一种两栖检测机器人的防水运动相机的制作方法

1.本实用新型涉及管道检测技术领域，更具体涉及一种两栖检测机器人的防水运动相机。


背景技术：

2.排水管道在制造及投入运行等过程中都可能存在缺陷，及时对管道检测，准确了解管道的运行状况，可以保证管道的可靠安全运行。排水管道环境复杂，存在淤积、变形、异物插入、建筑垃圾堆积等缺陷，需通过机器人搭载摄像机进行检测。市面上的半球监控像机具备技术成熟、结构紧凑、成像清晰、通讯可靠、范围较广，具备一定防护功能等特点，改装后可用于管道检测机器人。
3.半球监控像机因静止倒立悬挂应用于室内外，相对于在排水管道移动过程中淋水、浸水作业，改装后的半球监控像机会经历较大温差、跨越大块建筑垃圾导致剧烈震动环境，其视角、防震、防水、防爆、防凝雾等功能明显不满足需求。
4.排水管道检测机器人因受空间限制，对自身体积和搭载检测相机尺寸有严格要求，为降低成本，一般选用体积较小，且具备一定范围内上、下、左、右摆动和变焦功能的室外半球监控云台相机，但该相机仅用于室外固定场所，防震、防水效果差，且倒立应用视角不满足需求。
5.现有专利公告号为cn 114738598 a的专利文献公开了管道检测机器人，包括机体总成、驱动总成、车轮总成、检测总成、电源，驱动总成与电源连接机体总成内部，驱动总成与车轮总成连接，检测总成连接机体总成的外表面；驱动总成、检测总成与所述电源连接；机体总成包括第一壳体、第二壳体、浮筒，第一壳体与第二壳体密封连接，浮筒连接第二壳体的两侧，浮筒位于所述车轮总成的上方；所述第一壳体或/和第二壳体的侧部向外延伸形成翼。
6.此款水路两栖检测机器人云台相机是通过市面上半球监控云台相机改造而成的防水运动相机，参阅图1、图2，此半球监控云台相机有摄像头1、机座2、透明防护罩3、壳体4组成，此相机可上下90
°
、水平360
°
往复旋转，传统半球监控云台应用场景是将像机罩向下倒立安装在固定位置，实现对地面的监控，但水下机器人是需要对前侧的管内状况进行检测，需要将其安装在水路两栖检测机器人前侧，实现管道水面上方图像检测。
7.但其壳体4高度较高，摄像头1相对机体的高度距离大，壳体4边缘遮挡云台像机向下视角范围，将原本向下安装使用的云台相机直接向上安装至水下机器人前部，会导致机器人前侧有较大范围盲区，同时原有向下安装的摄像头进行上下90
°
的旋转未能完全覆盖向上安装后所需要的视角区域。


技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题在于，如何增大水下检测机器人的相机的可视角度。
9.本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种两栖检测机器人的防水运动相机，倾斜固定设于机器人顶部，包括相机外壳、相机底座、相机组件，所述相机外壳包括摄像机罩、摄像机壳、底盖，所述摄像机罩通过摄像机壳与底盖密封固定，并围合形成一个密闭的腔体结构，所述摄像机罩与摄像机壳的连接点形成台阶，所述相机组件通过相机底座转动设于腔体内，且其转动端位于台阶上方。
10.通过将相机组件的转动端设置在台阶上方，可保证相机组件的拍摄端始终不被摄像机罩与摄像机壳的连接段遮挡，即不会遮挡云台像机在其俯仰视角端值位置的拍摄，防止了摄像头的拍照被遮挡，可有效扩大检测机器人或移动平台图像采集的可视角度。
11.作为优选的技术方案，所述相机底座上设有水平摆动涡轮座，所述相机组件包括机芯球台、垂直摆动单元，所述机芯球台通过设于水平摆动涡轮座顶部的镜头座转动设于水平摆动涡轮座顶部，所述垂直摆动单元的输出端与机芯球台传动连接。
12.作为优选的技术方案，所述垂直摆动单元包括摆动电机、同步带、同步轮，所述摆动电机固定设于水平摆动涡轮座顶部，且其输出端通过同步带、同步轮驱动机芯球台以其轴线为转轴转动，通过垂直摆动单元的摆动电机驱动同步带、同步轮即可带动机芯球台实现180
°
转动，以提高视角覆盖范围。
13.作为优选的技术方案，所述相机组件还包括水平回转单元，所述相机底座与水平摆动涡轮座转动配合，所述水平回转单元包括水平摆动蜗杆电机，所述水平摆动蜗杆电机与水平摆动涡轮座啮合传动，并驱动水平摆动涡轮座以其轴线为转轴转动，通过水平回转单元可实现相机组件水平360
°
转动。
14.作为优选的技术方案，所述摄像机壳上设有充气嘴，所述充气嘴与腔体相连，所述充气嘴内开设有第一充气孔和第二充气孔，所述第二充气孔孔径大于第一充气孔，所述第二充气孔位于腔体内的一端固定连接有空心螺塞，所述空心螺塞通过弹簧弹性连接有钢球，所述钢球直径小于第二充气孔孔径且大于第一充气孔孔径，通过将整个相机外壳设置成一个密闭的腔体结构，并通过充气嘴可对腔体抽至负压，并充填惰性气体，形成独立密封，实现排水管道防水、防爆功能，提高了防护等级。
15.作为优选的技术方案，所述相机外壳内设有温湿度传感器。
16.作为优选的技术方案，所述摄像机壳与摄像机罩和底盖的连接面均设有密封圈。
17.作为优选的技术方案，所述摄像机罩外表面喷涂有铁氟龙涂料，内表面设有uv防凝露镀膜，通过外喷铁氟龙涂料可防止污水污染，内涂uv防凝露镀膜防止排水管道井下、井上温差太大，相机罩内部凝结水雾影响透光度，提高了成像效果。
18.本实用新型的优点在于：
19.(1)本实用新型中，通过将相机组件的转动端设置在台阶上方，可保证相机组件的拍摄端始终不被摄像机罩与摄像机壳的连接段遮挡，即不会遮挡云台像机在其俯仰视角端值位置的拍摄，防止了摄像头的拍照被遮挡，可有效扩大检测机器人或移动平台图像采集的可视角度。
20.(2)本实用新型中，通过垂直摆动单元的摆动电机驱动同步带、同步轮即可带动机芯球台实现180
°
转动，以提高视角覆盖范围，通过水平回转单元可实现相机组件水平360
°
转动。
21.(3)本实用新型中，通过将整个相机外壳设置成一个密闭的腔体结构，并通过充气
嘴可对腔体抽至负压，并充填惰性气体，形成独立密封，实现排水管道防水、防爆功能，提高了防护等级。
22.(4)本实用新型中，通过外喷铁氟龙涂料可防止污水污染，内涂uv防凝露镀膜防止排水管道井下、井上温差太大，相机罩内部凝结水雾影响透光度，提高了成像效果。
附图说明
23.图1为本实用新型背景技术提供的一种两栖检测机器人的防水运动相机的结构示意图；
24.图2为本实用新型背景技术提供的一种两栖检测机器人的防水运动相机的内部结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例提供的一种两栖检测机器人的防水运动相机剖面的结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例提供的一种两栖检测机器人的防水运动相机的内部结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例提供的一种两栖检测机器人的防水运动相机的图3的a局部放大结构示意图；
28.图6为本实用新型实施例提供的一种两栖检测机器人的防水运动相机的图3的b局部放大结构示意图；
29.附图标号：
30.1、相机外壳；11、摄像机罩；12、摄像机壳；13、底盖；14、压盘；15、第一o型圈；16、螺栓；17、第二o型圈；18、螺钉；
31.2、相机组件；21、相机底座；211、回转支承；22、机芯球台；221、球台壳体；222、镜头；223、变焦电机；224、环形平衡重；23、垂直摆动单元；231、摆动电机；232、同步带；233、同步轮；24、水平回转单元；241、水平摆动涡轮座；242、水平摆动蜗杆电机；25、右镜头座；251、第二转轴；252、第一右轴承；253、第二右轴承；254、右传动槽；26、左镜头座；261、第一转轴；262、第一左轴承；263、第二左轴承；264、左传动槽；
32.3、减震组件；31、上压缩弹簧；32、单向阻尼阻塞；33、柱塞筒；34、下压缩弹簧；35、柱塞杆；
33.4、充气嘴；41、第一充气孔；42、第二充气孔；43、空心螺塞；44、弹簧；45、钢球；
34.5、温湿度传感器。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中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作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。
36.参考图3、图4，一种两栖检测机器人的防水运动相机，向上倾斜安装在机器人端部，由于是在现有向下安装云台相机的基础上进行改进，通过向上倾斜安装，可进一步增大
相机组件2的可视范围，增大检测机器人图像采集的可视角度，包括相机外壳1、相机底座21、相机组件2、减震组件3、充气嘴4、温湿度传感器5，相机外壳1包括摄像机罩11、摄像机壳12、底盖13，摄像机罩11通过摄像机壳12与底盖13密封固定，并围合形成一个密闭的腔体结构，摄像机罩11与摄像机壳12的连接点形成台阶，相机组件2通过相机底座21转动设于腔体内，且其转动端位于台阶上方；
37.通过将相机组件2的转动端设置在台阶上方，可保证相机组件2的拍摄端始终不被摄像机罩11与摄像机壳12的连接段遮挡，即不会遮挡云台像机在其俯仰视角端值位置的拍摄，防止了摄像头的拍照被遮挡，可有效扩大检测机器人或移动平台图像采集的可视角度；
38.相机底座21通过至少一个减震组件3与底盖13弹性连接，考虑到相机底座21的平衡，优选设置三个及以上的减震组件3，通过减震组件3的设置，可实现在内部对相机组件2进行减震，相机外壳1上设置有充气嘴4和温湿度传感器5、压力传感器(图未示)，充气嘴4与腔体连通，通过充气嘴4可向腔体内注入80～120kpa的惰性气体，并通过抽空腔室内空气(形成负压)形成独立密封，实现排水管道防水、防爆功能，提高防护等级。
39.参阅图3，摄像机罩11通过压盘14、第一o型圈15、螺栓16与摄像机壳12密封固定，摄像机罩11包括圆弧部、竖直部、第一水平连接部，其中圆弧部为二分之一圆弧，圆弧半径大于机芯球台22半径，圆弧部两端分别通过竖直部固定连接有第一水平连接部，竖直部与第一水平连接部连接点所在平面始终位于相机组件2的拍摄端以下，摄像机罩11底部向外翻折，并与摄像机罩11垂直，即竖直部与第一水平连接部垂直固定，摄像机壳12包括第二水平部、弧形部、第三水平部，第二水平部通过弧形部与第三水平部固定连接，摄像机壳12底部设有压盘14，并通过螺栓16实现对摄像机罩11的弯折部、摄像机壳12顶部外沿的锁紧，压盘14固定在第一水平连接部底部，第二水平部搭接在第一水平连接部顶部，在摄像机罩11的弯折部与摄像机壳12顶部外沿的连接处设有第一o型圈15，第一o型圈15位于第二水平部与第一水平连接部之间，在螺栓16的锁紧作用下，实现对摄像机罩11的弯折部与摄像机壳12顶部外沿的连接处的密封，即实现第二水平部与第一水平连接部的固定；
40.摄像机壳12与底盖13的连接处设有第二o型圈17，即第二o型圈17位于第三水平部与底盖13之间，摄像机壳12与底盖13通过螺钉18连接紧固，在螺钉18的作用下，实现对摄像机壳12与底盖13的连接处的密封。
41.参阅图3、图4，相机组件2包括相机底座21、机芯球台22、垂直摆动单元23、水平回转单元24、右镜头座25、左镜头座26；相机底座21上设有水平回转单元24，水平回转单元24包括水平摆动涡轮座241，水平回转单元24上固定连接有右镜头座25、左镜头座26，右镜头座25与左镜头座26之间留有间隙，间隙内设有机芯球台22，机芯球台22通过第一转轴261与左镜头座26转动连接，左镜头座26上固定设有第一左轴承262和第二左轴承263，第一左轴承262、第二左轴承263外圈分别与左镜头座26固定，内圈分别与第一转轴261固定连接，左镜头座26上开设有左传动槽264，左传动槽264用于放置垂直摆动单元23的传动部件，优选的，右镜头座25与左镜头座26结构相同，机芯球台22通过第二转轴251与右镜头座25转动连接，右镜头座25上固定设有第一右轴承252和第二右轴承253，第一右轴承252、第二右轴承253外圈分别与右镜头座25固定，内圈分别与第二转轴251固定连接，右镜头座25上开设有右传动槽254，为保证传动效果，可在第二转轴251和第一转轴261端部均设置一组垂直摆动单元23，在本实施中，仅以在第一转轴261端部设置垂直摆动单元23为例，垂直摆动单元23
固定设于水平摆动涡轮座241上，且垂直摆动单元23的输出端与第一转轴261传动连接。
42.参阅图3，水平回转单元24包括水平摆动涡轮座241、水平摆动蜗杆电机242，水平摆动涡轮座241通过回转支承211转动连接在相机底座21顶部，水平摆动蜗杆电机242固定连接在相机底座21顶部，且其输出端与水平摆动涡轮座241啮合传动，并驱动水平摆动涡轮座241以其轴线为转轴转动，水平摆动蜗杆电机242为市购件；
43.垂直摆动单元23包括摆动电机231、同步带232、同步轮233，摆动电机231固定设于水平摆动涡轮座241顶部，且其输出端通过同步带232、同步轮233驱动机芯球台22以其轴线为转轴转动，摆动电机231的输出端固定连接有一个同步轮233，第一转轴261远离机芯球台22的一端固定连接有另一个同步轮233，两个同步轮233通过同步带232传动连接，其中摆动电机231的输出端与同步轮233为花键连接，第一转轴261与同步轮233为花键连接，摆动电机231通过同步带232、同步轮233可带动第一转轴261转动，以带动机芯球台22以其轴线为转轴转动；
44.机芯球台22包括球台壳体221及设于球台壳体221上的镜头222、变焦电机223、环形平衡重224，镜头222和变焦电机223分别设于球台壳体221两端，环形平衡重224固定设于镜头222外侧，其中变焦电机223的大端面位于球台壳体221的一端，镜头222自带感光器件，为市购件；为平衡重量，在球台壳体221的另一端及镜头222的外侧固定连接环形平衡重224，用于平衡球台壳体221后部变焦电机223的重量，防止相机运动过程中剧烈震动导致的机芯球台22自动偏转，提高了拍摄稳定性。
45.参阅图3、图6，减震组件3包括上压缩弹簧31、单向阻尼阻塞32、柱塞筒33、下压缩弹簧34、柱塞杆35，柱塞筒33固定设于底盖13顶部，柱塞筒33内滑动设有单向阻尼阻塞32，单向阻尼阻塞32通过柱塞杆35与相机底座21固定连接，单向阻尼阻塞32顶部通过上压缩弹簧31与柱塞筒33弹性连接，单向阻尼阻塞32底部通过下压缩弹簧34与底盖13弹性连接，柱塞筒33顶部开设有可供柱塞杆35穿过的竖孔，柱塞筒33底部底盖13固定连接，遇凸起障碍向上震动时，相机组件2快速压缩下压缩弹簧34，单向阻尼阻塞32的橡胶齿形环顺向快速下滑，起到减震作用，越过障碍后，相机组件2在下压缩弹簧34的作用下上推，单向阻尼阻塞32的橡胶齿形环逆向展开产生较大阻尼力，回位速度减缓，防止回位过快出现共振影响摄像机工作，遇到凹型障碍时，通过上压缩弹簧31压缩和伸张，起到双向减震作用，有效降低振动对机芯球台22及镜头222的影响，提高了运动设备在颠簸路况中的图像采集的稳定性。
46.参阅图3、图5，充气嘴4包括充气嘴4与腔体相连，充气嘴4包括第一充气孔41、第二充气孔42、空心螺塞43、弹簧44、钢球45，充气嘴4内开设有第一充气孔41和第二充气孔42，第二充气孔42孔径大于第一充气孔41，第二充气孔42位于腔体内的一端(图中右端)固定连接有空心螺塞43，空心螺塞43通过弹簧44弹性连接有钢球45，钢球45直径小于第二充气孔42孔径且大于第一充气孔41孔径，钢球45的活动范围位于第二充气孔42内，在弹簧44的弹性作用下，常态时，钢球45抵接在第一充气孔41与第二充气孔42的连接端，实现对第一充气孔41的封堵，即充气嘴4处于封闭状态，需要对腔体抽至负压或导入保护气体时，通过外部设备伸入充气嘴4内，接触钢球45对第一充气孔41的封堵，即可实现充气嘴4的导通，完成上述操作。
47.参阅图3，相机外壳1内设有温湿度传感器5、压力传感器，温湿度传感器5、压力传感器分别用于测量腔体内的温湿度和压力，且两者均固定设置在摄像机壳12的内壁，同时
本实施例中，摄像机罩11外表面喷涂有铁氟龙涂料，内表面固定有uv防凝露镀膜，通过外喷铁氟龙涂料可防止污水污染，内涂uv防凝露镀膜防止排水管道井下、井上温差太大，相机罩内部凝结水雾影响透光度，以提高成像效果。
48.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。