PL69514Y1 - Kamera podwodna dla pojazdów podwodnych. - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest kamera podwodna dla pojazdów podwodnych.

Obszarem zastosowań przedmiotu wzoru użytkowego jest oceanografia, i oceanologia, inżynieria wodna i morska, a także w niektórych aspektach ratownictwo wodne ludzi i mienia, dokumentowanie obrazów dla potrzeb służb ochrony środowiska i administracji morskiej. Może być także wykorzystywana z pewnymi ograniczeniami w turystyce wodnej.

We współczesnych technikach prac podwodnych urządzenia rejestrujące i transmitujące obraz, są powszechnie stosowane. Pod względem konstrukcyjnym w użyciu jest wiele różnych rozwiązań. Stosowane są proste kamery zanurzane na linii kablowej z pokładu jednostki pływającej lub mola. Zasilanie kamery i przekaz sygnału wizyjnego realizowany jest linią kablową, a obserwacja i ewentualna rejestracja obrazu realizowana jest przez urządzenie na powierzchni. Dla nurków i płetwonurków zostały zaprojektowane specjalne kamery, na ogół posiadające własne źródło zasilania oraz własne urządzenia rejestrujące obraz. Kamery takie z istoty mają pewne ograniczenia czasu działania z uwagi na skończoną pojemność źródła zasilania i pojemność urządzenia rejestrującego obraz. Konstrukcyjnie, są to specjalnie opracowywane urządzenia jako wodoszczelne. Znane są także konstrukcje uniwersalne, polegające na tym, że właściwa kamera może być użytkowana także poza środowiskiem podwodnym, a na czas pracy pod wodą taką kamerę umieszcza się wewnątrz specjalizowanej, wyłącznie dla tego typu kamery, obudowie wodoszczelnej zawierającej odpowiednio rozmieszczone elementy manipulacyjne umożliwiające sterowanie pracą kamery. Z zasady dla potrzeb nurków i płetwonurków nie stosuje się kamer łączonych z urządzeniem zasilająco-rejestrującym linią kablową, ze względu na bezpieczeństwo nurka lub płetwonurka.

Dla zastosowań w pojazdach podwodnych, z reguły są to konstrukcje dedykowane. Wiele ograniczeń dotyczących pojemności źródła zasilania i urządzeń rejestrujących obraz, nie stanowi kryterium ograniczającego. W zdecydowanej większości są to konstrukcje od razu tworzone jako wodoszczelne z wyprowadzeniem wodoszczelnego złącza kablowego zasilania i sygnału wizyjnego, albo w formie zadławionej w korpusie, linii kablowej. W różny sposób posadawia się kamery na pojazdach podwodnych. Znane są konstrukcje polegające na sztywnym zainstalowaniu kamery, wówczas by zmienić obszar obserwacji trzeba manewrować całym pojazdem. Stosowane są także posadowienia kamery na uchylnej poprzecznej belce mogącej w pewnym zakresie zmieniać obszar obserwacji w płaszczyźnie góra-dół i spotyka się najbardziej złożone konstrukcje posadowienia kamer na pojeździe podwodnym w urządzeniu zdalnie sterowanym mogącym wykonywać ruch obrotowy w płaszczyźnie horyzontu o kąt zbliżony do pełnego okręgu oraz w płaszczyźnie wertykalnej o kąt zbliżony do wartości % pełnego okręgu. Urządzenia takie powszechnie nazywane są GIMBAŁ-ami i nierzadko zaopatrzone są w specjalizowane układy do stabilizacji mechanicznej położenia kamery.

Odrębną kwestią jest oczekiwana i uzyskiwana jakość obrazu. W przypadku jakości niskich i średnich (VGA oraz SVGA) uzyskiwany z kamery i transmitowany do urządzenia rejestrującego, sygnał jest sygnałem analogowym. W przypadku jakości wyższych i wysokich (DVD oraz HD) technika analogowa jest już niewystarczająca i sygnał wizyjny uzyskiwany z kamery z zasady musi być sygnałem cyfrowym z reguły już kompresowanym do jednego z powszechnie stosowanych standardów. Dodatkowo, dla wysokich jakości obrazu, relatywnie strumień danych ma dużą wartość, co w konsekwencji prowadzi do tego, iż urządzenia rejestrujące muszą charakteryzować się bardzo dużymi pojemnościami i znacznie większą prędkością działania niż urządzenia analogowe, nawet z przetwarzaniem na sygnał cyfrowy.

Kamera podwodna dla pojazdów podwodnych, będąca przedmiotem wzoru użytkowego zawiera cylindryczny korpus wykonany ze stali nierdzewnej w gatunku A4, stanowiący obudowę zewnętrzną wodoszczelną. Od tyłu korpus zamknięty jest denkiem tylnym wykonanym z ertacetalu, w którym centralnie osadzone jest elektryczne i wodoszczelne złącze zespolone zawierające konektory do przesyłu zasilania, sygnału wizyjnego i sygnałów sterujących, oraz, pomiędzy złączem a krawędzią, zaworu odpowietrzającego. Denko, jest w obudowie uszczelnione dwoma uszczelnieniami typu ORING osadzonymi w półokrągłych rowkach wydrążonych na obwodzie powierzchni denka wciskanej do wnętrza obudowy. Z przeciwnej strony korpus zamknięty jest, wpuszczonym do wewnątrz, iluminatorem wykonanym jako krążek z przezroczystego szkła akrylowego o grubości 20 milimetrów, na obwodzie którego wykonane są dwa równoległe półokrągłe rowki, w których osadzone są gumowe uszczelnienia typu ORING.

Ta część korpusu jest wewnętrznie podtoczona, by uzyskać próg oparcia iluminatora od wewnątrz. Poza tym, od krawędzi zewnętrznej do miejsca posadowienia zewnętrznej powierzchni iluminatora, wewnętrzna powierzchnia korpusu zawiera nacięty gwint drobnozwojny, w który wkręcony jest pierścień przedni stabilizujący iluminator. Pierścień przedni wykonany jest z ertacetalu. Wewnątrz obudowy do wewnętrznej ściany denka tylnego przymocowany jest pierścień montażowy z zainstalowanymi w nim trzema prowadnicami drugostronnie zamontowanymi w pierścieniu nośnym, z centralnie w nim osadzonym półprzewodnikowym przetwornikiem obrazu CMOS w rozmiarze 1/3 cala i rozdzielczości 1,37 megapikseli. Obraz, na powierzchnię przetwornika obrazu jest naświetlany przez wielosoczewkowy obiektyw, o ogniskowej zmienianej w zakresie od 3 do 8 milimetrów, osadzony w pierścieniu pośrednim osadzonym w pierścieniu nośnym. Na prowadnicach posadowione są układy elektroniczne obsługujące przetwornik obrazu, które umożliwiają uzyskanie dodatkowego cyfrowego zbliżenia w zakresie od 1 do 4 razy, zmianę rozdzielczości uzyskiwanego obrazu oraz przetwarzanie sygnału wideo na postać cyfrową z jednoczesną kompresją do formatu H.264 i innych oraz sterowanie zasilaniem matrycy laserów i oświetlacza LED. Nad pierścieniem pośrednim obiektywu usytuowane są trzy półprzewodnikowe lasery emitujące światło czerwone, osadzone obwodowo, symetrycznie rozmieszczone, w pierścieniu montażowym oświetlenia, który dodatkowo zawiera pasywny radiator do odprowadzania ciepła oraz przed nim pierścieniową płytkę PCB z obwodowo rozmieszczonymi elementami LED emitującymi światło białe o barwie naturalnej.

Przedmiot wzoru użytkowego przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. a obrazuje rozmieszczenie konstrukcyjne wewnątrz wodoszczelnej obudowy, zaś fig. b obrazuje rozmieszczenie złącza elektrycznego i elementu odpowietrzającego wnętrze kamery.

Kamera podwodna dla pojazdów podwodnych w przykładzie realizacji zabudowana jest w cylindrycznej obudowie 10 zamkniętej od tyłu denkiem tylnym 1 uszczelnionym w niej dwiema gumowymi uszczelnieniami 17 typu ORING osadzonymi w półokrągłych rowkach wydrążonych obwodowo na powierzchni bocznej denka I w części wciskanej do wnętrza obudowy 10. Ponadto denko tylne 1 zawiera w osi gwintowany otwór z osadzonym w nim wielostykowym wodoszczelnym złączem elektrycznym 14, oraz między nim a krawędzią zewnętrzną, otwór 15 zaworu odpowietrzającego. Od przodu obudowa 10 zamknięta jest wpuszczonym do wewnątrz iluminatorem 2. Przód obudowy 10 jest pod-toczony dla uzyskania progu na którym stabilizowane jest położenie iluminatora 2, zaś przedni fragment obszaru podtoczonego posiada nacięty gwint drobnozwojny, w który wkręcony jest pierścień zabezpieczający 8. Iluminator 2 jest uszczelniony w obudowie 10 także przy użyciu dwóch uszczelnień 16 typu ORING osadzonych w półokrągłych rowkach wydrążonych obwodowo na jego bocznej powierzchni. Do wewnętrznej ściany denka 1. przytwierdzony jest pierścień montażowy 9, do którego są zamontowane prowadnice 12, z jednej strony, zaś z drugiej zainstalowane są one do pierścienia nośnego 4, w którym centralnie posadowiony jest półprzewodnikowy przetwornik obrazu CMOS. Po przeciwnej stronie pierścienia 4 osadzony jest pierścień pośredni 6, w który wkręcony jest obiektyw 7. Półprzewodnikowy przetwornik obrazu CMOS reprezentuje, przy rozmiarze 1/3 cala, rozdzielczość 1,37 megapikseli. Obiektyw 7 jest obiektywem wielosoczewkowym o zmiennej, w zakresie od 3 do 8 milimetrów, ogniskowej. Na prowadnicach 12 posadowione są układy elektroniczne obsługujące przetwornik obrazu pod względem przetwarzania na sygnał w formacie cyfrowym, odpowiednio kodowany i kompresowany z H.264 włącznie. Poza tym, układy te realizują także sterowanie funkcjami zmiany ogniskowej obiektywu 7 oraz cyfrowej zmiany zbliżenia. Dodatkowo układy elektroniczne realizują funkcje zasilania i sterowania pracą laserów półprzewodnikowych 3 oraz oświetlacza LED 1T Powyżej pierścienia pośredniego 6 symetrycznie po obwodzie rozmieszczone są trzy półprzewodnikowe lasery 3 emitujące światło czerwone, osadzone w pierścieniu montażowym 5, zaopatrzonym dodatkowo w pasywny radiator do odprowadzania ciepła z podzespołów oświetleniowych. Za pierścieniem 6 zainstalowana jest pierścieniowa płytka PCB 11., na której obwodowo są rozmieszczone elementy LED oświetlające, emitujące światło białe o temperaturze barwowej z przedziału 2700 do 3500 Kelwinów. Denko tylne 1_ ma powierzchnię boczną zewnętrzna 18 radełkowaną, w celu ułatwienia trzymania i mocowania kamery. Iluminator 2 wykonany jest ze szkła akrylowego o grubości 20 milimetrów, denko tylne 1_ oraz pierścień zabezpieczający 8 wykonane są z ertacetalu, zaś obudowa 10 z odcinka rury ze stali trwale kwasoodpornej w gatunku A4.

Kamera podwodna według wzoru użytkowego, pozwala uzyskać obraz bardzo wysokiej jakości HD, sygnał wizyjny przetworzony do postaci cyfrowej kodowany jest w formacie H.264, pozwalając znacząco skompresować wielkość przesyłanych danych bez utraty jakości. Przesyłany sygnał jest w standardzie ETHERNET, kamera posiada własny adres IP, co z kolei umożliwia dwukierunkową

transmisję, czyli tą samą drogą przekazywany jest obraz i sygnały sterujące pracą kamery oraz informacje zwrotne o aktualnych parametrach. Ta sama linia przesyła także sygnały sterujące pracą laserów półprzewodnikowych i oświetlacza LED, sterowania pracą obiektywu, zadawania parametrów uzyskiwanego obrazu. Kamera z zasady przeznaczona jest do montażu na pojeździe podwodnym, ale może być także używana przez nurka-płetwonurka w obrębie obszaru, na który pozwala użyta kabloli-na, lub też samodzielnie z użyciem przenośnego urządzenia zasilająco-rejestrującego z zachowaniem ograniczeń wynikających z posiadanej pojemności akumulatora i pojemności nośnika danych cyfrowych.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia ochronne

   1. Kamera podwodna dla pojazdów podwodnych, posiadająca zabudowane w wodoszczelnej obudowie elementy i podzespoły przetwarzające obraz na właściwy sygnał elektryczny oraz dodatkowe podzespoły-źródła światła doświetlającego oraz znakującego, znamienna tym, że do wewnętrznej ściany denka tylnego (1) przytwierdzony jest pierścień montażowy (9) z osadzonymi w nim trzema prowadnicami (12), do których zamocowane są elektroniczne układy (13) obsługi przetwornika obrazu, obsługi oświetlenia i znakowania laserem oraz przetwarzania sygnału wizyjnego, które drugostronnie osadzone są w pierścieniu (4), a on sam jest elementem nośnym dla mocowania półprzewodnikowego przetwornika obrazu CMOS, podzespołów posadowienia obiektywu (7), elementów montażowych matrycy laserów 3 oraz oświetlacza LED (11). przy czym tak zestawiony moduł jest umieszczony wewnątrz wodoszczelnej obudowy (10) wykonanej jako cylindryczny pojemnik ze stali kwasoodpornej w gatunku A4, zamknięty od tyłu uszczelnionym denkiem tylnym (1), zaś od przodu przezroczystym i uszczelnionym iluminatorem (2), którego położenie stabilizuje pierścień zabezpieczający (8).
2. 2. Kamera podwodna według zastrz. 1, znamienna tym, że w pierścieniu nośnym (4) centralnie osadzony jest pierścień pośredni (6) będący prowadnicą obiektywu (7) o zmiennej, w zakresie od 3 do 8 milimetrów, ogniskowej, natomiast nad nim posadowione są na obwodzie symetrycznie rozmieszczone trzy półprzewodnikowe lasery (3) emitujące światło czerwone, zainstalowane w pierścieniu (5) zaopatrzonym w pasywny radiator odprowadzający ciepło, a za nim pierścieniowa płytka PCB (11) zawierająca obwodowo rozmieszczone doświetlające diody LED emitujące światło białe o temperaturze barwowej w zakresie od 2700 do 3500 Kelwinów.
3. 3. Kamera podwodna według zastrz. 1, znamienna tym, że denko tylne (1), w części wsuwanej do cylindrycznej obudowy (10) zawiera obwodowo wytoczone dwa półokrągłe rowki z umieszczonymi weń uszczelnieniami (17) typu ORING, podobnie iluminator (2) wykonany ze szkła akrylowego o grubości 20 milimetrów, także zawiera dwa półokrągłe rowki z osadzonymi w nich gumowymi pierścieniami uszczelniającymi (16) typu ORING, przy czym w obrębie przestrzeni zajmowanej przez iluminator (2), w cylindrze obudowy wykonane jest podtoczenie dla uzyskania progu stabilizującego jego położenie od tyłu, zaś od przedniej krawędzi wewnątrz obudowy (10), na części podtoczenia nacięty jest gwint wewnętrzny, w który wkręcony jest pierścień (8), wykonany z ertacetalu, stabilizujący położenie całego iluminatora (2) w obudowie (10).
4. 4. Kamera podwodna według zastrz. 1, znamienna tym, że denko tylne (1) wykonane jest z ertacetalu i posiada centralnie w osi wykonany otwór, który na powierzchni wewnętrznej ma nacięty gwint, w którym obsadzone jest wielostykowe złącze elektryczne (14) oraz, pomiędzy nim a krawędzią zewnętrzna, otwór (15) zaworu odpowietrzającego zainstalowanego w pierścieniu (9).
5. 5. Kamera podwodna według zastrz. 1, znamienna tym, że powierzchnia boczna denka (1) zawiera ukośne wgniecenia (18) wykonane przy użyciu radełka.