黃啟駿,林增茂
(1.澳門科技大學(xué),澳門 999078;2.廣州海晟科技有限公司,廣東 廣州 510000)
近幾年以來國內(nèi)各個(gè)城市對(duì)于社會(huì)全面治安防護(hù)監(jiān)控力度都在加強(qiáng),監(jiān)控?cái)z像頭的使用數(shù)量每年巨高不下,為完成現(xiàn)代城市智能化管理模式監(jiān)控?cái)z像頭在不同場合的安裝是必要的。
同時(shí)為了長期使用攝像頭節(jié)約國民經(jīng)濟(jì)降低安裝和維修成本,防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分重要。
為了攝像頭使用正常首要進(jìn)行正確的安裝,很多情況下攝像頭安裝位置的光線照度對(duì)攝像頭清晰度影響較大,光線越強(qiáng)畫質(zhì)越高,所以在安裝時(shí)要求攝像頭避免背光,所以在大街上在路燈旁安裝道路監(jiān)控?cái)z像頭是常用位置。
室外場合的監(jiān)控?cái)z像頭的安裝首要做好防水工作,防止短路情況,目前廣泛使用的監(jiān)控?cái)z像頭還是有線閉路攝像頭,將數(shù)據(jù)線和電源接頭需要隱藏并裹纏防水膠布。避免直接受到陽光照射。
監(jiān)控?cái)z像頭的防水結(jié)構(gòu)主要包括四個(gè)部位,分別是鏡頭,外殼,引出線和玻璃。
監(jiān)控?cái)z像頭的核心部件是鏡頭,不同的產(chǎn)品也有防水鏡頭和不防水鏡頭的設(shè)計(jì)。線下在學(xué)校和街道上所使用的監(jiān)控?cái)z像頭也有很多的鏡頭類別,不防水鏡頭主要依靠外殼防水是一類,最近幾年將防水鏡頭應(yīng)用到監(jiān)控?cái)z像頭領(lǐng)域的產(chǎn)品也在不斷增多。
防水鏡頭結(jié)構(gòu)主要通過防滴原理和防汽原理實(shí)現(xiàn)的。防滴原理是在鏡頭玻璃上覆蓋一層親水膜,可見水珠有個(gè)頂端,它與玻璃的接觸面有個(gè)邊界。頂端和接觸面邊界的連線與玻璃面構(gòu)成一個(gè)角度θ,叫作接觸角。顯然θ越大,水滴立體化程度越強(qiáng),反映這種玻璃的親水性弱,對(duì)圖像影響也大;反之θ越小,反映玻璃親水性強(qiáng),雨滴被擴(kuò)散成水膜(見圖1b),對(duì)圖像質(zhì)量影響也小、因此要解決水滴的影響,必須在鏡頭前邊放置一層親水膜,使水滴盡量均勻散開成為水膜,而且這層親水膜不致對(duì)透光率帶來明顯的影響、
防汽的需求是由于在長期使用過程中,難以保證外殼長期處于正常狀態(tài),一旦外殼出現(xiàn)裂隙,加雜溫度變化和監(jiān)控?cái)z像頭的整體結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生水汽,水汽十分容易附著在鏡頭上影響光線通過。防汽常用加熱膜來實(shí)現(xiàn)。其總體結(jié)構(gòu)是使用透光率高的光學(xué)玻璃為基礎(chǔ)板件,外側(cè)貼親水膜,內(nèi)側(cè)貼加熱膜。
親水膜表面有很細(xì)微的凹凸和親水基,正是這些因素才使水滴漫開。這里所用的親水膜是用無機(jī)化學(xué)材料構(gòu)成。無機(jī)親水膜抗紫外線破壞性強(qiáng),受氣候影響也小。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是親水膜對(duì)玻璃附著性強(qiáng),使用壽命長。
加熱膜可以使用某些三、四族元素的復(fù)合氧化膜,如ITO膜。這種膜本身有一定的電導(dǎo)率,加電后可以發(fā)熱。把這種ITO膜貼在玻璃基板內(nèi)側(cè)就可以烘烤外側(cè)的親水膜,把水分子快速蒸發(fā)掉。
加熱電壓可以由攝像機(jī)提供,也可由單獨(dú)電源提供。電壓可為12V用夾式(grip)電極加到ITO膜上。ITO膜對(duì)玻璃基板附著力也很強(qiáng)。
對(duì)于本身未涉及防水結(jié)構(gòu)的鏡頭而言,需要在外殼和鏡頭之間安裝O型圈來實(shí)現(xiàn)防水功能。結(jié)構(gòu)上有徑向壓縮防水和軸向壓縮防水。鏡頭需要安裝在玻璃內(nèi)側(cè)然后保障玻璃防水。
設(shè)計(jì)要點(diǎn)∶一是徑向壓縮防水,需要設(shè)計(jì)O型圈的徑向壓縮量,壓縮量經(jīng)驗(yàn)值為20%~25%;二是軸向壓縮防水,O型圈的壓縮量經(jīng)驗(yàn)值為30%~40%,另外由于鏡頭軸向受力傳遞給鏡頭座和主板,因此鏡頭安裝座最好采用金屬材質(zhì),塑膠材質(zhì)的鏡頭座高溫下受到擠壓力,容易出現(xiàn)微小的變形,容易導(dǎo)致攝像頭圖像發(fā)朦。
前殼和后殼是構(gòu)成攝像頭的主體,也是PCB板的直接載體,因此前后殼之間的防水更為重要。根據(jù)外形來分,攝像頭殼體可以分為回轉(zhuǎn)體外殼和非回轉(zhuǎn)體外殼兩大類?;剞D(zhuǎn)體外殼大部分為車削件,市場產(chǎn)品常用的前后殼防水結(jié)構(gòu)有三種,主要區(qū)別在于使用O型圈,防水圈還是結(jié)構(gòu)膠。
殼體之間的連接方式為螺紋連接,依靠前后殼擠壓凹槽內(nèi)的O型圈來防水。
非回轉(zhuǎn)體殼體主要靠螺釘把前后殼組裝在一起,依靠前后殼之間的防水圈來防水。
前后殼之間也經(jīng)常會(huì)采用結(jié)構(gòu)膠防水。
三種方式安裝最簡便的是O型圈,適合家用等易于拆卸的監(jiān)控?cái)z像頭應(yīng)用場合使用,成本較低,定期維護(hù)查修的話就可以避免防水效果會(huì)隨著材料耗損而減弱的問題。
防水圈防水效果較好,但是需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在工廠定制模具,適合學(xué)校等大量需要監(jiān)控?cái)z像頭的場合運(yùn)用,防水效果較好,不宜拆卸。
結(jié)構(gòu)膠防水效果好,但是配裝難,成本高,防水效果依賴組裝水平,適用于個(gè)人使用,家用場合自構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)。
對(duì)于有線攝像頭,供電和信號(hào)輸出需要通過線材進(jìn)行,對(duì)于無線攝像頭,則必須有供電的電源線?,F(xiàn)行攝像頭都必須從殼體內(nèi)部引線出來,因此引出線防水設(shè)計(jì)是攝像頭防水設(shè)計(jì)必須考慮的。
(1)O型圈防水,要注意O型圈壓縮量和硬度的關(guān)系,選擇合適的壓縮量,保證防水效果的同時(shí),也要保證不能超過O型圈的壓縮極限;
(2)結(jié)構(gòu)膠防水,要注意結(jié)構(gòu)膠填充位置預(yù)留凹槽的直徑和出線孔的直徑,凹槽直徑經(jīng)驗(yàn)值一般是線材直徑的2倍,出線孔直徑一般為線徑+0.2mm,取上偏差。
在街道和學(xué)院內(nèi)的監(jiān)控一般在路燈旁,如此安裝位置主要是為了路燈的光源,以及統(tǒng)一供電的供電系統(tǒng),并且可以將引出線隱藏在路燈結(jié)構(gòu)內(nèi),對(duì)于學(xué)校和商場等場合,對(duì)于引出線的防水工作十分重要,一旦防水失效,并出現(xiàn)了漏水情況的話,很可能危及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。
監(jiān)控?cái)z像頭都會(huì)有外置玻璃窗口,需要很高的透明度,并且起到防塵防水保護(hù)攝像頭本身的作用。且攝像頭玻璃都是經(jīng)過鋼化的玻璃,強(qiáng)度比普通的玻璃好很多,作為主要功能,玻璃的防水作用是非常重要的,玻璃常見的防水結(jié)構(gòu)有兩種∶玻璃防水圈防水和結(jié)構(gòu)膠防水。
設(shè)計(jì)要點(diǎn):一是玻璃防水圈一般為硅膠材質(zhì),設(shè)計(jì)時(shí)注意玻璃防水圈的壓縮量,一般來說,壓縮比為30%時(shí)防水效果最好,玻璃防水圈的硬度一般選擇30~40HA。二是結(jié)構(gòu)膠防水,一般玻璃和金屬的粘接大多都用UV膠,也叫無影膠。安裝使用高校,透明無色,不會(huì)影響透光率,痕跡小,但是需要紫外燈輔助安裝,粘合部位寬度最少為兩毫米。
一種監(jiān)控?cái)z像頭的防水結(jié)構(gòu),包括防水罩,所述防水罩上活動(dòng)安裝有監(jiān)控?cái)z像頭,監(jiān)控?cái)z像頭的兩側(cè)均固定安裝有限位塊,所述防水罩的兩側(cè)內(nèi)壁上均開設(shè)有底部設(shè)置為開口的限位槽,兩個(gè)限位塊的頂部分別與兩個(gè)限位槽的頂部內(nèi)壁相接觸,所述監(jiān)控?cái)z像頭的兩側(cè)還均固定安裝有承載塊,兩個(gè)承載塊相互遠(yuǎn)離的一側(cè)分別與兩個(gè)限位槽相互遠(yuǎn)離的一側(cè)內(nèi)壁滑動(dòng)連接,且兩個(gè)承載塊相互遠(yuǎn)離的一側(cè)均開設(shè)有移動(dòng)槽,移動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)安裝有移動(dòng)板,兩個(gè)移動(dòng)板相互遠(yuǎn)離的一側(cè)均固定安裝有固定塊,兩個(gè)固定塊的底部均開設(shè)有多個(gè)卡槽。本實(shí)用新型的防水罩和監(jiān)控?cái)z像頭的組裝方便快捷,通過防水罩使監(jiān)控?cái)z像頭具備防水功能,結(jié)構(gòu)簡單,使用方便。
隨著社會(huì)需求的提高,各個(gè)城市智能化監(jiān)控系統(tǒng)體系不斷擴(kuò)大,監(jiān)控?cái)z像頭的市場需求穩(wěn)定上升,監(jiān)控?cái)z像頭的防水能力是節(jié)約成本,保障維修順利的最好能力。監(jiān)控?cái)z像頭的防水重點(diǎn)主要在鏡頭、前后殼、引出線和防塵外殼上。對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效提高防水能力,對(duì)于路燈安裝場合,也有和路燈一體化防水的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。