全方位探測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種全方位探測裝置，包括：球形外殼、上支板、下支板、連接桿、圖像傳感器、圖像傳感器支架、方位傳感器、信號發(fā)送器、電源、驅動機構、安裝法蘭、底座、以及導電滑環(huán)。本發(fā)明提供的全方位探測裝置體積較小，易于攜帶，可以進行全方位監(jiān)測，而且不易暴露，有利于對突發(fā)事件現(xiàn)場進行秘密監(jiān)控。
【專利說明】全方位探測裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及探測【技術領域】，特別涉及一種全方位探測裝置。

【背景技術】
[0002]在很多特定的環(huán)境中，人們不能或不便于身臨其境對感興趣的目標和環(huán)境進行實時觀測。目前對遠程現(xiàn)場的觀測和監(jiān)視主要靠安裝攝像機。但是安裝攝像機的工作需要預先進行，在一些突發(fā)事件的現(xiàn)場安裝攝像機為時已晚，攝像頭體積較大，不僅不容易攜帶，不能進行全方位監(jiān)測，而且容易暴露，導致監(jiān)測失敗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術問題
本發(fā)明首要解決的問題在于如何提供一種便于攜帶的、隱蔽的、并且可以實時進行全方位檢測的探測裝置。
[0004](二)技術方案
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全方位探測裝置，包括:球形外殼、上支板、下支板、連接桿、圖像傳感器、圖像傳感器支架、方位傳感器、信號發(fā)送器、電源、驅動機構、安裝法蘭、底座、以及導電滑環(huán)，其中，所述球形外殼包括上、下半球殼，所述上、下半球殼的分界面過球心，所述上半球殼開孔便于所述圖像傳感器獲取圖像，所述上、下半球殼分別與所述上支板在球殼的內(nèi)部面配合，其與所述上支板連接形成所述全方位探測裝置的主要支撐結構，所述上支板上安裝所述圖像傳感器支架和所述信號發(fā)送器，所述圖像傳感器支架上安裝所述圖像傳感器和所述方位傳感器，安裝于所述主要支撐結構上的各組件都能隨著所述主要支撐結構在所述全方位探測裝置工作時進行360度旋轉，所述圖像傳感器用于獲取目標對象的圖像信號，并將其轉化為電信號提供給所述信號發(fā)送器，所述方位傳感器用于探測所述目標對象所處的方向信息，所述信號發(fā)送器用于將轉化為電信號后的圖像信息以及所述方向信息進行處理，并發(fā)射出去，以實現(xiàn)所述圖像信息和所述方向信息的遠距離傳輸，所述下支板與所述上、下半球殼均不連接，其與所述上支板用所述連接桿連接，其一端具有所述安裝法蘭，所述安裝法蘭的上端面與所述下支板連接在一起，其下端面與所述底座之間安裝有所述導電滑環(huán)，所述導電滑環(huán)用于將位于所述下半球殼內(nèi)的所述電源提供的電輸送到所述上半球殼內(nèi)的用電設備。
[0005]優(yōu)選地，所述圖像傳感器包括:鏡頭、鏡筒、焦面、以及C⑶器件，其中，所述鏡頭位于所述鏡筒內(nèi)，其包括多個透鏡鏡片和多個壓塊，每一個透鏡鏡片均有壓塊定位，所述透鏡鏡片按尺寸由小到大，在所述鏡頭的長度方向上從后往前排列設置，所述鏡頭通過所述鏡筒上的螺紋與所述焦面連接，所述CCD器件設置于所述焦面的鏡頭安裝螺紋孔中，用于將所述鏡頭獲取的圖像信號轉化為電信號輸出給所述信號發(fā)送器，所述焦面兩側分別設置有安裝螺紋孔，用于與所述圖像傳感器支架連接。
[0006]優(yōu)選地，所述方位傳感器為二維數(shù)字羅盤模塊，其安裝在安裝插槽中，所述安裝插槽安裝在所述圖像傳感器支架上。
[0007]優(yōu)選地，所述信號發(fā)送器包括:圖像數(shù)字電路板、壓縮編碼電路板、以及發(fā)射電路板，其中，所述圖像數(shù)字電路板用于對所述電信號進行濾波和A/D轉化，所述壓縮編碼電路板用于把所述圖像信息和所述方位信息進行壓縮和編碼，所述發(fā)射電路板用于將壓縮和編碼后的信息通過無線電信號發(fā)射出去，所述圖像數(shù)字電路板、所述壓縮編碼電路板、以及所述發(fā)射電路板通過電路板間的支柱層疊安裝在所述上支板上。
[0008]優(yōu)選地，所述電源包括:電池組、充電接口、以及電源電路板，其中，所述電池組包括6塊電池，平均分為兩邊安裝在所述下支板上，所述電池用固定支架固定，并且所述電池之間用硅橡膠輔助固定，所述電池的正、負極從所述固定支架的一端伸出，通過電線將每邊的電池進行首尾串聯(lián)，兩邊的電池分別串聯(lián)后再通過電線將兩邊并聯(lián)起來；所述充電接口采用圓形DC插座，其安裝在所述底座上，使得充電器的插頭從所述全方位探測裝置的底面插入從而對所述電池充電；所述電源電路板安裝在下支板與底座之間，其電源線經(jīng)過所述導電滑環(huán)給上半球殼內(nèi)的用電設備供電。
[0009]優(yōu)選地，所述驅動機構為直流驅動電機，并且?guī)в旋X輪減速器。
[0010]優(yōu)選地，還包括:控制開關，其安裝在所述全方位探測裝置的底部，用于所述全方位探測裝置的底面與外界接觸后，啟動各個組件進行工作。
[0011](三)有益效果
本發(fā)明提供的全方位探測裝置體積較小，易于攜帶，可以進行全方位監(jiān)測，而且不易暴露，有利于對突發(fā)事件現(xiàn)場進行秘密監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面參照附圖并結合實例來進一步描述本發(fā)明。其中:
圖1示出了本發(fā)明的全方位探測裝置的工作示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0014]根據(jù)本發(fā)明提供的一種全方位探測裝置，其主要包括:球形外殼、上支板、下支板、連接桿、圖像傳感器、圖像傳感器支架、方位傳感器、信號發(fā)送器、電源、驅動機構、安裝法蘭、底座、以及導電滑環(huán)。
[0015]具體地，球形外殼的外徑可以為090mm，為減輕重量，球形外殼的厚度可以為1mm，材料可以采用45鋼，以避免所述全方位探測裝置在投擲過程中，球形外殼因碰撞產(chǎn)生過大變形與球體內(nèi)部結構在旋轉時發(fā)生干涉而不能360度旋轉。另外，球殼表面可以進行發(fā)黑防銹處理。為便于球形外殼的加工和球形外殼內(nèi)部其它部件的安裝，球形外殼分為上、下兩個半球分別加工。上、下半球殼的分界面過球心，上半球殼開020mm孔便于圖像傳感器獲取圖像，同時上、下半球殼分別與上支板在球殼的內(nèi)部面配合，上、下半球殼分界面附近鉆M.16沉頭孔，配合好后在上、下半球殼的分界面圓周分別用6個M.16沉頭螺釘與上支板連接形成全方位探測裝置的主要支撐結構。上支板的上面安裝圖像傳感器支架和信號發(fā)送器，上支板采用鋁合金以減輕全方位探測裝置的重量，主要支撐結構外面可以用膠粘接一層5mm的緩沖外殼。
[0016]主要支撐結構和安裝在主要支撐結構上的圖像傳感器支架和信號發(fā)送器都隨著主要支撐結構在全方位探測裝置工作時360度旋轉，它們是全方位探測裝置中的轉動部分。
[0017]下支板與上、下半球殼均不連接，上支板與下支板連接用連接桿實現(xiàn)，上、下支板中間開孔，連接桿從中間孔穿過，連接桿自身中間開孔，一端具有安裝法蘭，法蘭下端面與底座用螺釘把導電滑環(huán)固定在中間，連接桿法蘭上端面與下支板連接在一起，底座、連接桿和下支板形成全方位探測裝置中的的固定部分，帶減速器的驅動電機輸出軸安裝一個模數(shù)為0.4、齒數(shù)為26的小齒輪,小齒輪兩面分別嵌入一個軸承,兩個軸承僅內(nèi)環(huán)與齒輪連接，一個軸承外圈安裝在下支板上，另一個軸承安裝在驅動電機支架上，與小齒輪配合使用的大齒輪齒數(shù)為52個,保證轉動比為2，大齒輪與上支板固定在一起，大齒輪中間開孔，安裝軸承，連接桿從軸承內(nèi)環(huán)穿過，軸承外圈與齒輪配合，軸承內(nèi)環(huán)與連接桿配合，大齒輪內(nèi)部的軸承使上支板相對連接桿徑向位置固定并可以繞軸線旋轉，連接桿頂部雙螺母使頂套壓緊大齒輪軸承的內(nèi)環(huán)，同時保持與上支板端面0.05mm間隙，在小齒輪的帶動下，大齒輪帶動上支板繞連接桿軸向旋轉，實現(xiàn)全方位探測裝置的360度探測。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，圖像傳感器可以包括:鏡頭、鏡筒、焦面、以及CXD (Charge-coupledDevice,電荷耦合元件)器件。其中，鏡筒是鏡頭的主要承力結構，在鏡頭中每一個透鏡均有壓塊定位，透鏡鏡片按鏡片尺寸由小到大，從后往前依次裝配，經(jīng)過設計后鏡頭的最大直徑為018_，長度為19.73_。鏡筒和壓塊均采用質(zhì)量較輕的鋁合金，鏡頭的重量為15g。
[0019]鏡頭安裝通過鏡筒上的螺紋與焦面連接，并用鎖緊環(huán)進行防松，焦面的鏡頭安裝螺紋孔中有一個CCD器件，將鏡頭獲取的圖像信號轉化為電信號輸出給信號發(fā)送器，焦面的重量為10g。
[0020]鏡頭成像的像面與CXD器件適合才能保證成像清晰，修調(diào)鏡筒的后端面，當鏡頭擰入焦面安裝螺紋孔時，鏡筒的后端面與焦面的定位面接觸后就能保證鏡頭的成像面剛好落在CXD器件上。焦面的工作電壓為3V，功率為0.5W。
[0021]圖像傳感器安裝在圖像傳感器支架上，圖像傳感器支架在圖像傳感器的焦面兩側各有一個安裝螺紋孔，焦面與鏡頭的安裝面與支架貼合，通過焦面?zhèn)让鎯蓚€安裝螺紋孔與支架實現(xiàn)固定，支架與上支板連接，有支架的結構形式設計確保鏡頭光軸與上支板圖像傳感器安裝面呈45°。
[0022]圖像傳感器支架采用Imm厚的鋼板成型，由于圖像傳感器支架外形尺寸小，Imm厚的鋼板有足夠的剛度保證圖像傳感器的位置保持不變，同時重量很輕。圖像傳感器支架上同時具有方位傳感器的安裝接口，在圖像傳感器支架上同時安裝方位傳感器是為了保證圖像傳感器與方位傳感器的相對位置關系，圖像傳感器支架的重量約為Sg。
[0023]全方位探測裝置不僅要清晰辨別監(jiān)測目標，還要準確掌握目標所處的方位。全方位探測裝置中方位傳感器選用TMCD3 二維數(shù)字羅盤模塊，其基本原理是通過感應地球磁場來辨別方向，該方位傳感器的精度:土 2。、分辨率:0.5°、重復度:土 3°、外形尺寸僅為19mmX19mmX4.5 mm。方位傳感器的工作電壓為3V，功率為0.3W。
[0024]方位傳感器安裝在兩個聚四氟乙烯的安裝插槽中，通過插槽安裝在圖像傳感器支架上，方位傳感器的位置相對圖像傳感器的位置固定。在全方位探測裝置安裝調(diào)試時，調(diào)整方位傳感器相對鏡頭初始位置后再固定，確保方位信號的準確。
[0025]圖1示出了本發(fā)明的全方位探測裝置的工作示意圖。方位傳感器獲取的方向信息和圖像傳感器獲取的圖像信息一起傳送至信號發(fā)送器。信號發(fā)送器將圖像信息和方向信息經(jīng)過壓縮、編碼后，用無線電波發(fā)射出去，實現(xiàn)圖像和方向信號的遠距離傳輸。
[0026]信號發(fā)送器由三塊電路板組成，分別為圖像數(shù)字電路板、壓縮編碼電路板、發(fā)射電路板。圖像數(shù)字電路板對CCD器件輸出信號進行濾波和A/D (模/數(shù))轉化，壓縮編碼電路板把圖像信號和方位信號進行壓縮和編碼。發(fā)射電路板將壓縮和編碼的信號通過無線電信號發(fā)射出去。信號發(fā)送器分三塊電路板進行設計并與其它電路板分開有利于電路的抗干擾設計。
[0027]信號發(fā)送器三塊電路板通過電路板間的支柱層疊安裝在上支板上，每層電路板之間的間距為10mm。發(fā)射電路板安裝在頂層，電路板上有一根天線穿過上半球殼向外發(fā)射電磁波。最下一層電路為圖像數(shù)字電路板。三塊電路板的厚度為1mm，三塊電路板距離上半球殼內(nèi)部距離為2mm，圖像數(shù)字電路板距離上支板安裝面為5mm，為避開圖像傳感器及其支架，電路板的形狀不規(guī)則，中間開有方孔。
[0028]信號發(fā)送器工作電壓為12V，功耗約為2W。信號發(fā)送器工作電源由全方位探測裝置內(nèi)部的電源提供。
[0029]由于全方位探測裝置體積的限制，全方位探測裝置內(nèi)部的電源采用高能鋰離子聚合物電池。高能鋰離子聚合物電池單位體積貯存的能量高，同時電池的形狀可根據(jù)實際情況可進行設計。
[0030]電池規(guī)格為DLRY552035，電池的容量為370mAh，輸出電壓為3.7V，電池的最大輸出電流為700mA，電池的外形尺寸為35mm*20mm*5.5mm。在全方位探測裝置中共選用6塊這種電池，電池每兩塊為一組并聯(lián)后三組電池串聯(lián)輸出，輸出的電壓為12V,最大輸出電流為
1.4A，電池最大輸出功率為16.8W。
[0031]6塊電池分兩邊，分別安裝在下支板上，電池用固定支架固定，同時電池之間用硅橡膠輔助固定。電池的正、負極從固定支架的一端伸出，通過電線將電池的正、負極串聯(lián)起來。兩邊的電池串聯(lián)后再通過電線將并聯(lián)起來。電池的兩端與電池充電器的正、負極連接。電池固定支架采用0.4mm厚的鋼板固成型，電池支架可以進行發(fā)黑防銹處理。
[0032]由于尺寸空間的限制，電池充電接口選用DC插座，充電器端選用DC插頭，DC插座應選擇尺寸較小的電源插座，電源插座為圓形，充電插頭為針式插頭，電源插安裝在底座上，便于充電器的插頭從底面插入對電池充電。
[0033]電池充電器選用輸出電壓為12V,輸出電流為500mA的標準充電器,充電器本身具有輸出電流和輸出電壓保護。
[0034]6塊電池每塊電池并聯(lián)后串聯(lián),輸出電壓為12V,最大輸出電流可達1.4A,但全方位探測裝置內(nèi)部使用的電壓各不同，圖像傳感器、方位傳感器和驅動電機使用的電壓為3V，信號發(fā)送器的工作電壓為12V，為了能夠輸出的電壓為3V電壓，需要對輸出電壓進行降壓輸出。
[0035]由于尺寸空間的限制，電源電路板外形尺寸設計成半圓形。電源電路板安裝在下支板與底座之間，電源電路板與下板球殼之間有2_的間隙。
[0036]由于尺寸空間的限制和功能的要求，圖像傳感器、方位傳感器和信號發(fā)送器必須放置在上半球殼內(nèi)部并隨上支板一起轉動，而由于尺寸空間的限制，電池和驅動電機必須安裝在下支板上，上支板及其固定在上支板上的圖像傳感器、方向傳感器、信號發(fā)送器及球形外殼都必須能相對下支板360度旋轉。上支板上所有器件都必須由下支板提供電源。在旋轉的過程中，給上支板供電的電源線會因為旋轉而扭斷，電源線必須經(jīng)過導電滑環(huán)給上半球殼供電。選用SRC12CN型導電滑環(huán)，該導電滑環(huán)最大可承受240V的直流電源，最大額度電流為2A，滿足全方位探測裝置的使用要求。
[0037]全方位探測裝置中的驅動電機選用外形尺寸較小的直流驅動電機，驅動電機型號為G12F型驅動電機。驅動電機的工作電壓為3V，輸出轉速為3000轉/分，最大輸出功率為
0.25W。直流驅動電機自身帶有減速比為100的齒輪減速器，經(jīng)過減速后驅動電機的輸出轉速為30轉/分。
[0038]要達到全方位探測裝置所需要的15轉/秒，在全方位探測裝置的內(nèi)部還需有一級轉動比為2的齒輪減速。
[0039]控制開關安裝在全方位探測裝置的底部，當投擲后全方位探測裝置底面與地面(或其它物體)接觸后，位置開關開啟，全方位探測裝置各個部分開始工作，位置開關可以選用微動開關。
[0040]另外，全方位探測裝置內(nèi)部安裝了撥動開關，便于全方位探測裝置電路的控制撥動。
[0041 ] 根據(jù)本發(fā)明提供的全方位探測裝置具有廣泛應用前景。該裝置不僅可以裝配特種兵部隊，還可以裝配給警察，主要使用方式為投擲使用。在警察解救人質(zhì)現(xiàn)場，警察投擲全方位探測裝置到犯罪現(xiàn)場，全方位探測裝置在第一時間傳回犯罪現(xiàn)場全方位的情況:歹徒的人數(shù)、裝配、所處的位置以及現(xiàn)場的環(huán)境，有了對現(xiàn)場情況的充分了解，才能制定相應的解救方案并順利解救人質(zhì)，減少不必要的傷亡。同時，該裝置在科研領域也有重要應用，在研究某些動物的生活習慣時，研究考察人員每時每刻都拿著攝像機對某種動物特別是危險動物進行跟蹤拍攝時，不僅異常辛苦和非常危險，而且有考察人員在現(xiàn)場，難以捕捉拍攝到動物真實自然的生活習慣。使用本發(fā)明提供的全方位探測裝置，可以在不被動物察覺的情況下，對動物進行的跟蹤拍攝，為科學考察提供可靠地依據(jù)。
[0042]本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發(fā)明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權利要求】
1.一種全方位探測裝置，其特征在于，包括:球形外殼、上支板、下支板、連接桿、圖像傳感器、圖像傳感器支架、方位傳感器、信號發(fā)送器、電源、驅動機構、安裝法蘭、底座、以及導電滑環(huán)，其中，所述球形外殼包括上、下半球殼，所述上、下半球殼的分界面過球心，所述上半球殼開孔便于所述圖像傳感器獲取圖像，所述上、下半球殼分別與所述上支板在球殼的內(nèi)部面配合，其與所述上支板連接形成所述全方位探測裝置的主要支撐結構，所述上支板上安裝所述圖像傳感器支架和所述信號發(fā)送器，所述圖像傳感器支架上安裝所述圖像傳感器和所述方位傳感器，安裝于所述主要支撐結構上的各組件都能隨著所述主要支撐結構在所述全方位探測裝置工作時進行360度旋轉，所述圖像傳感器用于獲取目標對象的圖像信號，并將其轉化為電信號提供給所述信號發(fā)送器，所述方位傳感器用于探測所述目標對象所處的方向信息，所述信號發(fā)送器用于將轉化為電信號后的圖像信息以及所述方向信息進行處理，并發(fā)射出去，以實現(xiàn)所述圖像信息和所述方向信息的遠距離傳輸，所述下支板與所述上、下半球殼均不連接，其與所述上支板用所述連接桿連接，其一端具有所述安裝法蘭，所述安裝法蘭的上端面與所述下支板連接在一起，其下端面與所述底座之間安裝有所述導電滑環(huán)，所述導電滑環(huán)用于將位于所述下半球殼內(nèi)的所述電源提供的電輸送到所述上半球殼內(nèi)的用電設備。
2.如權利要求1所述的全方位探測裝置，其特征在于，所述圖像傳感器包括:鏡頭、鏡筒、焦面、以及CCD器件，其中，所述鏡頭位于所述鏡筒內(nèi)，其包括多個透鏡鏡片和多個壓塊，每一個透鏡鏡片均有壓塊定位，所述透鏡鏡片按尺寸由小到大，在所述鏡頭的長度方向上從后往前排列設置，所述鏡頭通過所述鏡筒上的螺紋與所述焦面連接，所述CCD器件設置于所述焦面的鏡頭安裝螺紋孔中，用于將所述鏡頭獲取的圖像信號轉化為電信號輸出給所述信號發(fā)送器，所述焦面兩側分別設置有安裝螺紋孔，用于與所述圖像傳感器支架連接。
3.如權利要求1所述的全方位探測裝置，其特征在于:所述方位傳感器為二維數(shù)字羅盤模塊，其安裝在安裝插槽中，所述安裝插槽安裝在所述圖像傳感器支架上。
4.如權利要求1所述的全方位探測裝置，其特征在于，所述信號發(fā)送器包括:圖像數(shù)字電路板、壓縮編碼電路板、以及發(fā)射電路板，其中，所述圖像數(shù)字電路板用于對所述電信號進行濾波和A/D轉化，所述壓縮編碼電路板用于把所述圖像信息和所述方位信息進行壓縮和編碼，所述發(fā)射電路板用于將壓縮和編碼后的信息通過無線電信號發(fā)射出去，所述圖像數(shù)字電路板、所述壓縮編碼電路板、以及所述發(fā)射電路板通過電路板間的支柱層疊安裝在所述上支板上。
5.如權利要求1所述的全方位探測裝置，其特征在于，所述電源包括:電池組、充電接口、以及電源電路板，其中，所述電池組包括6塊電池，平均分為兩邊安裝在所述下支板上，所述電池用固定支架固定，并且所述電池之間用硅橡膠輔助固定，所述電池的正、負極從所述固定支架的一端伸出，通過電線將每邊的電池進行首尾串聯(lián)，兩邊的電池分別串聯(lián)后再通過電線將兩邊并聯(lián)起來；所述充電接口采用圓形DC插座，其安裝在所述底座上，使得充電器的插頭從所述全方位探測裝置的底面插入從而對所述電池充電；所述電源電路板安裝在下支板與底座之間，其電源線經(jīng)過所述導電滑環(huán)給上半球殼內(nèi)的用電設備供電。
6.如權利要求1所述的全方位探測裝置，其特征在于:所述驅動機構為直流驅動電機，并且?guī)в旋X輪減速器。
7.如權利要求1飛中任一項所述的全方位探測裝置，其特征在于，還包括:控制開關，其安裝在所述全方位探測裝置的底部，用于所述全方位探測裝置的底面與外界接觸后，啟動各個組件進行 工作。
【文檔編號】H04N7/18GK104079888SQ201410326443
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權日:2014年7月10日
【發(fā)明者】李云 申請人:北京劍邦科技有限公司