高速球的結構原理及測試方法

　　高速球是攝像機的一個(gè)類(lèi)別，根據自動(dòng)化發(fā)展的需要，集成并拓展了鏡頭、云臺、普通攝像機等功能的一體化攝像機，因為其外形類(lèi)似球形，而且早期產(chǎn)品轉動(dòng)的速度比較快，所以稱(chēng)之為高速球。高速球是監控系統最復雜和綜合表現效果最好的攝像機前端，制造復雜、價(jià)格昂貴，能夠適應高密度、最復雜的監控場(chǎng)合。

　　高速球的結構及原理

　　高速球是一種集成度相當高的產(chǎn)品，集成了云臺系統、通訊系統、和攝像機系統，云臺系統是指電機帶動(dòng)的旋轉部分，通訊系統是指對電機的控制以及對圖象和信號的處理部分，攝像機系統是指采用的一體機機心。而幾大系統之間，起著(zhù)橫向的連接的是一塊主控核心cpu和電源部分。電源部分通過(guò)與各大系統之間供電，很多地方是采用的二極管、三極管等微電流供電，而核心cpu是實(shí)現所有功能正常運行的基礎。

　　高速球的原理實(shí)際上大致就是以上所說(shuō)的，而具體來(lái)說(shuō)，高速球采用“精密微分步進(jìn)電機”實(shí)現高速球的快速、準確的定位、旋轉。所有這一切都是通過(guò)cpu發(fā)給的指令來(lái)實(shí)現的。然后將攝像機的圖象、攝像機的功能寫(xiě)進(jìn)高速球的cpu，實(shí)現在控制云臺的時(shí)候，將圖象傳輸出來(lái)，并且能將攝像機的很多功能，例如白平衡、快門(mén)、光圈、變焦、對焦等功能同時(shí)實(shí)現控制。

　　一般高速球都分為球心部分、外殼部分及配件部分。任何廠(chǎng)家的高速球，都有一個(gè)用機架把包一體機機心、控制解碼主板和電機云臺系統的統一起來(lái)的球心部分，然后球心部分跟外殼用螺絲或者別的方式連接起來(lái)，球心是核心部分，外殼一般有多種外觀(guān)，比如派爾高外觀(guān)、松下外觀(guān)、和自己設計的外觀(guān)。外殼一般都是采用鋁合金，也有塑料的，鋁合金的一般又分為鑄造和沖壓的兩種外殼。鋁合金的比塑料的好，沖壓的比鑄造的好。下外殼是透明罩部分，透明罩必須采用光學(xué)透明罩，才能保證通光率和圖象無(wú)變形，同時(shí)還要考慮防老化、防破壞、防塵等問(wèn)題。配件部分一般包括支架部分，加熱器部分，扇熱部分。支架包括壁裝支架、吊桿支架、表面貼裝吸頂、嵌入式吸頂不需要支架，一般室外球都裝有扇熱的裝置，而加熱裝置只有在嚴寒地區才選裝，室內球原則上沒(méi)有扇熱和加熱部分。配件還包括電源，一般用的都是24伏2到3安電流的變壓器供電。

　　高速球有幾個(gè)主要的硬件部件，首先是電機，然后是滑環(huán)，然后是電源部分和控制主板。傳動(dòng)的皮帶也很重要。

　　高速球的通訊問(wèn)題還有就是涉及到通訊協(xié)議和通訊方式的問(wèn)題，通訊協(xié)議是指高速球跟主機系統相通訊時(shí)候，選擇的通訊協(xié)議，比如pelco、曼碼、松下、菲利普協(xié)議等。通訊方式是指這些通訊協(xié)議采用什么方式來(lái)進(jìn)行通訊，比如485通訊方式、232通訊方式、422通訊方式、同軸視控通訊方式，一般來(lái)講，高速球都采用485通訊方式，而通訊協(xié)議各個(gè)不同廠(chǎng)家不同。[nextpage]

　　高速球的功能特點(diǎn)

　　高速球有幾個(gè)最基本的功能，第一是運行速度快、第二是運行平穩、第三是定位精確。

　　1、 高速功能：要求預置位速度強調快，基本達到250度/秒以上;第二手控速度強調平穩，控制靈敏靈活，不能過(guò)快，不能生硬，支持變速。

　　2、 預置位功能：必須帶有64個(gè)以上的預置位，同時(shí)要求預置位必須準確，斷電后也能記憶該預置位。

　　3、 巡航掃描：必須可以設置高速球能在各個(gè)預置位之間巡航掃描功能。

　　高速球還有有些高級功能：

　　1、 軌跡記憶功能：要求高速球能記憶多條任意的軌跡路線(xiàn)，同時(shí)能將軌跡路線(xiàn)通過(guò)設置進(jìn)行調用。

　　2、 菜單顯示功能：能夠顯示一個(gè)完善的操作菜單，通過(guò)菜單進(jìn)行對運行速度、預置位停留時(shí)間、運行模式等的修改，通過(guò)菜單能進(jìn)行攝像機參數的修改，以及編程，自動(dòng)跟蹤、隱私遮蔽等功能。

　　3、 自帶報警輸入輸出：在高速球上加一個(gè)報警輸入輸出模塊。

　　4、 網(wǎng)絡(luò )高速球，光纖高速球：在高速球里再集成網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器模塊或者光端機模塊。

　　高速球與球型云臺、中速球、勻速球的區別

　　1、 中速球分兩種，一種是精密微分步進(jìn)電機的中速球，一種是帶減速比的步進(jìn)電機的中速球，第一種相當于一種簡(jiǎn)化的高速球，而第二種純粹在原理上差異比較大，第二種的電機微分是通過(guò)減速比電機的電機本身實(shí)現的，而高速球是通過(guò)控制芯片里的程序實(shí)現的。因此第二種的中速球會(huì )在預置位精確度上和運行速度上遠遠遜于高速球。第一種高速球，一般是采用的普通單片機進(jìn)行控制的高速球，功能簡(jiǎn)化，開(kāi)發(fā)平臺較低，采用的元器件也比較低檔，比如在電源處理、核心芯片的選擇、通訊部分等都是比較節省的方案，在穩定性、功能性、抗干擾、使用壽命等方面遜于高速球。

　　2、 勻速球：勻速球一般分為兩種，一種是球型云臺內置解碼板，而且該解碼板也許帶有預置位功能，不能旋轉360度。這種勻速球實(shí)際是球型云臺的的外置解碼器變成內置一塊解碼板。另一種勻速球就是采用的上訴中速球中的帶減速比的步進(jìn)電機作為云臺部分的勻速球，一般可以再加一個(gè)導電滑環(huán)可以實(shí)現360度連續旋轉，這種勻速球因為電機本身的扭矩和參數限制，速度提不高，預置位不準，但是技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要多少軟件支持。

　　3、 球型云臺：球型云臺采用的電機完全跟高速球不一樣，采用的是直流電機，不需要程序，通過(guò)對電流的控制進(jìn)行對電機的控制，即“通電即轉”的原理。直流電機制造簡(jiǎn)單、使用面廣、成本低，但是壽命短、扭矩小(導致速度慢)、不容易控制(導致不平穩，不能精確定位)。球型云臺一般需要配置解碼器，而解碼器的原理一般采用一組繼電器對電流脈沖進(jìn)行控制，然后實(shí)現對直流電機的云臺進(jìn)行控制，這種繼電器相對簡(jiǎn)單、成本低、用量廣、但是控制電流遠遠不如芯片指令的控制，屬于一種很落后和簡(jiǎn)單的技術(shù)。

　　4、 以上是從原理上講差別，在具體上，球型云臺和采用減速比的步進(jìn)電機的中速球，一般是裝一體機整機，不涉及到攝像機與球機的通訊問(wèn)題，而高速球采用的是攝像機機心，必須講攝像機的端口協(xié)議及功能寫(xiě)入到高速球里，所以在選擇高速球時(shí)，一般配置的一體機是不能讓客戶(hù)自己安裝的。[nextpage]

　　高速球測試

　　測試高速球攝像機主要測試晰度和色彩還原性、照度、逆光補償，其次是測其攝像機失真、耗電量、最低工作電壓，下面先把清晰度和色彩還原性以及照度、逆光補償的測量步驟先介紹一下。

　　1 .清晰度的測量：多個(gè)高速球攝像機進(jìn)行測試時(shí)，應使用相同鏡頭，(推薦使作定焦、二可變鏡頭)，以測試卡中心圓出現在監視器屏幕的左右邊為準，清晰準確的數出已給的刻度線(xiàn)共 10 組垂直線(xiàn)和 10 組水平線(xiàn)。分別代表著(zhù)垂直清晰度和水平清晰度，并相應的一組已給出了線(xiàn)數。如垂直 350 線(xiàn)水平 800 線(xiàn)，此時(shí)最好用黑白監視器。測試時(shí)可在遠景物聚焦，也可邊測邊聚焦。最好能兩者兼用，可看出此高速球攝像機的差異(對遠近會(huì )聚)。

　　2 .高速球攝像機彩色還原性的測試：測試此參數應選好的彩色監視器。首先遠距離觀(guān)察人物、服飾，看有無(wú)顏色失真，拿色彩鮮明的物體對比，看高速球攝像機反應靈敏度，拿彩色畫(huà)冊放在高速球攝像機前，看畫(huà)面勾勒得清晰程度，過(guò)淡或過(guò)濃，再次應對運動(dòng)的彩色物體進(jìn)行攝像，看有無(wú)彩色拖尾、延滯、模糊等。測試條件如此攝像最代照度在 50V 時(shí)應在 50+10V 照度情況下測量，即每高速球攝像機最代照度基礎上加十伏，且光圈應保持最接近狀態(tài)。

　　3 .照度：將高速球攝像機置于暗室，暗室前后為有源 220V 自熾燈，處設調壓器，以調壓器調節電壓高代來(lái)調節暗室內燈的明暗，電壓可以從 0V 調到 250V 。室內光照也可從最暗調至最明，測試時(shí)把高速球攝像機光圈均開(kāi)至最大時(shí)記錄下一個(gè)最低照度值(把有源燈用調壓器調暗至看不清暗室內置畫(huà)面)再把光圈打至最小再記錄下一個(gè)最低照度值，也可前后燈分別調壓明滅。

　　4 .高速球攝像機逆光補償：測試此參數有兩種方法：一種是在暗室內，把高速球攝像機前側調壓燈打開(kāi)，調至最亮時(shí)，然后在燈的下方放置一圖畫(huà)或文字，把高速球攝像機迎光攝像，看圖像和文字能否看清，畫(huà)面刺不刺眼，并調節 AL 、 AX 拔檔開(kāi)關(guān)，看有無(wú)變化，哪種效果最好。另一種是在陽(yáng)光充足的情況下把攝像機向窗外照，此時(shí)看圖像和文字能否看清楚。

　　5 .高速球攝像機失真：看高速球攝像機失真把測試卡置于攝像機前端使整個(gè)球體出現在屏幕上，看圓球形有無(wú)橢圓，把攝像機前移，看圓中心有無(wú)放大，再遠距離測試邊、角、框有無(wú)弧形失真等。

　　編者按：

　　高速球不同的安裝位置選擇內置的攝像機機心不一樣，安裝方式也不一樣。一般室內的高速球采用純彩色的一體機，變焦范圍小一些，起始焦距小一些的，特別是具有廣角鏡頭的一體機，比如采用16倍LG，18倍sony的，22倍日立的，22倍世林的等。室內球一般根據客戶(hù)現場(chǎng)情況，采用室內壁裝懸掛，吊桿懸掛、室內表面吸頂，嵌入式吸頂等方式。室外的高速球一般采用彩色低照度或者彩轉黑的一體機，而且一般要采用質(zhì)量更好的一體機，比如采用LG22倍、27倍，世林22倍，sony18倍，sony26倍，日立23倍，國產(chǎn)品牌華視/HS等彩轉黑一體機機心。根據客戶(hù)的情況，選擇價(jià)位不同的一體機機心。

　　客戶(hù)購買(mǎi)的時(shí)候，要注意考慮主機的配套問(wèn)題，詢(xún)問(wèn)主機的控制協(xié)議，如果不匹配要準備協(xié)議轉換器。高速球最容易出現的損壞問(wèn)題：客戶(hù)的接線(xiàn)不當、防水沒(méi)處理好導致進(jìn)水，雷擊燒壞，球機本身的問(wèn)題。