水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架.pdf

本发明公开了一种水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架，包括圆形支架、壳体和控制传输装置，控制传输装置设在壳体内，圆形支架上设置多组摄像机和LED灯；控制传输装置包括转轮轴、电机、驱动齿轮、从动齿轮、滑环和编码器，电机与编码器连接并固定在壳体内，滑环固定在转轮轴内，转轮轴外部固定从动齿轮，电机带动从动齿轮、转轮轴、滑环转动，滑环内置电刷和导电环，滑环与摄像机和LED灯连接，导电环及编码器连接在水下接头上，电刷随滑环转动，摄像机信号通过滑环传出。本发明前置摄像头发现问题时后置的多组摄像头进行仔细的观察，解决了沉积物被搅动导致水浑观察不清和目标定位问题，工作效率大大提高。

权利要求书
1.  一种水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架，其特征在于：包括 圆形支架(15)、壳体(14)、控制传输装置(17)、摄像机(11)和LED 灯(16)，圆形支架(15)与控制传输装置(17)连接，控制传输装置 (17)设置在壳体(14)内，在圆形支架(15)上设置多组摄像机(11) 和LED灯(16)；所述壳体(14)前端设有轴孔，后端设有后端盖(6)， 该轴孔内设有轴承一(10)，壳体(14)内设有轴承支架，轴承支架上 设有轴承二(22)；所述控制传输装置(17)包括转轮轴(3)、电机(8)、 驱动齿轮(9)、从动齿轮(2)、滑环(4)和编码器(7)，所述转轮轴 (3)的中部为空心腔体，滑环(4)通过其外壳(21)固定在转轮轴(3) 的空心腔体内，转轮轴(3)的外部固定有从动齿轮(2)，转轮轴(3) 通过轴承一(10)和轴承二(22)支撑，所述电机(8)与编码器(7) 连接并固定在壳体(14)内部，电机(8)的输出轴端设置驱动齿轮(9) 与从动齿轮(2)啮合，通过从动齿轮(2)带动转轮轴(3)转动，进 而带动滑环(4)同时转动，所述滑环(4)内设置有电刷(12)和导电 环(13)，滑环(4)的电缆导线与摄像机(11)和LED灯(16)连接， 导电环(13)及编码器(7)的电缆导线接在位于后端盖(6)上的水下 接头(5)上，电刷(12)随滑环(4)同时转动，滑环(4)中心的导 电环(13)及其电缆导线不转动，摄像机(11)的信号不间断通过滑环 (4)传出来。

2.  根据权利要求1所述的水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架， 其特征在于：所述壳体(14)前端轴孔与转轮轴(3)之间设有水封(1)。

3.  根据权利要求1所述的水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架，
其特征在于：所述圆形支架(15)通过法兰固定在转轮轴(3)的端部。

4.  根据权利要求1所述的水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架， 其特征在于：所述摄像机(11)和LED灯(16)设置4组、6组或8组。

5.  一种设有权利要求1-4任一项所述的旋转环形支架的水下多通道数据采 集设备，包括水下机器人(18)和前置摄像头(19)，其特征在于：在 水下机器人(18)的后部设有水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形 支架(20)，该旋转环形支架(20)通过铰轴铰接在水下机器人(18) 后部连接孔上。

说明书水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架
技术领域
本发明涉及一种水下机器人进行有限空间数据采集的装置，应用于水利 及其他水下检测行业，属于工程技术领域。
背景技术
水下探测技术最早用于海洋观测，是海洋观测技术的重要内容，也是海 洋立体监测网的组成部分，主要应用于海面以下的监测。水利工程的水域与 海洋水域从环境和建设差距甚大，海洋面域广阔，深水区域巨大，而水利工 程多经过人类的改造或建设，工程多样且复杂，检测技术在形式上、方法上 有类似之处，但存在很大差异。在我国民用领域，开展水下检测的有：测量 海洋和河流的地形、边界、淤泥层的分布；海洋水下潜标打捞、水母监测珊 瑚礁调查；海上应急保障、石油平台溢油检查；海底工程观察等及海上求助 打捞、安保等。近几年，水利工程水下检测技术在我国刚刚兴起，由于工程 复杂，检测技术研究与应用处于起步阶段，多引进进口仪器和设备用于水库 坝前观测。水下探测技术长江水科院和湖南水电研究院引进水下机器人用于 水下结构观察和大坝观测等。也有像哈工大等集产品研发和生产于一体的深 海域专业水下机器人、水下机械手、切割机等公司企业。
水下机器人为螺旋桨驱动，观测用装置为前置摄像头，在行进中对物体 进行观测，为方便操控及入水等水下检测及充水管道检测，大都采用小型水 下机器人。这种设备是依赖于陆地遥控指令对于大管径或大体积物体进行检 测，在行进中如发现问题目标不能详细甄别，并进行观测时存在以下问题：(1) 由于检测空间相对封闭，且存在一定的淤积物，在对问题目标只进行观测时， 往往需要反复移动旋转，极易将沉积物搅起，导致摄像头不能有效分辨目标； (2)因屏蔽作用，导航和GPS定位系统失效，设备定位只能依靠控制电缆长 度来确定，设备旋转后就可能导致失真；(3)若管径过大或检测目标体积过 大，设备不能高效地进行扫描。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种水下 机器人轴向编码数据采集器旋转环形支架，解决水下及充水管道无法详细观 测的问题。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种水下机器人轴向编码数据采集 器旋转环形支架，包括圆形支架、壳体、控制传输装置、摄像机和LED灯， 圆形支架与控制传输装置连接，控制传输装置设置在壳体内，在圆形支架上 设置多组摄像机和LED灯；所述壳体前端设有轴孔，后端设有后端盖，该轴 孔内设有轴承一，壳体内设有轴承支架，轴承支架上设有轴承二；所述控制 传输装置包括转轮轴、电机、驱动齿轮、从动齿轮、滑环和编码器，所述转 轮轴的中部为空心腔体，滑环通过其外壳固定在转轮轴的空心腔体内，转轮 轴的外部固定有从动齿轮，转轮轴通过轴承一和轴承二支撑，所述电机与编 码器连接并固定在壳体内部，电机的输出轴端设置驱动齿轮与从动齿轮啮合， 通过从动齿轮带动转轮轴转动，进而带动滑环同时转动，所述滑环内设置有 电刷和导电环，滑环的电缆导线与摄像机和LED灯连接，导电环及编码器的 电缆导线接在位于后端盖上的水下接头上，电刷随滑环同时转动，滑环中心 的导电环及其电缆导线不转动，摄像机的信号不间断通过滑环传出来。
所述壳体前端轴孔与转轮轴之间设有水封。
所述圆形支架通过法兰固定在转轮轴端部。
所述摄像机和LED灯设置4组、6组或8组。
本发明还提供了一种水下多通道数据采集设备，包括水下机器人和前置 摄像头，在水下机器人的后部设有水下机器人轴向编码数据采集器旋转环形 支架，该旋转环形支架通过铰轴铰接在水下机器人后部连接孔上。
有益效果：本发明与现有的水下机器人配置的前置摄像头相比，由于摄 像头后置，前置摄像头发现疑似问题时，地面控制人员给其指令，保持原位 置原姿态不变，用后置的多组摄像头来找到问题处，进行仔细的观察、录像、 拍照及通过变焦排查问题，由于多摄像头同时工作，即解决了原来沉积物被 搅动导致水浑不能观察的问题，也解决了问题目标定位问题，有效地解决水 下及充水管道无法详细观测的问题，工作效率大大提高，且清晰度、准确性、 可靠性有大的突破，为水下检测工作开辟了新的检测方法。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明控制传输装置的结构示意图；
图3为本发明的左视结构示意图；
图4为本发明的使用状态示意图。
图中：1水封、2从动齿轮、3转轮轴、4滑环、5水下接头、6后端盖、 7编码器、8电机、9驱动齿轮、10轴承一、11摄像机、12电刷、13导电环、 14壳体、15圆形支架、16LED灯、17控制传输装置、18水下机器人、19前 置摄像头、20旋转环形支架、21外壳、22轴承二。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为本发明的结构示意图。
本发明包括壳体14、圆形支架15、控制传输装置17、摄像机11和LED 灯16。
所述圆形支架15与控制传输装置17连接，控制传输装置17设置在壳体 14内，圆形支架15上设置多组旋转的摄像机11和LED灯。
所述壳体14前端设有轴孔，后端设有后端盖6，该轴孔内设有轴承一10， 壳体14内设有轴承支架，轴承支架上设有轴承二22。
图2所示为本发明控制传输装置的结构示意图。
所述控制传输装置17包括转轮轴3、电机8、驱动齿轮9、从动齿轮2、 滑环4和编码器7。
所述转轮轴3的中部为空心腔体，滑环4通过其外壳21固定在转轮轴3 的空心腔体内，转轮轴3的外部固定有从动齿轮2，转轮轴3通过轴承一10 和轴承二22支撑。
所述电机8与编码器7连接并固定在壳体14内，电机8的输出轴端设置 驱动齿轮9并与从动齿轮2啮合，通过从动齿轮2带动转轮轴3转动，进而 带动滑环4同时转动。
所述滑环4内设置有电刷12和导电环13，滑环4的电缆导线与摄像机 11和LED灯16连接，导电环13及编码器7的电缆导线接在位于后端盖6上 的水下接头5上，电刷12随滑环4同时转动，滑环4中心的导电环13及其 电缆导线不转动，摄像机11的信号不间断通过滑环4传出来。
所述壳体14前端轴孔与转轮轴3之间设有水封1。
所述圆形支架15通过法兰固定在转轮轴3端部。
图3所示为本发明的左视结构示意图。
考虑水下机器人的水下平衡，所述摄像机11和LED灯16选择偶数组设 置，为4组6组或8组。
图4为本发明的使用状态示意图。
本发明还提供了一种水下多通道数据采集设备，包括水下机器人18和前 置摄像头19，在水下机器人18的后部设有水下机器人轴向编码数据采集器旋 转环形支架20，该旋转环形支架20通过铰轴铰接在水下机器人18后部连接 孔上。
本发明的使用方法：
本发明在使用前通过铰接方式安装在水下机器人的后部预留孔上；使用 时，水下机器人前置摄像头工作，发现疑似问题时，地面控制人员给其指令， 保持原位置原姿态不变，启动电机8，电机8上的驱动齿轮9带动从动齿轮2 及转轮轴3转动，后置的位于圆形支架15的多组摄像机11及LED灯16随转 轮轴3转动，进行仔细的观察、录像、拍照及通过变焦排查问题。
本发明的工作原理：
本发明在水下机器人行进中利用原机器配置的前置摄像头进行先进控制 及发现问题的判读，前置摄像头发现疑似问题停滞，利用后置的轴向编码数 据采集器放置环形支架上的多组同步摄影摄像头进行同步细致的观察：电机8 驱动齿轮9，齿轮9带动从动齿轮2转动，从动齿轮2固定在转轮轴3上进而 带动转轮轴3转动，外壳固定在转轮轴3内的滑环4同时转动，滑环4的电 刷12同时转动，滑环4中心导电环13和电线不转动，摄像机11的信号可以 不间断通过滑环4传出来。
本发明与现有的水下机器人配置的前置摄像头相比，由于摄像头后置， 前置摄像头发现疑似问题时，地面控制人员给其指令，保持原位置原姿态不 变，用后置的多组摄像头来找到问题处，进行仔细的观察、录像、拍照及通 过变焦排查问题，即在行进中，控制好速度，多摄像头同时工作，即解决了 原来沉积物被搅动导致水浑不能观察的问题，也解决了问题目标定位问题， 有效地解决水下及充水管道无法详细观测的问题，工作效率大大提高，且清 晰度、准确性、可靠性有大的突破，为水下检测工作开辟了新的检测方法。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围 内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。