球型云台探析

   随着电视监控行业的迅速发展，其技术也有了许多突飞猛进的改进。近年来发展起来的球形云台摄像机 ( 简称球机 ) 就是其突出代表之一。球机以其外形美观、隐蔽、个性化、安装方便等特点正在逐步取代传统云台防护罩，但针对球机自身的特点，我们也应有深入的了解，以在工程中注意选择、合理配置、科学使用。 

　　1 、球机分类及构造 

　　一般来讲，球机在功能上主要分为普通球机和高速预置球机。在这里，我们主要讨论普通球机。普通球机主要指球机内置的云台为普通云台或无内置云台，其主要构造如图 A 所示。 

　　图 A 最新双层对流通风设计 

　　2 ｜ 影响球型云台性能的主要因素及对策 

　　就当今球机技术来讲，影响球机性能及质量的因素是多方面的，但主要来自如下各方面 : 

　　1. 透光球罩 ( 简称球面 ) 

　　●图像清晰度下降主要原因 : 

　　• 球面材质 

　　• 球面表面光洁度 

　　• 球面制造工艺解决方案 : 

　　①选用光学亚加力材料，其透光率好 

　　②球面光洁度高，不能有任何缺陷，包括 : 不平、凹凸起、划伤、气泡等。 

　　③球面制造工艺精良，严格控制出模时间、温度等，此外，作业现场干净、整洁、无尘也是重要的控制因素。 

　　●图像重影一这是最经常出现的故障，也是用户及工程商不容易发现的故障 

　　主要原因 :( 参见图 B) 

　　图 B 图像重影原因示意 

　　• 球面曲率的大小，比如 :9" 比 14" 重影机会多 

　　• 球面δ过大 

　　• 球面各部分厚薄不均匀 

　　• 选用镜头倍数与球罩尺寸不匹配 

　　原因分析 : 

　　因为摄像机成像一般都是由像素构成，上述原因均可导致成像重影 ( 参见图 B) 

　　解决方案 : 

　　①大倍数镜头尽量选用大尺寸球机 

　　②尽量选用δ小的球面 

　　③选用δ尽量相近的球面，球面厚薄尽可能一致且均匀 

　　④根据镜头倍数，合理购置球机尺寸。 

　　●透光率下降 

　　主要原因 : 球面颜色 

　　因为球机的一大优点是隐蔽性，因此隐蔽性越强就要求球罩颜色越深。由此深色球面的负作用是透光率下降。 

　　解决方案 : 

　　①根据现场光照度，选择球面颜色 

　　②尽量选择低照度摄像机 

　　③合理选择球面颜色，一般选用浅烟、浅蓝等，可折中解决此矛盾。 

　　●反光 

　　主要原因 : 

　　• 球机内部有反光物。 

　　• 摄像机与球面距离过远。 

　　• 旋转角度与外部光源形成光多角度反射。 

　　解决方案 : 

　　①球机内尽量减少反光物 

　　②安装中尽量将摄像机与球面接近 

　　③尽量避免球机与外部光源构成不合理反射位置 

　　2 、球机结构 

　　一般来讲，在户外使用的摄像机故障大大多于室内使用，究其原因主要是因为户外摄像机防护设备问题，而恰恰是防护问题大大降低摄像机和镜头使用寿命及工作的可靠性。因此科学的结构设计同样是球机性能的重要指标。 

　　●户外型 -- 高温、防雨、加热除霜是三大重要难点 

　　高温 

　　户外高温主要是阳光直射。一般球机在室外阳光直射下，内部可达 55 ℃ -60 ℃。一般防护罩可采用内部风冷方式降温，但风冷条件是对流，而球机没有对流渠道，因此球机最佳降温手段是遮阳。先进球机的设计均采用双层结构设计，如图 A 所示。双层对流通风设计更是有效降温的最佳手段。一般来说，选用双层遮阳罩的球机可降低球机内部温度 3 ℃ -5 ℃，而单就单层顶罩来讲，其材料也十分重要，一般铝材顶罩保温效果最差，工程 ABS 次之，而 DMC 、玻璃钢等材料保温效果要明显优于上述材料。 

　　防雨与密封 

　　优秀球机对防雨和密封要求很高。防雨不仅要考虑雨量，而且要考虑雨水方向。我国沿海等地区经常有台风，其雨水方向是全方位的，因此对球机密封要求很高。一般来讲，漏雨进水主要来自几个方面 : 

　　• 球机本身设计装配不良 

　　• 球面与顶罩接触部分不密封或密封不好 

　　• 通过球机支架进水 

　　• 安装过程没有按照说明书指导在关键部分做防水处理 ( 如支架与球机联结部、支架与墙体联结部等 ) 

　　• 安装中球机出线处理不好，水顺导线进入球机 注意上述要点可大大减少漏水可能。 

　　加热与除霜 

　　由于球机中摄像机和镜头均在球机内下部，因此球机内的加热功能设计要十分合理。一般来讲，加热器安装在球机上部，并应配有同步小型风扇，将热量吹向球机下部及球面，以起到加热摄像机和镜头并除霜的作用。 

　　目前，最新设计是将加热器安装在球机的内侧壁，同时配同步风扇。其优点如图 C 所示。科学地使加热风在球机内循环，不会形成热风阻流及产生死气流区，最大限度使其加热均匀，起到加热、除霜、除水气的目的。 

　　图 C 侧壁加热及风扇热流循环设计 

　　●电机及内部结构设计 

　　• 电机是云台和球机关键部件。一般来讲，针对目前国内外电机技术衡量电机优良的主要指标是其可靠性。因此，电机在一定温度、湿度条件下连续运行的小时数是硬指标。此外，电机乱向、卡死、停机、发热、噪声、干扰等也都是云台电机的重要指标，选用优良电机可大大提高球机寿命和可靠性。 

　　• 内部结构设计的科学性、实用性。如 : 摄像机托板可上下调节，如前述，可最大限度地使摄像机接近球罩；内部走线合理；安装接线方便；云台回差小；连续转动抖动小；转速设计合理等也是重要指标。 

　　3 ｜ 球机发展趋势及展望 

　　目前国外球机发展主要发展趋势有如下凡方面 : 

　　1 、外形 : 球机外观与安装现场环境的和谐、美观 

　　2 、小型化 : 适应目前摄像机、镜头小型化及一体化趋势，球机也向小型化发展 

　　3 、隐蔽性 : 根本上解决隐蔽与透光率低的矛盾，将是球机发展的根本性革命 

　　4 、向高速、变速预置球发展 

　　总之，目前球机发展正处在取代传统云台防护罩的时候，而部分条件下也正处在被高速预置球机取代的地位，但无论如何，普通球机仍以其价格低、适用性强 ( 无需通信协议等 ) 、安装调试方便被大多数用户所青睬。 

　　视 频 切 换 器 

　　视频切换器是组成控制中心中主控制台上的一个关键设备 ，是选择视频图像信号的设备。简单地说，将几路视频信号输入，通过对其控制，选择其中一路视频信号输出。 

　　在多路摄像机组成的电视监控系统中，一般没必要用同摄像机数量一样的监视器一一对应显示各路摄像机的图像信号。如果那样，则成本高，操作不方便，容易造成混乱，所以一般都是按一定的比例用一台监视器轮流切换显示几台摄像机的图像信号。视频切换器目前多采用由集成电路做成的模拟开关。这种形式切换控制方便，便于组成矩阵切换形式。切换的控制信号可采用编码方式。 

　　目前所使用的主控制台上的视频切换器，一般都做成矩阵切换形式以及积木式。可根据系统中摄像机的多少以及摄像机对监视器的比例来选用视频切换器的输入输出路数及任意组成切换比例。