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球机的结构以及功能详解
来源:    发布时间: 2013-06-04 14:30   7542 次浏览   大小:  16px  14px  12px
1.球机的基本概念什么是一体化智能球型摄像机?   通常把内置一体化摄像机(含变焦镜头)、云台结构、解码器,采用球形护罩的一体化前端成像设备称为一体化智能球型摄像机。它具有体积小、外形美观、功能强大、安装方便、使用简单、


1.球机的基本概念
什么是一体化智能球型摄像机?
   通常把内置一体化摄像机(含变焦镜头)、云台结构、解码器,采用球形护罩的一体化前端成像设备称为一体化智能球型摄像机。它具有体积小、外形美观、功能强大、安装方便、使用简单、维护容易等特点,又被人们通俗地叫为“快球”、“智能快球”或“球机”
2.球机的基本功能

一般球机应具有以下一些功能:
预置点或预置位
     所谓预置功能是指智能快球能将当前状态下云台的水平角度、倾斜角度和摄像机镜头焦距等相关参数储存到存储器中,需要时可以迅速调用这些参数并将云台和摄像头调整至该位置
自动巡航
     所谓自动巡航是指可通过预先编程,将某些预置点按要求的顺序编排到自动巡航队列中,只需一个外部命令就可让球机自动地按设定的预置点顺序以设定的时间间隔往复不停地运动

自动扫描
      所谓自动扫描是指预先设定左限位和右限位,可以实现摄像机在左右限位之间以设定的速度水平自动来回扫描
模式(PATTERN)或花样扫描
   所谓模式(PATTERN)功能是用户启动(PATTERN)录制功能后,球机能够连续记录用户在某一段时间内对球机转动及镜头操作的运行轨迹,通过操作命令可以将录下的操作过程自动循环的回放。业界也有把这称为自学习或智能记忆等
自动运行(AUTO PARKING)
   所谓自动运行功能是使用者在一段时间(时间可自由设置)内没有操作时,智能球能自动回到使用者预先设置的某一个重要的预置位(即通常所说的看守位)或执行某一预先设定的功能:自动扫描、花样扫描或自动巡航等
 
焦距控制
         用户可以通过控制键盘调整焦距的远近,得到所需的全景画面,或是近景视图
聚焦控制
     系统默认自动聚焦。镜头变焦时,摄像机会以物景画面的中心自动对焦,保持清晰图像;在特殊情况下用户可以手动聚焦,达到希望的图像效果
光圈控制
         摄像机有自动背光补偿功能。在强光背景下,自动对较黑暗的目标进行亮度补偿。对光亮的背景进行采光调整。避免因背景亮度过高而造成整个画面一团光亮,目标却因黑暗而不可辨别的情形,从而实现清晰视图

自动翻转
   操作者将智能快球的镜头镜头操作到底部(垂直)时,球机的镜头会自动翻转180°,并随即向上转,可直接观看到背面的景物,从而实现纵向180°的全程连续监视
焦距/速度自动匹配
      操作者手动控制智能快球时,对焦距较长的情况,球机高速的反应使得轻微触动摇杆可能使画面迅速移动,从而造成画面丢失。基于人性化考虑,要求智能快球必须具有根据焦距的远近自动调整云台水平和垂直转速,使得监控时手动跟踪目标操作更为简便易行
其他功能
     区域显示、隐私保护、白平衡控制、背光补偿控制、彩色/黑白转换控制
3.球机的分类
一体化智能快球有哪几类?
     不论一体化智能球机的外观如何,是多少倍的镜头,具有多少预置位,采用什么协议,根据它所采用的驱动电机,分为两大类:一类是步进电机球机,如 PELCO、PHILIPS、KALATEL等;另一类是直流电机球机,如VCL、AD等。而深圳市艾立克电子有限公司是世界上少数,国内唯一同时拥有两种球机生产技术和生产能力的厂家。
上述两类球机各有什么特点?
     步进电机球机具有定位准确、结构简单、驱动控制算法简单,但是存在功耗大,散热量大,电机易损(一般寿命仅为三年左右)等不足。
     直流电机球机具有功耗低、散热量小、结构简单、电机不易损坏(一般寿命在8—10年),驱动控制算法相对复杂,是最新一代环保节能型产品,就定位精度而言略有偏差,但是不影响监控使用效果,因为球机内置的一体化摄像机均自带广角镜头组。

4.球机结构和核心部件
球机有哪些核心部件?
     一体化智能球形摄像机是一种涉及光学、机械、电子等领域的高科技产品。由于目前国内光电技术、微电机制造技术和生产工艺等方面的原因,一体化智能球机的三个主要部件(内置变焦镜头的一体化摄像机、电刷、高性能电机)几乎全部依赖进口。
一体化摄像机
     一体化智能球形摄像机作为监控系统的前端设备,成像是否清晰、聚焦是否准确迅速是个极其关键性指标,而这又取决于产品所选用的第一个关键部件——一体化摄像机。
     目前全世界范围内球机生产厂家比较认可的一体化摄像机品牌是:日立(HITACHI)、索尼(SONY)、三洋(SANYO)。这些一级品牌的一体化摄像机,以色彩正、聚焦灵敏、质量稳定、使用寿命长(100万次以上)而著称,显示分辨率在470线左右,是球机市场大多数知名品牌厂家的首选。  
  次一级的一体化摄像机品牌以韩国为主:三星(SAMSUNG)、喜恩碧、LG等。相对于一级品牌的一体化摄像机而言,这些摄像机基本存在一定的色偏(或者偏红,或者偏蓝),聚焦速度也要比前者慢上20~50%左右,但质量稳定,显示分辨率也是470线左右,是韩国球机厂家的主要选择,也是国内一般球机厂家或仿冒国外品牌球机厂家的选择。
一体化摄像机的倍数概念
   市场上有些厂家利用摄像机变焦倍数这个概念,误导用户的选择。他们向用户介绍球机性能时,只讲摄像机是多少倍,似乎倍数越大越好,而不说清楚是多少倍光学变焦与多少倍数字变焦的乘积。在实际图像监控系统中,真正起作用的是光学变焦的倍数。由于目前一体化摄像机的有效像素为440K左右,电子变焦若超过2倍,几乎不具备什么使用价值,其强烈的马赛克效果使实际监控图像根本无法观看。 

   一般说来,光学镜头焦距越长变焦倍数越大,该摄像机所能监视并看清的目标也就越远。然而,由于一体化摄像机变焦镜头组受当前国际技术水平的限制,变焦镜头组的远焦一直在90mm这个难关左右徘徊。一般16倍光学变焦的焦距范围是:4—64mm,18倍光学变焦的焦距范围是:3.1— 73.8mm,22倍光学变焦的焦距范围是:4—88mm或3.6—79.2mm ,而23倍是3.6—82.8mm,25倍是2.5— 62.5mm ,27倍是3.25—87.75mm,从以上数据不难看出22倍光学变焦镜头组的远焦88mm是看得最远的,这也是目前市场比较流行22倍光学变焦一体化智能球机的原因之一。用户在选择镜头变焦倍数时应该要求厂家提供具体的镜头近焦、远焦参数而不应片面听信其广告上的倍数宣传。同样是22倍光学变焦,以日立HITACHI的一体化摄像机为最好,它和韩国产的一体化摄像机不仅存在品质上的差异,也存在很大的价格差异。日立HITACHI的一体化摄像机价格几乎是韩国的二倍。

电刷

   一体化球形摄像机的第二个关键部件就是电刷。它是一体化智能球机在进行360度连续旋转的同时准确无误地传递视频信号、控制信号的保证。从稳定性和可靠性而言,以美国的品牌为最好,其电刷内部采用金质结构,能确保一千万次以上的寿命。而国内某些球机厂家自行研发的电刷,因为无法很好地解决散热问题(利用黄油来散热,一旦黄油耗损完毕,散热不匀将导致电刷损坏)以及耐磨损问题(受原材料成本和工艺限制,没有使用金质材料,易导致信号传递的可靠性没有保证),一般寿命只有几十万次,这和一千万次相比是完全不同数量级的概念。
 

电机
   一体化球形摄像机的第三个关键部件是电机及其相应的机械结构和控制技术。这是驱动一体化智能球机云台进行水平和垂直运动的动力源泉,球机设计的难点也在此。目前业界流行使用的电机有2大系列:直流电机和步进电机。
直流电机
   从控制的角度来说,直流电机在球机处于静止状态时,电机线圈中几乎没有任何工作电流。直流电机的这种特性,导致直流电机几乎没有什么热损耗,寿命相对较长,一般有10年以上的寿命;若要控制直流电机驱动云台转动,则既要计算球机从当前位置启动的加速度,也要考虑球机将要停在下一个位置的减速度,此外还考虑电机的输出力矩,以保证球机的平稳转动,对控制器的设计要求极高。

步进电机
   步进电机工作原理决定了它使用脉冲计数的方式进行驱动,属于离散控制系统。若要控制球机从当前位置旋转到下一位置,在匀速控制方式下,只需计算出两个位置之间的步数差即可。相对而言,控制比较简单。目前比较广泛使用的1.8度或0.9度机械步距角的电机,只要设计好步距角微分电路(比如16微分、 32微分、64微分或128微分),就可进行精确角度控制。对于机械步距角相同的步进电机,微分步数越高,控制精度就越高,微分电路的设计难度也就越大。但是必须注意一点:由于步进电机采用微分脉冲技术控制旋转角度和速度,即使球机处于静止状态,为了保持电机的当前位置,电机中必须时刻保留一定的工作电流。因此,步进电机云台存在很大的热耗,电机的寿命自然受到影响。一般说来,步进电机球机寿命仅有3—5年左右。目前比较通用的散热方法是在球罩内增加风扇,以便在球罩内形成良好的空气循环散热系统。这种方式虽然在一定程度上有助于改善步进电机散热,但是一旦风扇出现故障,由于球罩采用密封结构设计,会出现因局部过热导致球机损坏。使用PELCO球机的用户可能对此深有体会。


球机选购注意事项
常见一体化摄像机的倍数(光学变焦)
16倍:4—64mm(日立914、934系列)
18倍:4.1—73.8mm(索尼45、48、480系列)
22倍:4—88mm(日立214、234、274系列;三洋301)
           3.6—79.2mm(三星641、643系列;三洋401)
           3.9—85.8mm(喜恩碧CNB)
23倍:3.6—82.8mm(日立454系列)
25倍:2.5—62.5mm(索尼780系列)
26倍:3.5—91mm(喜恩碧CNB)
27倍:3.25—87.75/88mm(LG)

选购国外品牌球机须知
(1)如果是国外原装生产的产品
A)原产国商检局或贸促会的原产地证明
B)中国海关的完税进口证明
C)商检证明和相关强制认证
D)公安部检测中心出具的的委托检验报告
(2)如果是国内生产的国外品牌产品
A)公安部检测中心出具的型式检验报告
B)生产工厂所在地省级技防机构颁发的生产许可证
C)产品外包装箱上必须印有:生产许可证号、检验报告号、产品名称、工厂名称、工厂地址、联系方式和其他产品外包装的要求:如防潮、易碎、朝上、堆叠层数等标志
D)国外品牌的商标注册证明

选购国内品牌球机须知
A)公安部检测中心出具的型式检验报告
B)生产工厂所在地省级技防机构颁发的生产许可证
C)产品外包装箱上必须印有:生产许可证号、检验报告号、产品名称、工厂名称、工厂地址、联系方式和其他产品外包装的要求:如防潮、易碎、朝上、堆叠层数等标志
D)国内品牌的商标注册证明

球机的未来发展趋势
    

       在整个监控行业往数字化、智能化、网络化发展的大趋势下,一体化智能快球也不例外,就目前球机业界的情况来看,有以下几个趋势:
     1)支持网络传输和网络控制的网络快球(IP快球)
     2)直接支持双绞线传输或光纤传输,更适合未来智能建筑和ITS智能交通的应用
     3)在功能上更加智能化和人性化,如增加面部图像识别和自动跟踪,可应用于在公众场合监控和追捕逃犯;如增加语音自动定位,可应用于视频会议系统
     4)在外观设计上,随着集成度的提高,小型化和多样化外观造型设计,使得球机安装会更方便,和使用环境配合得也会更具隐蔽性