专利名称：水下围网查漏仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水下摄像装置，应用于水产围网养殖业，对水下围网破损进行检查。围网好象一面墙，靠它阻止鱼蟹逃逸。在大面积围网上查漏，尤其水浑浊，能见度太低情况下查漏，一直是围网养殖业的业主头痛的问题，目前绝大部分养殖业的业主都是雇佣渔民下水用手摸查，劳动强度很大且效率低下。极个别业主用水下摄像头来查漏。其方法是将水下摄像头固定在一根竹杆的一端，人在船上手持竹竿另一端，将摄像头伸入水下探测，通过船上的监视器便可以观察水下围网的状态。但这种方法受水质限制，观察面积太小，而且操作不便，随机性很大，效率低下，不实用。本摄像装置正是解决此问题的。其包括二个部分摄像头和控制装置。前者作用是摄取围网的图像信号通过电缆传送给监示器；后者的作用是控制摄像头在水下位置，即通过固定夹具及连杆，将摄像头相对固定在船的侧下方一定深度水下，查漏时，使船沿围网开行，整个仪器随船而行，不用任何操作，仅仅依靠水对摄像头的浮力，控制装置就能控制摄像头自动贴紧围网并滑行，完成对围网的平推式扫描。
背景技术：
目前，共知的水下摄像头是由CCD或CMOS摄像机、照明装置及防水外壳构成。其在水下的摄像距离、范围，主要取决于水质。当水质清澈时，养殖户用它进行水下小范围内围网查漏，较为方便。当水质很浑浊时，光在水中散射严重，即使是很高档的水下摄像头，甚至更高档的水下摄像机，也只有紧贴在围网上，才能摄取清晰的图象信号，但此时成像面积太小，一般仅有摄像头镜面大小——直径50毫米左右的圆。此时用其在大面积围网上查漏，如大海捞针。就长江水系而言，全年大部分时间，尤其汛期是围网破损多发期，水质较差，悬浮物多，能见度低，它就不能使用。用这类水下摄像头进行围网查漏，可用机会太少，而且效率低，容易漏查。
发明内容
为了克服用现有水下摄像头进行围网查漏，受限于水质，及效率低的缺点，本实用新型提供一种水下围网查漏仪，它不仅能适应各种水质，而且具有控制装置，能对大面积围网进行全面、快速查漏，操作方便。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是1、摄像头专门的防水外壳请参阅附图2，将壳体(12)做成长方形漏斗形状，除法兰口与电缆引出口外，全部封闭，内部形成一个空腔。单板摄像机(13)的镜头，从红外照明电路板(14)中心的圆孔穿过，并一同固定在壳体(12)的尾部，并通过电缆与外面的电源及监示器联系，电缆的引出口周围用胶密封；壳体(12)的法兰口上依次叠放密封橡胶垫(15)、防水镜面玻璃(16)、压口框(17)，并用密封固定螺丝(18)将它们与壳体法兰口紧固，使壳体内部成为一个密闭的环境，单板摄像机(13)透过防水镜面玻璃(16)进行拍摄。这样，和传统水下摄像头相比，防水外壳变大，摄像机镜头到防水镜面玻璃(16)的距离(这里暂称为物距L)增大，防水镜面玻璃(16)的有效面积(这里暂称为观察面积S)也增大。查网时，使防水镜面玻璃紧贴在围网上，这样，围网的反射光线几乎直接穿过镜面玻璃进入箱体空气介质，而到达摄像机镜头成像，S就是可视的围网面积。由于光线无需经过厚厚的水层，故成像与水质关系不大。合理选择观察面积S、物距L及摄像机镜头的焦聚f，既可以使箱体的体积适中，增加操作灵活性，又能获得较大的观察面积S，提高工作效率。具体参数确立的步骤是S首先确立。由于采用平推扫描工作方式，所以，镜面做成长方形，尽量加大高度，而宽度则可以适当减小，以缩小箱体的体积，方便操纵。使所成的图象的宽高比在5∶1左右即可。(摄像机行对应观察面的高，且图象行满幅；摄像机的场对应观察面的宽，图象场幅只占满幅的三分之一左右。)例如，经实践检验，一个较理想的尺寸是，高、宽分别取880mm，160mm。下一步确立f。由于f值越小，水平视角越大，物距L越小，从而箱体的深度越小，则体积越小，但图象四周变形越大。考虑到查漏对图象几何变形要求不高，兼顾箱体的体积因素，选用f＝2.1mm的固定焦聚单板机镜头，水平视角110度左右。若是防水外壳的镜面玻璃高度取880mm，则物距L＝(880/2)/tag(110度/2)＝300mm。这样做成的箱体大小比较适中，便于控制装置工作。
2、如此大的一个摄像头，如何在水下完成对围网的平推扫描，完全依靠控制装置来实现。这种装置结构请参阅附
图1，由固定夹具(1)、活动套管(2)、转轴(3)、定位螺丝(4)、连杆(5)、“U”型支架(6)及凸轴(7)组成。凸轴(7)对称焊接在箱体重心垂直坐标下方40mm处的箱体两侧表面，“U”型支架(6)套在凸轴(7)上，并能绕凸轴(7)自由转动；连杆(5)一端与“U”型支架(6)通过螺丝钢性连接，另一端自由穿插在活动套管(2)中，并由定位螺丝(4)来调整和固定其在活动套管(2)中的位置；活动套管(2)与固定夹具(1)的拐角处相铰接，转轴(3)是铰接的轴，活动套管(2)能围绕转轴(3)在平面90度内自由转动；固定夹具(1)夹在船的侧面，使整个仪器与船相对固定。这样，在转轴(3)和凸轴(7)两处形成两个平面活动关节。查网时，船在围网跟前停住，操作者将仪器按
图1连接，并将固定夹具(1)固定在船靠近围网的一侧，当摄像头(8)被浸没在水下一定深处时，在浮力的作用下，一方面，摄像头(8)将绕凸轴(7)转动，凸轴(7)的位置在重心下方，决定了摄像头(8)局部自由平衡时，镜面始终垂直地面，便于贴紧围网；另一方面，浮力使摄像头(8)带动“U”型支架(6)、连杆(5)、活动套管(2)及定位螺丝(4)一同绕转轴(3)作圆周运动而上升，直到镜面贴紧围网，被阻止而平衡。可见，转轴(3)处的关节确保整个摄像头上升时靠近围网，而凸轴(7)处的关节确保整个摄像头镜面与围网贴紧。这样，查网时，只要船与围网保持适当距离，并沿围网开行，摄像头镜面就能始终自动贴紧围网并滑行，完成对围网的“扫描”。操作者只需每次预先调整好摄像头放入深度，即确立待查范围，在该范围内查网无需其它操作，只需随船的开行察看监视器即可，十分方便。
本实用新型的有益效果是，可以在不同水质的环境下，对水下围网大面积范围内查漏，操作简便、效率高，而且有很高的性价比。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型组成及工作状态图。
图中，1.固定夹具，2.活动套管，3.转轴，4.定位螺丝，5.连杆，6.“U”型支架，7.凸轴，8.摄像头，9.电缆，10.监视器，11.电源。
图2是实施例摄像头结构分解图。
图中，12.壳体，13.单板摄像机，14.红外照明电路板，15.密封橡胶垫，16.镜面玻璃，17.压口框，18.密封固定螺丝。
图3是实施例摄像头防水外壳壳体的主视图及仰视图。图中标出了关键尺寸。
图4是实施例红外照明电路图。电路图中，集成块1脚接地，R11跨接在集成块1、2脚之间，光敏电阻RP跨接在集成块2、4脚之间，集成块3脚通过R10接三极管D50基极，集成块5脚通过电容C2接地，集成块6、7脚封连并通过R9接集成块8、4脚，集成块8脚通过二极管D49接+12伏电源，电容C1跨接在集成块8脚和地之间对电源滤波，R1-R8及D1-D48组成八个相同的并联支路，每个支路有1个电阻6个二极管顺向串联，并共同跨接在集成块8脚与三极管D50集电极之间，三极管D50发射极接地。电路中，D1-D48为红外照明二极管；R1-R8为限流电阻；光敏电阻RP、集成电路NE555及外围元件构成光控电路，实现自动照明。元件参数R1-R8＝56Ω，R9＝2MΩ，R10＝10K，R11＝39K，RP变化范围10-100K，C1＝1000μ，C2＝0.1μ，D1-D48采用波长880nm的大功率红外发光二极管。
具体实施方式
摄像头部分实践中优选防水外壳的镜面玻璃有效高度为880mm，有效宽度为160mm；选用f＝2.1mm的固定焦聚、固定光圈单板机镜头，水平视角110度，则物距为(880/2)/tag(110°/2)＝300mm；摄像头机蕊选用38*38mm，1/3英寸，520线，黑白CCD单板机，照度0.01LUX，F1.2，快门1/50-1/100000sec。如台湾敏通公司生产的MTV-0344型。摄像头机蕊安上镜头后高度为40mm。再余留20mm安装空间，这样就能得出摄像头防水外壳壳体深度的尺寸为40mm+20mm+300mm＝360mm(即图3中280+80＝360mm这个尺寸)。按照图3的尺寸，壳体用钢板整体拉伸而成，壁厚2mm。如
图1中所示的凸轴(7)另外焊接在壳体表面，传输电源及视频信号的电缆从壳体尾部引进，电缆入口处要密封不进水；图2中，镜面玻璃(16)采用5mm厚钢化玻璃，不易破碎。按照图2，先将单板摄像机(13)的镜头，从红外照明电路板(14)中心的圆孔穿过，并一同固定在壳体(12)的尾部，然后将密封橡胶垫(15)、防水镜面玻璃(16)、压口框(17)依次叠放在壳体(12)的法兰口上，并用密封固定螺丝(18)将它们与壳体法兰口紧固。安装好的摄像头整体密闭，承受2个大气压，这样完全能胜任通常5米深以内的水下作业。
控制装置部分
图1中，连杆(5)、“U”型支架(6)分别用直径为20mm、15mm的钢管制成，连杆长度由使用地区水深而定，一般4米即可，它与“U”型支架(6)通过螺丝连接，以方便安装与拆卸。“U”型支架(6)绕凸轴(7)转动要灵活，并与壳体做成一体化，不可拆分。固定夹具(1)和活动套管(2)采用铸钢件，并与转轴(3)做成一体化，无需拆卸，只要有足够的强度，铰接转动灵活即可。实际使用时，先将连杆(5)一端与“U”型支架(6)通过螺丝钢性连接，另一端自由穿插在活动套管(2)中，调整好位置，然后用定位螺丝(4)将连杆(5)固定在活动套管(2)中，最后，用固定夹具(1)将整个仪器相对固定在船外侧。实际测量摄像头自重9.6千克，浸没水下时受浮力18千克，正常工作时，船与围网间保持50公分左右的距离，以便使连杆(5)与垂直线保持一个15-30°的夹角，确保摄像头上浮有一个适当的力矩，这样更有利于摄像头恰当地贴紧围网。
权利要求1.一种水下围网查漏仪，由摄像头和控制装置构成，其特征是摄像机及照明装置被密封在摄像头专门的防水外壳中。
2.根据权利要求1所述的水下围网查漏仪，其特征是摄像头专门的防水外壳，由壳体(12)、密封橡胶垫(15)、防水镜面玻璃(16)、压口框(17)、密封固定螺丝(18)构成。
3.根据权利要求1所述的水下围网查漏仪，其特征是控制装置由固定夹具(1)、活动套管(2)、转轴(3)、定位螺丝(4)、连杆(5)、“U”型支架(6)及凸轴(7)组成；“U”型支架(6)套在凸轴(7)上，并能绕凸轴(7)自由转动；活动套管(2)与固定夹具(1)的拐角处相铰接，转轴(3)是铰接的轴，活动套管(2)能围绕转轴(3)在平面90度内自由转动；连杆(5)一端与“U”型支架(6)通过螺丝钢性连接，另一端自由穿插在活动套管(2)中，并由定位螺丝(4)来固定其在活动套管(2)中的位置。
专利摘要一种水下围网查漏仪，应用于水产围网养殖业，对水下围网破损进行检查，尤其是在水浑浊情况下，对大面积围网查漏适用。由水下摄像头、自动调整装置组成。前者具有一个很大的防水外壳，外壳正面镶着的防水透明玻璃，摄像机机芯及照明设备装在其内部，透过正面玻璃拍摄。工作时自动调整装置自动调整摄像头在水下位置，使玻璃面紧贴水下围网，因此拍摄受水质影响很小。自动调整装置由固定夹具、活动套管、转轴、定位螺丝、连杆、“U”型支架、凸轴组成。其工作原理是，利用摄像头在水下所受浮力，使摄像头围绕自动调整装置的两个关节而转动，最终摄像头正面玻璃紧贴水下围网而达到平衡。
文档编号G03B17/12GK2677970SQ0327007
公开日2005年2月9日 申请日期2003年9月27日 优先权日2003年9月27日
发明者孟庆春 申请人:孟庆春