间内，通讯线路穿过该容置空间与控制系统连接，所述角度定位器4实时监视所述旋转臂的旋转角度；将所述旋转臂2的旋转角度信息反馈至控制系统，控制系统根据该反馈信息生成控制信息，控制所述驱动机构3调整所述旋转臂2的旋转角度。例如，当需要将旋转臂2复位时，由于机械元器件本身的作用，可能会有0-5度的偏差，此时，通过所述角度定位器4获取到偏差位置信息，将该信息反馈至控制系统，控制系统进而控制电机微小旋转，最终实现完美复位。同理，也可以根据实际情况，将所述摄像装置准确的旋转到预设位置，满足拍摄目标的实现。
优选的，所述第二角度为0-100度。即旋转臂可以从原始位置向下旋转0-100度的任何位置。结合摄像装置本身可以旋转115度，使得，所述摄像装置可以拍摄到无人船本体下方任何角度的目标。
本实用新型实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
本实用新型所述的可切换视角的摄像装置能够在两个自由度内旋转，一方面是通过摄像装置自身的转轴在0-115度范围内旋转，初始位置为水平向下35度，基本满足常规拍摄，当需要对水面上目标拍摄时，将所述可切换视角的摄像装置向上旋转，最大可以到水平线斜向上80度位置，结合镜头本身的广视角，基本可以拍摄无人船体上部任何方向的目标。另一方面是通过旋转臂旋转，所述旋转臂可以从初始位置向下旋转0-100度，这样再结合可切换视角的摄像装置自身的旋转，基本可以拍摄所述无人船体下方任何位置的目标。因此，结合上述两个维度的旋转，本实用新型可切换视角的摄像装置可以拍摄无人船体周围360的目标，拍摄范围极大增强，为水下拍摄带来了极好的拍摄效果。
实施例2
如图8所示，本实用新型实施例还提供一种无人船，具体包括，包括无人船本体、推进器系统6、电池系统5、GPS定位模块、控制系统以及如上任一所述的可切换视角的摄像装置。其中所述的可切换视角的摄像装置不在赘述。
本实施方式中，所述可切换视角的摄像装置设置于所述无人船前端。由于所述旋转臂具有类似于船体前端的钩型设计，当所述旋转臂处于原始位置时，所述可切换视角的摄像装置与所述无人船船体形成一体结构，只将摄像镜头以及照明单元对准水下方一定角度拍摄。
参考图1-2，优选的，所述可切换视角的摄像装置处于初始位置时，所述摄像装置1朝向水平面斜向下35度方向；向上旋转所述摄像装置1时，旋转角度范围为0-80度。所述旋转臂2可以从初始位置斜向下旋转0-100度。
优选的，所述摄像装置1为广角摄像装置，通过所述摄像装置1自身旋转以及所述旋转臂2旋转，所述摄像装置1可视范围为无人船体上下全部空间。
所述推进器系统包括推进器马达、驱动轴以及螺旋桨。推进器的马达可以单独控制正转或反转，从而通过驱动轴带动螺旋桨转动，实现无人船的前进、后退、拐弯等动作。所述螺旋桨部分可以包括栅格结构，以防止水草等杂物的进入破坏推进系统。
而电池系统给整个无人船提供电力供应，属于整个无人船的核心部件，而且由于无人船本身为水下装置，需要对无人船的各个部位进行密封防水设计，以防止漏电短路。所述电池系统可以采用多电芯的串联或并联结构。其中充电电路优选设计为快充，同时设计有防过充保护电路。所述电池系统设计为卡接的快拆结构，以实现电池的方便充电，当然，所述电池也可以设计为与无人船一体结构，这样会更加提升防水性能。所述电池系统通过变压器变压后将所述电压输送给旋转电机、推进器电机、照明单元等位置。
所述无人船还包括中央控制系统，其接收外部遥控装置发送的控制信号，所述外部控制可以通过手机APP发送或者手势发送控制命令后，通过无人船的无线接收系统接收该控制信号，进而将控制信息反馈到需要动作的部件。
所述无人船可以连接寻鱼器，打窝器等装置，通过寻鱼器可以实现水下水上的声呐通信，发现鱼群目标，绘制水下地形地貌等功能。而打窝器可以携带饵料，到达指定位置后投放饵料，吸引更多的鱼群出现。整个无人船功能多样，控制自动化程度高。
本实用新型所述的可切换视角的摄像装置能够在两个自由度内旋转，一方面是通过摄像装置自身的转轴在0-115度范围内旋转，初始位置为水平向下35度，基本满足常规拍摄，当需要对水面上目标拍摄时，将所述可切换视角的摄像装置向上旋转，最大可以到水平线斜向上80度位置，结合镜头本身的广视角，基本可以拍摄无人船体上部任何方向的目标。另一方面是通过旋转臂旋转，所述旋转臂可以从初始位置向下旋转0-100度，这样再结合可切换视角的摄像装置自身的旋转，基本可以拍摄所述无人船体下方任何位置的目标。因此，结合上述两个维度的旋转，本实用新型可切换视角的摄像装置可以拍摄无人船体周围360的目标，拍摄范围极大增强，为水下拍摄带来了极好的拍摄效果。
实施例3
本实用新型实施例还提供一种无人机，具体包括，包括无人机本体、推进器系统、电池系统、GPS定位模块、控制系统以及如上任一所述的可切换视角的摄像装置。其中所述的可切换视角的摄像装置不在赘述。
本实施方式中，所述可切换视角的摄像装置设置于所述无人机前端或下端。所述旋转臂形状设计为与无人机本体外形匹配的形状，当所述旋转臂处于原始位置时，所述可切换视角的摄像装置与所述无人机形成一体结构，只将摄像镜头以及照明单元对准下方一定角度拍摄。
优选的，所述可切换视角的摄像装置处于初始位置时，所述摄像装置1朝向水平面斜向下35度方向；向上旋转所述摄像装置1时，旋转角度范围为0-80度。所述旋转臂2可以从初始位置斜向下旋转0-100度。
优选的，所述摄像装置1为广角摄像装置，通过所述摄像装置1自身旋转以及所述旋转臂2旋转，所述摄像装置1可视范围为无人机体上下全部空间。
所述推进器系统包括推进器马达、驱动轴以及螺旋桨。推进器的马达可以单独控制正转或反转，从而通过驱动轴带动螺旋桨转动，实现无人机的前进、后退、拐弯等动作。
而电池系统给整个无人机提供电力供应，属于整个无人机的核心部件，所述电池系统可以采用多电芯的串联或并联结构。其中充电电路优选设计为快充，同时设计有防过充保护电路。所述电池系统设计为卡接的快拆结构，以实现电池的方便充电，当然，所述电池也可以设计为与无人机一体结构，这样会更加美观。所述电池系统通过变压器变压后将所述电压输送给旋转电机、推进器电机、照明单元等位置。
所述无人机还包括中央控制系统，其接收外部遥控装置发送的控制信号，所述外部控制可以通过手机APP发送或者手势发送控制命令后，通过无人机的无线接收系统接收该控制信号，进而将控制信息反馈到需要动作的部件。
本实用新型所述的可切换视角的摄像装置能够在两个自由度内旋转，一方面是通过摄像装置自身的转轴在0-115度范围内旋转，初始位置为水平向下35度，基本满足常规拍摄，当需要对上空目标拍摄时，将所述可切换视角的摄像装置向上旋转，最大可以到水平线斜向上80度位置，结合镜头本身的广视角，基本可以拍摄无人机体上部任何方向的目标。另一方面是通过旋转臂旋转，所述旋转臂可以从初始位置向下旋转0-100度，这样再结合可切换视角的摄像装置自身的旋转，基本可以拍摄所述无人机体下方任何位置的目标。因此，结合上述两个维度的旋转，本实用新型可切换视角的摄像装置可以拍摄无人机体周围360的目标，拍摄范围极大增强。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。