БЛОК ПОДДЕРЖКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ВИДЕОКАМЕР

Полезная модель относится к устройствам, поддерживающим требуемые эксплуатационные условия для видеокамер в процессе их применения на транспортных средствах, а именно к блоку видеокамеры.
Процесс работы видеокамер, применяемых в составе транспортных средств, сопровождается сильными вибрациями и колебаниями широкого диапазона частот и амплитуд, что существенно снижает качество изображения, а набегающий высокоскоростной поток и внешние климатические факторы (атмосферные осадки, ветер, свет, влажность воздуха) приводят к сбоям в работе видеокамер и укорачивают их срок службы. Поэтому для нормального функционирования видеосистем на транспортных средствах необходимо обеспечивать вибрационные и климатические условия работы видеосенсоров, соответствующие эксплуатационным условиям, заявленными производителями.
Из уровня техники известны следующие устройства для стабилизации и обеспечения климатического режима для видеокамер в процессе их применения на транспортных средствах.
Известна вспомогательная система поддержки машиниста электропоезда, осуществляющая мониторинг функционирования оборудования и подсистем локомотива [CN101505398]. Указанная система содержит в своем составе блок видеокамеры, предназначенный для получения изображения в зонах мониторинга работы оборудования локомотива и выполненный в виде термостойкой камеры с размещенной в ней видеокамерой, снабженной системой охлаждения, главный компьютер управления коммутацией и блок отображения, причем блок видеокамеры устанавливается в области интереса с помощью специальных держателей, оснащенных демпфирующими устройствами, которые гасят колебания и вибрации в процессе движения локомотива и обеспечивают стабильность изображения во время эксплуатации видеокамеры.
В предпочтительном варианте, демпфирующее устройство выполнено в виде силиконовой подушки.
Система также снабжена вспомогательным устройством источника света и может осуществлять визуальный контроль за условиями работы оборудования локомотива днем и ночью в процессе его работы.
Недостатком данного технического решения является то, что применение предложенных демпфирующих устройств для предотвращения вибраций и колебаний видеокамеры в процессе ее работы при движении транспортного средства не обеспечивают требуемые эксплуатационные вибрационные условия, необходимые для нормальной работы видеокамер в данных условиях.
Известен стабилизатор для видеокамер [WO2020191812], который содержит в своем составе, по меньшей мере, один корпус, по меньшей мере, одно позиционирующее основание, по меньшей мере, одну группу эластичных элементов, по меньшей мере, одну группу демпферов, по меньшей мере, одну группу магнитов, по меньшей мере, одну группу независимых электромагнитов и модуль видеокамеры, при этом корпус соединен с позиционирующим основанием, которое соединено с модулем камеры через демпферы, магниты и электромагниты предусмотрены на неподвижных или подвижных различных конструкциях, один конец каждого из мягких элементов соединен с модулем камеры, а другой его конец соединен с корпусом, а два конца каждого из демпферов соответственно соединены с модулем камеры и позиционирующим основанием.
Известно устройство стабилизации изображения для видеокамер, применяемых на транспортных средствах [KR101638628].
Устройство включает в себя блок камеры, опорную платформу, окружающую блок камеры и связанную с ним с помощью гибких демпфирующих элементов, постоянные магниты, расположенные на противоположных сторонах внутренней части блока камеры, электрические магниты, расположенные на противоположных сторонах опорной платформы, датчик гироскопа, который встроен в блок камеры и чувствителен к трехмерной вибрации, передаваемой от опорной платформы, и выводит электрический сигнал; контроллер движения, который генерирует сигнал управления движением в соответствии с заранее заданным алгоритмом управления в ответ на электрический сигнал.
Общим недостатком для представленных технических решений является отсутствие обеспечения нормальных климатических условий для работы видеокамеры в штатном режиме на транспортном средстве.
Источник KR101638628 по технической сущности является наиболее близким к заявленной полезной модели и может выступать в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание устройства, обеспечивающего устойчивость к различным вибрационным и климатическим условиям в процессе работы видеокамер на транспортных средствах, удовлетворяющие соответствующим требованиям по эксплуатации видеокамер, заявленным производителями.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности работы видеокамер и точности работы сенсоров при их применении на транспортных средствах в различных эксплуатационных условиях.
Технический результат достигается при использовании блока видеокамер для поддержки эксплуатационных условий, выполненного в виде корпуса, в котором размещены видеокамеры, закрепленные и жестко фиксируемые на опорной платформе, демпферы, обеспечивающие гашение колебаний и вибраций, размещенные между опорной платформой с видеокамерами и корпусом блока, постоянные магниты, установленные на противоположных сторонах корпуса блока, электромагниты, установленные на противоположных сторонах опорной платформы c видеокамерами для взаимодействия с постоянными магнитами.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что корпус блока выполнен влагозащищенным и дополнительно содержит в своем составе охладитель и нагреватель для регулирования температуры внутри влагозащищенного корпуса, связанные с датчиком температуры и модулем управления.
В предпочтительном варианте исполнения блока модуль управления связан с датчиками ускорений и перемещений.
При этом модуль управления и указанные датчики могут устанавливаться как в корпусе блока, так и снаружи него, регистрируя температуру окружающей среды и пространственные смещения транспортного средства, после чего полученная информация передается на модуль управления для формирования соответствующих управляющих воздействий.
В предпочтительном варианте, датчики ускорений и перемещений выполнены в виде акселерометра и гироскопа и в случае их размещения внутри корпуса заявленного блока, один устанавливается на влагозащищенном корпусе, а другой устанавливается на опорной платформе.
Под влагозащищенностью корпуса понимается выполнение корпуса с возможностью его защиты от неблагоприятных воздействий воды, а также возможна защита от пыли.
В соответствии со степенью защиты IP существует возможность защиты корпуса от влияния влаги, открытого просачивания жидкости, пыли, загрязнений, либо более надежной защиты от IP 44 до IP 65 и выше.
Степень защиты для корпуса заявленного блока определяется исходя из эксплуатационных требований видеокамер, заявляемых производителями.
Выполнение корпуса заявленного блока влагозащищенным позволяет обеспечить защиту видеокамер от атмосферных осадков, пыли, высокоскоростного воздушного потока и других неблагоприятных воздействий со стороны окружающей среды, а также позволяет создавать требуемый климатический режим в зоне работы видеокамеры, что обеспечивает стабильную работу ее видеосенсоров и реализованных алгоритмов с повышенным сроком службы, в результате чего повышается надежность работы видеокамер при данных условиях их эксплуатации, а также повышается точность работы сенсоров и надежность устройства.
Применение в составе заявленного блока охладителя и нагревателя для регулирования температуры внутри влагозащищенного корпуса блока поддержки эксплуатационных условий позволяет обеспечивать рабочий диапазон температур, позволяя создавать рабочие климатические условия в зоне функционирования видеокамер для их стабильной и бесперебойной работы с высокой производительностью и высоким качеством изображения, что повышает надежность работы видеокамер на транспортных средствах.
Таким образом, выполнение блока видеокамер для поддержки эксплуатационных условий с возможностью одновременного обеспечения вибрационных и климатических условий в зоне работы видеокамеры в соответствии с их эксплуатационными требованиями за счет применения группы демпферов и группы магнитов для стабилизации видеокамеры, а также охладителя и нагревателя для создания требуемого температурного режима, позволяет видеокамерам функционировать с высокой производительностью при достижении высокого качества изображения, с увеличенным сроком эксплуатации, что повышает надежность работы видеокамер на транспортном средстве.
Предлагаемый блок выполнен в виде единого корпуса, в состав которого входят компоненты, соединенные между собой сборочными операциями, и обладает функционально-конструктивным единством, поэтому может быть заявлен в качестве полезной модели.
На фиг.1 представлен вид предлагаемого блока видеокамер для поддержки эксплуатационных условий, где 1 – влагозащищенный корпус, 2 – опорная платформа, 3 – видеокамеры, 4 − демпферы, 5 − постоянные магниты, 6 – электромагниты, 7 − модуль стабилизации видеокамер, 8 − охладитель, 9 − конвекционный вентилятор охладителя, 10 – нагреватель, 11 − конвекционный вентилятор нагревателя, 12 − датчик температуры, 13 − модуль управления, 14 − смотровое стекло.
Блок видеокамер для поддержки эксплуатационных условий выполнен в виде влагозащищенного корпуса (1), в предпочтительном варианте с уровнем защиты IP65, в котором размещены видеокамеры (3), установленные и закрепленные на кронштейнах и жестко фиксируемые на опорной подвижной платформе (2), причем в предпочтительном варианте кронштейн с камерой крепится к опорной платформе через шпильки, а регулируя гайки, которыми крепится кронштейн камеры, можно производить точную подстройку видеокамер по рысканью и тангажу.
Демпферы (4), обеспечивающие гашение колебаний и вибраций, размещены между опорной платформой (2) с видеокамерами (3) и влагозащищенным корпусом (1) и связывают их двумя своими концами.
На противоположных сторонах внутренней части влагозащищенного корпуса (1) установлены постоянные магниты (5), а на противоположных сторонах опорной платформы (2) с внешних сторон устанавливаются электромагниты (6) для взаимодействия с постоянными магнитами, при этом на электромагниты поступают управляющие воздействия с модуля управления (13), обрабатывающего информацию с акселерометра, размещенного на влагозащищенном корпусе (1), и гироскопа, размещенного на опорной платформе (2).
При этом модуль управления и связанные с ним указанные датчики могут устанавливаться снаружи заявленного блока, регистрируя температуру окружающей среды и пространственные смещения транспортного средства.
В состав корпуса заявленного блока также входят охладитель (8) и нагреватель (10), регулирующие температуру во влагозащищенном корпусе (1) при регистрации датчиком температуры (12) ее критического значения.
Исполнение охладителя и нагревателя определяется известными из уровня техники в данной области техническими решениями, а именно, могут представлять собой вентилятор и тепловентилятор или могут быть любыми другими устройствами для охлаждения и нагревания, известными из уровня техники.
В предпочтительном варианте исполнения заявленного блока, в его состав входит устройство очистки лобового стекла.
Блок видеокамер для поддержки эксплуатационных условий функционирует следующим образом.
В процессе работы видеокамер на транспортном средстве, в частности электропоезде, создаются сильные вибрации и колебания, а также оказываются неблагоприятные воздействия со стороны окружающей среды (осадки, пыль, набегающий воздушный поток).
Для стабильной работы видеокамер и их алгоритмов в таких условия эксплуатации при достижении высокой производительности, высокого качества изображения и длительного срока службы в заявленном блоке создаются вибрационные и климатические условия в зоне работы видеокамер, соответствующие эксплуатационным условиям, заявляемым производителями.
Гашение вибраций и колебаний опорной платформы с видеокамерами в процессе движения транспортного средства осуществляется за счет применения демпферов (4), в предпочтительном варианте выполненных в виде высокочастотных демпферов, например, амортизаторы STOP CHOK 7002 KA, и демпферов нагрузки, например, демпферы ISODYNE тип 551441.
Конструкционно демпферы лучше работают на средних и высоких постоянных частотах.
В случае более сильных смещений опорной платформы (2) с видеокамерой (3), вызванных движением транспортного средства, применяется принцип гашения колебаний, основанный на магнитном взаимодействии постоянных магнитов (5) и электромагнитов (6), работающих в паре по осям смещения.
Акселерометр, размещенный на влагозащищенном корпусе (1) и гироскоп, размещенный на подвижной опорной платформе (2) регистрируют пространственные смещения, модуль управления (13) обрабатывает данную информацию и на ее основе, в зависимости от воздействующего смещения по вертикальной или горизонтальной оси формирует соответствующий управляющий сигнал на электромагнит, характеризующийся поданной силой тока и направлением его течения и направленный противоположно смещению, компенсируя отклонение подвижной опорной платформы.
В другом альтернативном варианте направление воздействия электромагнитов может быть направлено в сторону подвижной опорной платформы (2), при котором создаётся ее магнитный «зажим». Это позволяет держать ось направления подвижной опорной платформы в потенциальной яме общего магнитного поля.
Таким образом, стабилизация подвижной опорной платформы (2) с видеокамерами (3) осуществляется не только конструкцией и характеристиками демпферов, но и силой электромагнитного взаимодействия, которое меняется в зависимости от частоты и силы внешнего воздействия, что позволяет обеспечить вибрационные условия для видеокамер, заявленные производителями.
В свою очередь, при работе видеокамеры на транспортном средстве, охладитель (8) и нагреватель (10) регулируют температуру в корпусе (1) при регистрации датчиком температуры (12) ее критического значения.
При понижении (повышении) внутренней температуры ниже (выше) температуры, одобренной производителями видеокамер, от модуля управления (13) поступает сигнал на включение нагревателя или охладителя соответственно, в результате чего в заявленном блоке сохраняется эксплуатационный температурный режим видеокамер.
В предпочтительном варианте, в заявленном блоке предусмотрена очистка лобового стекла, что необходимо при эксплуатации видеокамеры в сложной климатической обстановке, приводящей к резкому снижению качества изображения.
Таким образом, применение видеокамер с реализованными алгоритмами машинного зрения в составе предлагаемого блока поддержки эксплуатационных условий позволяет эксплуатировать видеокамеры на транспортных средствах, в условиях сильных вибраций и колебаний, неблагоприятных воздействий климатических факторов, критических температурных режимах, с высокой производительностью без смаза на изображении, с высокой надежностью работы и повышенным сроком эксплуатации.