[發明專利]一種可視化水下箱式采樣器及其控制方法

在審

• 申請號: 201910726306.8
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110411777A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 宋宏;張楊帆;胡波;陳宗恒;楊永;萬啟新;王文鑫;黃慧
• 申請（專利權）人: 浙江大學;廣州海洋地質調查局
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04;G01N1/02;H04N7/18;H04N5/225
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

1.一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，包括箱式采樣器、雙目成像子系統、接收端光端機、上位機等；所雙目成像子系統包括兩臺參數完全相同的水下成像儀，兩者對稱安裝在箱式采樣器的左右兩端，同步采集水下目標物圖像序列；每水下成像儀旁均安裝有LED光源、水下深度測量儀和控制單元；水下成像儀、水下LED光源和水下深度測量儀均與控制單元相連；所有控制單元均與接收端光端機相連，接收端光端機與上位機相連。

2.根據權利要求1所述的一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，所述水下成像儀包括成像儀密封艙以及安裝在成像儀密封艙內的成像鏡頭、液晶可調諧濾光片、微光相機、對焦控制電路和集線器；所述成像鏡頭、液晶可調諧濾光片和微光相機依次布置在同一光軸上；微光相機、液晶可調諧濾光片和對焦控制電路均通過集線器與控制單元，對焦控制電路控制成像鏡頭進行對焦。

3.根據權利要求2所述的一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，所述成像鏡頭采用電動對焦鏡頭。

4.根據權利要求2所述的一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，所述控制單元包括控制單元密封艙以及安裝在控制單元密封艙內的發送端光端機、電源管理模塊和微型工控機；電源管理模塊為水下成像儀、水下LED光源、水下深度測量儀提供電壓；水下成像儀、水下深度測量儀、水下深度測量儀以及發送端光端機均與微型工控機相連；所述發送端光端機和接收端光端機通過光纖相互通訊。

5.根據權利要求1所述的一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，所述兩臺參數完全相同的水下成像儀通過支架對稱安裝在箱式采樣器的左右兩端，且成像面均位于支架的下端面。

6.根據權利要求1所述的一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，兩個LED光源通過支架對稱安裝在箱式采樣器的左右兩端，且均位于支架的下端面。

7.根據權利要求1所述的一種可視化水下箱式采樣器，其特征在于，兩個水下深度測量儀通過支架對稱安裝在箱式采樣器的左右兩端，且探測面均位于支架的下端面。

8.根據權利要求4所述的一種可視化水下箱式采樣器的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將箱式采樣器通過拖曳纜與科考船連接，將控制單元內的發送端光端機通過水密接插件和線纜與上位機相連接，并檢查上位機與采樣器之間的通信；

(2)上位機發送開始指令后，水下LED光源提供光照；控制單元接收微光相機11的實時圖像，并通過發送端光端機發送至上位機；

(3)控制單元實時采集水下深度測量儀的數據，通過計算得到采樣器中心的離底距離和采樣器的俯仰角，并通過發送端光端機發送至上位機；

D＝0.5*(D1+D2)

θ＝arctan((D2-D1)/L)

其中D為采樣器離底距離，θ為采樣器俯仰角，D1為第一個水下深度測量儀的讀數，D2為第二個水下深度測量儀的讀數，L為第一個水下深度測量儀與第二個水下深度測量儀之間的距離；

(4)根據步驟(2)中獲取的實時圖像，選擇其中一個水下成像儀建立相機坐標系，使用雙目立體視覺技術確定圖像對應的實際尺寸；

(5)在上位機中實時顯示兩個水下成像儀所獲取的圖像，并將獲取的距底距離、俯仰角和實際尺寸標注在圖像上；

(6)當箱式采樣器到達海底時，靠自身機械結構將底部沉積物入采樣筒內，可在上位機上實時觀測到采樣情況、離底距離、所獲取圖像實際大小等數據。