An├ílisis de la c├ímara PTZ: qu├ę hay dentro y c├│mo funciona

Hoy estamos preparando una cámara PTZ y considerando en detalle sus componentes de hierro para comprender el principio de funcionamiento.


Antes de cortar, veamos un poco


┬┐C├│mo hacer que la comunicaci├│n por video sea lo suficientemente c├│moda para que los participantes la perciban como viva? Este efecto se puede lograr si la c├ímara captura no solo el plano general de la sala, sino tambi├ęn un participante espec├şfico. Las transiciones entre escenas deben ser r├ípidas y suaves, de modo que la comunicaci├│n no cause molestias y no distraiga a los participantes de discutir temas de trabajo.


┬┐C├│mo lograr esto? Hay un par de opciones:


  • cortar program├íticamente (y, de acuerdo con lo que no es nuestro, rociar) la parte necesaria de la imagen del plan general, que es capturado por la c├ímara;
  • o instalar una c├ímara PTZ. Vienen con accionamientos mec├ínicos o magn├ęticos.

No pude encontrar una c├ímara con unidades magn├ęticas. Pero las c├ímaras con mec├ínicos son una moneda de diez centavos por docena. Tambi├ęn desmont├ę el modelo de c├ímara PTZ FullHD, moderno y extendido en la Federaci├│n de Rusia, para comprender c├│mo la l├│gica y el principio del trabajo han cambiado a lo largo de 10 a├▒os de progreso y desarrollo. ┬íEntonces comencemos!



Tandberg - Cámara de precisión HD TTC8-01


Entonces, comenzaremos con una c├ímara PTZ muy com├║n de la compa├▒├şa noruega Tandberg. Fue esta c├ímara la que migr├│ a la l├şnea Cisco Telepresence sin cambios significativos y se vendi├│ hasta principios de la d├ęcada de 2010.





Hubo un tiempo en que Tandberg fabricaba cámaras PTZ premium, y esto nos lo dice un diseño estricto y lacónico con predominio de las partes metálicas de la carcasa.

Exteriormente, Tandberg parece muy comprensible: la óptica y una matriz se colocan en un tubo plateado, y los mecanismos móviles conectan la cámara a la base.

Breve TTX de esta cámara
Resoluci├│n: 1280 x 720 (HD)
Zoom: 7x ├│ptico
Matriz: 1/3 "CMOS
Longitud focal m├şnima: 0.3 m
Ángulo de visión: 42 0
Rotaci├│n horizontal: 180 0 (+90 0 ..- 90 0 )
Inclinaci├│n vertical: 30 0 (+10 0 ..- 20 0 )



La base metálica masiva agrega estabilidad a la cámara y protege de manera confiable la placa principal con componentes electrónicos de influencias externas. Es sobre esta base que se encuentra el plato giratorio.




La cama de la cámara rueda sobre rodillos especiales ubicados dentro de la plataforma móvil. El funcionamiento de este mecanismo se asemeja al equilibrio de un acróbata de circo en cilindros metálicos.




Esta unidad es accionada por un motor el├ęctrico ordinario con una rueda dentada, a lo largo de la cual rueda la c├ímara de la c├ímara. Para mostrar el trabajo de este mecanismo, tuve que descubrir el viejo Autodesk Fusion.





Se requieren sensores ópticos para monitorear el motor del colector en cada momento del tiempo, que determinan el ángulo de inclinación de las marcas de la luz reflejada. Para hacer esto, se instalan dos almohadillas especiales en el interior de las cremalleras, que forman interrupciones en la luz reflejada, que determinan el ángulo de la cámara.





Para que el motor del colector de baja potencia pueda hacer frente a las ópticas pesadas de la cámara, la lente está equilibrada de modo que el centro de gravedad coincida con el eje del motor. Carga masiva en la parte posterior de la cámara y proporciona el mismo equilibrio.



Debajo del domo hay otro motor de accionamiento que gira la cámara hacia la izquierda y hacia la derecha. Sin embargo, es estructuralmente diferente del colector en que el eje gira en pequeños pasos (1 paso = 3,750), es decir, para una revolución completa, se requieren 3,600 / 3,750 = 96 pasos. Una ventaja adicional es mantener el eje en la posición establecida.


Para estabilizar la imagen de la cámara PTZ, existen mecanismos para mantener una posición determinada, lo que significa que si dirige la cámara hacia el otro lado con sus manos y perseverancia, las partes plásticas dentro de la cámara fallarán muy rápidamente (si no de inmediato).

Esta regla es cierta para una c├ímara apagada. Si no entras en las complejidades de la mec├ínica te├│rica, entonces podemos decir que los engranajes de pl├ístico pueden transmitir la rotaci├│n del motor a los nodos de la c├ímara, y no al rev├ęs.

Y sobre lo m├ís importante: sobre la c├ímara. Estructuralmente, se parece a una c├ímara r├ęflex, solo que sin pentaprisma ni espejo. La distancia focal est├í regulada por el motor del colector y los engranajes mec├ínicos: estos, por supuesto, no son motores ultras├│nicos de las "DSLR" modernas, pero el peque├▒o peso y las dimensiones de una c├ímara estacionaria no son indicadores clave en absoluto.





Electr├│nica


El procesador de se├▒al digital de Texas Instruments con potencia inform├ítica avanzada a principios de la d├ęcada de 2000, capaz de ejecutar casi 6 mil millones de instrucciones por segundo, controla todo. En aquellos d├şas, era una soluci├│n avanzada en el formato SoC (System on the Chip), en el que se implementaba un cach├ę L1 / L2 multinivel, una interfaz de 64 bits para RAM externa, Ethernet 10/100 Mbps, 3 puertos de video con soporte m├║ltiple. permisos, as├ş como la gesti├│n de otros perif├ęricos.



El siguiente microcircuito avanzado de su tiempo es Altera Cyclone 2. De hecho, es un FPGA (circuito integrado l├│gico programable) ordinario. Los fabricantes de dispositivos pueden programar dichos circuitos para cualquier tarea, desde el control de servoaccionamientos hasta la transmisi├│n de datos de memoria.



La versi├│n 1.3 de HDMI est├í implementada por el chip AD9889B, que admite resoluci├│n FullHD (1080p) con protecci├│n para transmitir contenido multimedia utilizando la tecnolog├şa HDCP v. 1.2.
Los componentes restantes son módulos de memoria y componentes de radio pasivos diseñados para operar los elementos básicos.



Sujeto No. 2: CleMic 1012w


Breve TTX de esta cámara
Resoluci├│n: 1920 x 1080 (FullHD)
Zoom: 12x ├│ptico
Matriz: sensor CMOS HD de 1 / 2.8 ÔÇ│
Longitud focal m├şnima: 0.3 m
Ángulo de visión: 72.5 0
Rotaci├│n horizontal: 340 0 (+170 0 ..- 170 0 )
Inclinaci├│n vertical: 120 0 (+90 0 ..- 30 0 )

El cuerpo de la cámara está hecho completamente de plástico y tiene una base amplia y estable. La parte frontal de la cámara tiene receptores IR para el control remoto y la parte posterior tiene conectores de interfaz. El peso de la cámara es pequeño: supongo que puede colgarse en un brazo fuerte en el techo o fijarse en una partición de cartón yeso.





Los ejes de movimiento están organizados de manera mucho más simple y comprensible que los motores paso a paso de Tandberg funcionan como fuerza motriz, transmitiendo el par a las poleas motrices.




La plataforma móvil tiene 2 bastidores huecos, entre los cuales se fija la cámara, en la cavidad de uno de los bastidores se oculta el mecanismo de accionamiento, debido a que cambia el ángulo de inclinación.





Un poco m├ís bajo que la polea motriz hay un sensor ├│ptico. Este avance es necesario para determinar la posici├│n de la c├ímara despu├ęs de encenderla.




Cuando se inicia, la lente se inclina hacia abajo, y cuando un pico especial interrumpe el flujo de luz en el sensor óptico, el sistema se da cuenta de que se ha alcanzado el punto más bajo. Todo el posicionamiento posterior se realiza contando los pasos.



El motor, girando la cámara hacia la izquierda y hacia la derecha, está oculto detrás de la brida de acoplamiento con 6 tornillos, equipados con el mismo remolque para determinar la posición horizontal de la cámara.




Dado que la brida de acoplamiento es estacionaria, en el centro hay 2 cables: para controlar motores y un cable con matriz digital.





Como podemos ver, el sistema de transmisión mecánica consta completamente de potentes motores paso a paso, lo que hace que el posicionamiento de la cámara sea más preciso y más rápido, y las transmisiones por correa reducen el nivel de ruido del dispositivo.





La electr├│nica de la c├ímara es muy similar en muchos aspectos, por lo que es mejor que hablemos sobre las diferencias obvias. USB3.0 y RS-232 aparecieron de los nuevos, con la ayuda de los cuales puede obtener video en forma comprimida, as├ş como ensamblar una cascada de tales c├ímaras y, a trav├ęs de UART (RS232), automatizar completamente su se├▒alizaci├│n a los participantes de la conferencia.


En mi humilde opini├│n


Como puede ver, una c├ímara PTZ moderna tiene un dise├▒o m├ís confiable, tiene un mejor sensor y es universal en los m├ętodos de conexi├│n, pero el resto no est├í lejos de su predecesor. Adem├ís de uno, el precio, que se ha vuelto 5 veces m├ís bajo. Por lo tanto, hoy vemos m├ís y m├ís salas de reuniones equipadas con PC donde esta bestia PTZ ha dejado de ser ex├│tica.

Source: https://habr.com/ru/post/444286/


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