一种本安型5G图像采集装置的制作方法

一种本安型5g图像采集装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种本安型5g图像采集装置。


背景技术：

2.井下环境十分恶劣，同时容易发生瓦斯泄露，易燃、易爆物体爆炸事件，为了及时将煤矿井下的信息传送到井上，需要采用安全系数高的本安型图像采集装置。
3.现有技术中，记载了多种图像采集装置，如：专利号为cn201921996061.2的中国专利公开了一种基于5g网络用摄像头，该专利通过电动伸缩杆、推拉杆、环形连接块、套杆、转轴和毛刷的配合，电动伸缩杆工作收缩，环形连接块带动推拉杆在套杆内向上移动，两侧的毛刷均向上移动,并在玻璃罩外壁清理，通过转轴和对称弹簧的配合,使得毛刷能够尽可能的压在玻璃罩的外壁,达到了方便清理玻璃罩的目的，解决了玻璃罩变脏，影响摄像头拍摄的问题。
4.专利号为2018204926116的中国专利公布了一种使用5g传输图像的摄像头，该专利包括:用于采集图像信息的摄像头，所述摄像头中嵌设有5g视频传输器，所述5g视频传输器通过无线连接方式与外部云存储器连接，并将所述摄像头采集的图像信息传输到所述外部云存储器当中。通过设置的5g视频传输器加快了传输图像信息的速度,设置的绕线装置可以缠绕预留的线缆，使之更加整洁美观，设置的收纳盒可以将绕线装置及缠绕在绕线装置上的预留的线缆一起收纳起来，进一步使本技术提出的使用5g传输图像的摄像头更加的整洁，同时方便使用预留的线缆更换摄像头。
5.专利号为cn201911034054.9的中国专利公开了一种拍摄清晰的稳定型5g摄像头，该专利包括防护机构和散热机构，主体设置在防护机构的内部，散热机构设置在防护机构上,散热机构与主体连接，防护机构包括驱动组件,收集箱，防护罩，第二管道，电动阀，第一管道，橡胶条，两个滑动套管，两个弹簧，两个安装轴承，两个第二导热管和两个支撑杆，散热机构包括第一导热管，第四齿轮，第三齿轮,连接轴和扇叶，驱动组件包括电机，第一齿轮和第二齿轮，该拍摄清晰的稳定型5g摄像头中，通过防护机构的防护作用，减少了摄像头上积累灰尘和污渍的数量，提高了摄像头拍摄的清晰度。
6.专利号为cn201420020557.7的中国专利，该专利提供一种矿用本安型球形网络摄像机，本安电源模a连接并提供电源给三可变摄像机机芯、编解码模块、以太网光纤传输模块、控制模块和光耦隔离模块，本安电源b连接并提供电源给无刷电机、红外灯模块和光耦隔离模块；以太网光纤传输模块与远端进行通信；三可变摄像机机芯、控制模块通过编解码模块与以太网光纤传输模块连接通信；控制模块与三可变摄像机机芯连接，实现对三可变摄像机机芯的控制；控制模块通过光耦隔离模块控制连接无刷电机。
7.专利号为cn201520157696.9，一种矿用本安型无线网络摄像机，该网络摄像机的摄像机通过编码模块与视频处理模块连接，视频模块输出的网络信号和wif信号与收发模块连接,收发模块通过天线输出；核心板芯片分别通过网络信号转换芯片和无线wif信号转换芯片将数字信号转换为无线网络信号，优点：具有防爆,安全,不间断供电,满足无线传
输，解决了有线传输的线路冗长问题，实现了井下高速运动物体仍然清晰成像。
8.但是，目前已有的5g摄像头没有本安设计，不能用于井下，具有本安设计的无线网络摄像头主要基于wifi，传输速度有限，不能满足井下实时监测的需求。


技术实现要素：

9.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、体积小、重量轻、防爆、抗震、防潮，适合于煤矿井下使用的本安型5g图像采集装置。
10.为实现上述目的，本实用新型一种本安型5g图像采集装置，包括若干个本安模块：本安壳体组件1、5g&wifi模块6、本安镜头泡棉固定板12、本安镜头抱箍13、本安标枪固定支架19、射频转接线
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50r
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井下本安基站馈线27；变焦镜头15通过本安镜头泡棉固定板12、本安镜头抱箍13固定安装在本安壳体组件1的侧部，本安壳体组件1内设置有本安标枪固定支架19，本安标枪固定支架19上固定设置有ipc标准枪16，变焦镜头15与ipc标准枪16组成网络摄像机，并与5g&wifi模块6、射频转接线
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50r
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井下本安基站馈线27相连接来向外传输视频信息。
11.进一步，所述本安模块还包括本安摄像头安装底板26，本安摄像头安装底板26上固定设置有镜头支撑块14、所述本安标枪固定支架19，所述镜头支撑块14上固定设置有所述变焦镜头15。
12.进一步，所述本安模块还包括本安灯板支架4，本安灯板支架4的下部固定安装在所述本安摄像头安装底板26上，本安灯板支架4的正面设置有灯板3、背面设置有灯板驱动板5，灯板3与所述本安壳体组件1的侧壁透窗之间还设置有红外灯隔光硅胶2。
13.进一步，所述本安模块还包括本安功放固定板23、本安功放板24、本安功放隔离罩25，本安功放板24通过本安功放固定板23固定安装在所述本安摄像头安装底板26上，本安功放板24的上部设置有本安功放隔离罩25。
14.进一步，所述本安壳体组件1包括本安上壳体32、本安下壳体33，本安下壳体33内的底部设置有所述本安摄像头安装底板26、扬声器21，扬声器21通过方形spk固定钣金20、方形spk密封圈22固定安装。
15.进一步，所述本安模块还包括本安视窗固定块29，本安视窗固定块29包括视窗玻璃密封圈31、玻璃压板34，所述本安壳体组件上设置有镜头视窗39、补光灯视窗40，镜头视窗39、补光灯视窗40通过本安视窗固定块29固定安装在所述本安壳体组件1的侧壁上。
16.进一步，所述5g&wifi模块6通过固定钣金7固定安装在所述本安摄像头安装底板26上，同时，固定钣金7上还设置有vdsl模块8；所述本安摄像头安装底板26上还设置有接线座固定钣金10，其上设置有若干个接线座9；所述本安上壳体32上设置有光纤模块17，其通过光纤模块钣金支架18固定安装。
17.进一步，所述图像采集装置还包括数字信号处理器，其pcb板为叠层pcb板，pcb采用fr4
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1.6mm基板，爬电距离≥0.5mm，铜箔厚度36um，最小线宽≥0.3mm，最小间距＞0.3mm。
18.进一步，所述接线座9上设置有若干组dc12v电源转接口，接线座9与灯板驱动板5之间形成独立供电电路，接线座9与网络摄像机之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与vdsl模块8之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与5g&wifi模块6之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与本安功放板24之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与光纤模块17之间形成
独立供电电路。
19.本实用新型将5g技术用于图像采集，可以解决目前井下实时检测的问题。本安型5g图像采集装置具有体积小、重量轻、低照度、高清晰度、低码流、传输距离远、无电磁干扰等一系列优点，是煤矿井下工业电视系统中的优良摄像仪。
附图说明
20.图1为带本安设计的5g图像采集装置原理图；
21.图2
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1为5g图像采集装置外形主视图；
22.图2
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2为5g图像采集装置外形左视图；
23.图2
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3为5g图像采集装置外形右视图；
24.图2
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4为5g图像采集装置外形俯视图；
25.图2
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5为5g图像采集装置外形仰视图；
26.图3
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1为补光灯内部机构切面图；
27.图3
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2为网络摄像机内部机构切面图；
28.图4为5g图像采集装置pcb板；
29.图5为本安上壳体机构图；
30.图6为本安图像采集装置安装底板；
31.图7为5g&wifi模块固定钣金；
32.图8为本安功放固定板；
33.图9为过压保护电路。
具体实施方式
34.下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
38.如图1至图9所示，本实用新型一种本安型5g图像采集装置，包括本安壳体组件1，
红外灯隔光硅胶2，灯板3，本安灯板支架4，灯板驱动板5，4g&wifi模块6，5g&wifi模块固定钣金7，vdsl模块8，接线座9，接线座固定钣金10，头泡棉11，安镜头泡棉固定板12，本安镜头抱箍13，镜头支撑块14，变焦镜头15，ipc标准枪16，光纤模块17，光纤模块钣金支架18，本安标枪固定支架19，方形spk固定钣金20，扬声器
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4r
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2w
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动圈式
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带音腔21，方形spk密封圈22，本安功放固定板23，本安功放板24，本安功放隔离罩25，本安摄像机安装底板26，射频转接线
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50r
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井下本安基站馈线27，板状
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结构件固定28，本安视窗固定块29，本安壳体安装支架垫块30，视窗玻璃密封圈31，本安上壳体32，本安下壳体33，玻璃压板34，铭牌固定板35，本安壳体钣金支架36，本安铭牌37，本安壳体钣金安装支架38，镜头视窗39，补光灯视窗40。其中，包括若干个本安模块：本安壳体组件1、本安灯板支架4、5g&wifi模块6、本安镜头泡棉固定板12、本安镜头抱箍13、本安标枪固定支架19、本安功放固定板23、本安功放板24、本安功放隔离罩25、本安摄像头安装底板26、射频转接线
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50r
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井下本安基站馈线27、本安视窗固定块29。
39.其中，本安壳体组件1包括本安上壳体32、本安下壳体33，本安下壳体33的侧壁设置有镜头视窗39、补光灯视窗40。镜头视窗39对应于网络摄像机，补光灯视窗40对应于补光灯。镜头视窗39、补光灯视窗40通过本安视窗固定块29固定安装在本安下壳体33的侧壁上，本安视窗固定块29包括视窗玻璃密封圈31、玻璃压板34，镜头视窗39、补光灯视窗40均通过视窗玻璃密封圈31封装，并通过玻璃压板34扣装在所述侧壁上。
40.网络摄像机包括变焦镜头15、ipc标准枪16。变焦镜头15通过本安镜头泡棉固定板12、本安镜头抱箍13固定安装在本安壳体组件1的侧部，使得变焦镜头15对应于镜头视窗39。本安下壳体33内的底部设置有本安摄像头安装底板26，本安摄像头安装底板26上固定设置有镜头支撑块14，变焦镜头15通过镜头支撑块14进一步安装固定。本安摄像头安装底板26上还固定设置有本安标枪固定支架19，本安标枪固定支架19上固定设置有ipc标准枪16，变焦镜头15与ipc标准枪16组成网络摄像机。
41.本安灯板支架4为l型结构，本安灯板支架4的下部固定安装在本安摄像头安装底板26上，本安灯板支架4的正面设置有灯板3、背面设置有灯板驱动板5，灯板3与所述本安壳体组件1的侧壁透窗之间还设置有红外灯隔光硅胶2。灯板3对应于补光灯视窗40进行安装，
42.本安功放板24通过本安功放固定板23固定安装在本安摄像头安装底板26上，本安功放板24的上部设置有本安功放隔离罩25。本安下壳体33内的底部还设置有扬声器21，扬声器21通过方形spk固定钣金20、方形spk密封圈22固定安装。本安功放板24控制扬声器21输出语音。
43.本实用新型中，通信方式有5g、wifi、光纤等，5g&wifi模块6通过固定钣金7固定安装在本安摄像头安装底板26上，同时，固定钣金7上还设置有vdsl模块8。本安上壳体32上设置有光纤模块17，其通过光纤模块钣金支架18固定安装。
44.本安摄像头安装底板26上还设置有接线座固定钣金10，其上设置有若干个接线座9，接线座9上设置有若干组dc12v电源转接口，接线座9与灯板驱动板5之间形成独立供电电路，接线座9与网络摄像机之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与vdsl模块8之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与5g&wifi模块6之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与本安功放板24之间形成独立供电电路，灯板驱动板5与光纤模块17之间形成独立供电电路。
45.本实用新型一种本安型5g图像采集装置，如图5所示，本安壳体组件1的外壳材质：
sus304不锈钢，厚度＝1.5mm，壳体防护等级ip54，本安电路的电气间隙和爬电距离应符合gb3836.4
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2010第6章的规定，电气间隙≥2mm，爬电距离≥2mm。带长腰孔为重点管控尺寸，要求cpk≥1.33。外观要求：无明显变形、毛刺、擦伤、油脂、脏污等缺陷。符合gb 3836.1
‑
2010、gb3836.4
‑
2010和企标q/sxhh
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016
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2020的相关标准。
46.图4给出了带本安设计的5g图像采集装置pcb板，pcb设计时首先需要考虑电路的叠层设计，选用叠层pcb板。选用这种叠层方式能够在电路中起到一定的抗干扰作用，具有较好的效果，能够减少很多过孔数量，提高了信号层的布线效率，并且能够有效减低电路的电磁干扰。滤波、旁路电容要尽可能地靠近芯片，这样更能发挥其相应的作用。而在pcb板的边沿一般不便摆放元器件，因为有的时候组装或者调试时容易因为碰擦而导致元件的脱落，此外应该尽可能地整齐的摆放各个芯片，合理的布局和摆放可以减少电路中过孔的数量和电路中走线的跃层。电路中含有摄像头视频信号，应该在绘制时远离电源信号，而一些高频电路像时钟电路、晶振电路等高频信号走线时尽可能地布短线。电路中电源线和地线应当尽量加粗，一些关键的敏感信号线应当在两边采取增加保护地措施，同时在布线时各相邻铜膜线应当在满足电气安全要求的情况下尽可能地增加其间距。技术要求：
①
pcb采用fr4
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1.6mm基板；
②
爬电距离≥0.5mm，铜箔厚度36um，最小线宽≥0.3mm，最小间距＞0.3mm；
③
焊接完毕后刷两遍绝缘清漆。
47.图6为本安图像采集装置安装底板，材料为环氧树脂，外观要求同5。图7为5g&wifi模块固定钣金，材料采用热镀锌板：sgcc，厚度＝1.0mm。cpk和外观要求同5。图8为本安功放固定板，料均为热镀锌板：sgcc，厚度＝1.0mm，图8为本安功放隔离罩，材料均为热镀锌板：sgcc，厚度＝0.8mm。本安功放固定板和本安功放隔离罩，主要用来安装5g和wifi的功放模块，cpk和外观要求同5。
48.利用上述装置进行本安型5g图像采集方法，包括以下步骤：
49.1)通过网络摄像机模块采集数据信号,视频采集并将视频信号转换为模拟电信号、数字光信号、数字电信号或无线信号进行传输；
50.2)在光照不够的情况下，自动打开暖光补光灯，保证在光照不好的情况下图像也能清晰的采集、传输；
51.3)5g通信模块将接收的数据信号传输到控制系统；
52.4)矿用本安型摄像仪采用了运算速度更快的数字信号处理器，能够在更短时间内压缩尺寸更大更加清晰的画面；采用了先进的操作系统和视频压缩算法，使得图像传输更加流畅并且显示更加清晰细腻；采用了嵌入的服务器，浏览远程图像时不需要任何第三方软件支持，通过浏览器(internet explore)即可访问，操作简单方便。支持动态ip地址，方便地随时实现图像网络传输。
53.本实用新型的电路设计中，核心板、传感器芯片、视频解码芯片内部均有esd防护设计，同时外围电路也采用了诸多用于静电防护的专用器件，例如瞬态抑制二极管，它的工作原理是利用二极管的反向击穿的特性，当瞬间产生的较大电压大于电路的正常工作电压时，二极管会引发雪崩现象为电路中的瞬态电流提供了一个通路，达到保护电路的目的。本设计中，在各个连接器之间也采用了专用的esd防护器件，具体电路设计参见图8中各部分电路原理图。
54.本实用新型一种本安型5g图像采集装置，是矿用本安型防爆电气设备，可用于煤
矿井下有瓦斯、煤尘爆炸性，但无破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体。具有体积小、重量轻、低照度、高清晰度、低码流、传输距离远、无电磁干扰等一系列优点，是煤矿井下工业电视系统中的优良摄像仪。本实用新型本安型5g图像采集装置，除拥有传统摄像仪的功能外，还可以直接和光纤结合，支持手拉手级联。因此特别适合做监测监控系统的前端设备。使用此设备，宽带(综合布线)光纤可以取代传统的闭路电视系统，使信息光纤与视频光纤合二为一。网络摄像机与5g&wifi模块6、光纤模块17、射频转接线
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50r
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井下本安基站馈线27相连接来向外传输视频信息。
55.矿用本安型摄像仪是工业电视系统中对主要生产环节、重要设备及关键岗位进行实时图像监视的关键设备，将实时图像通过网口、光纤、网络延长器、4g/wifi传输。结构紧凑、体积小、重量轻、防爆、抗震、防潮，适合于煤矿井下使用。
56.矿用本安型摄像仪采用了运算速度更快的数字信号处理器，能够在更短时间内压缩尺寸更大更加清晰的画面；采用了先进的操作系统和视频压缩算法，使得图像传输更加流畅并且显示更加清晰细腻；采用了嵌入的服务器，浏览远程图像时不需要任何第三方软件支持，通过浏览器(internet explore)即可访问，操作简单方便。支持动态ip地址，方便地随时实现图像网络传输。