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原文传递一种可视化水下箱式采样器及其控制方法

专利名称：	一种可视化水下箱式采样器及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种可视化水下箱式采样器及其控制方法，包括箱式采样器、双目成像子系统、接收端光端机、上位机；所双目成像子系统包括两台参数完全相同的水下成像仪，两者对称安装在箱式采样器的左右两端，同步采集水下目标物图像序列；每水下成像仪旁均安装有LED光源、水下深度测量仪和控制单元；水下成像仪、水下LED光源和水下深度测量仪均与控制单元相连；所有控制单元均与接收端光端机相连，接收端光端机与上位机相连。本发明结构合理、操作简单，能够实现海洋目标样品采集、视像资料采集与实时监测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	宋宏;张杨帆;胡波;陈宗恒;杨永;万启新;王文鑫;黄慧
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910726306.8
公开号：	CN110411777A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	应孔月
分类号：	G01N1/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，包括箱式采样器、双目成像子系统、接收端光端机、上位机等；所双目成像子系统包括两台参数完全相同的水下成像仪，两者对称安装在箱式采样器的左右两端，同步采集水下目标物图像序列；每水下成像仪旁均安装有LED光源、水下深度测量仪和控制单元；水下成像仪、水下LED光源和水下深度测量仪均与控制单元相连；所有控制单元均与接收端光端机相连，接收端光端机与上位机相连。 2.根据权利要求1所述的一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，所述水下成像仪包括成像仪密封舱以及安装在成像仪密封舱内的成像镜头、液晶可调谐滤光片、微光相机、对焦控制电路和集线器；所述成像镜头、液晶可调谐滤光片和微光相机依次布置在同一光轴上；微光相机、液晶可调谐滤光片和对焦控制电路均通过集线器与控制单元，对焦控制电路控制成像镜头进行对焦。 3.根据权利要求2所述的一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，所述成像镜头采用电动对焦镜头。 4.根据权利要求2所述的一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，所述控制单元包括控制单元密封舱以及安装在控制单元密封舱内的发送端光端机、电源管理模块和微型工控机；电源管理模块为水下成像仪、水下LED光源、水下深度测量仪提供电压；水下成像仪、水下深度测量仪、水下深度测量仪以及发送端光端机均与微型工控机相连；所述发送端光端机和接收端光端机通过光纤相互通讯。 5.根据权利要求1所述的一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，所述两台参数完全相同的水下成像仪通过支架对称安装在箱式采样器的左右两端，且成像面均位于支架的下端面。 6.根据权利要求1所述的一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，两个LED光源通过支架对称安装在箱式采样器的左右两端，且均位于支架的下端面。 7.根据权利要求1所述的一种可视化水下箱式采样器，其特征在于，两个水下深度测量仪通过支架对称安装在箱式采样器的左右两端，且探测面均位于支架的下端面。 8.根据权利要求4所述的一种可视化水下箱式采样器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将箱式采样器通过拖曳缆与科考船连接，将控制单元内的发送端光端机通过水密接插件和线缆与上位机相连接，并检查上位机与采样器之间的通信； (2)上位机发送开始指令后，水下LED光源提供光照；控制单元接收微光相机11的实时图像，并通过发送端光端机发送至上位机； (3)控制单元实时采集水下深度测量仪的数据，通过计算得到采样器中心的离底距离和采样器的俯仰角，并通过发送端光端机发送至上位机； D＝0.5*(D1+D2) θ＝arctan((D2-D1)/L) 其中D为采样器离底距离，θ为采样器俯仰角，D1为第一个水下深度测量仪的读数，D2为第二个水下深度测量仪的读数，L为第一个水下深度测量仪与第二个水下深度测量仪之间的距离； (4)根据步骤(2)中获取的实时图像，选择其中一个水下成像仪建立相机坐标系，使用双目立体视觉技术确定图像对应的实际尺寸； (5)在上位机中实时显示两个水下成像仪所获取的图像，并将获取的距底距离、俯仰角和实际尺寸标注在图像上； (6)当箱式采样器到达海底时，靠自身机械结构将底部沉积物入采样筒内，可在上位机上实时观测到采样情况、离底距离、所获取图像实际大小等数据。
所属类别：	发明专利