购买高速球扫盲

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一、什么是高速球？

高速球是摄像机的一个类别，根据自动化发展的需要，集成并拓展了镜头、云台、普通摄像机等功能的一体化摄像机，因为其外形类似球形，而且早期产品转动的速度比较快，所以称之为高速球，或称为球机。

高速球型摄像机一词是从国外HIGH SPEED DOME 翻译过来的，有人把它叫做快球，还有人称它为一体化球型摄像机，业界上对高速球的定义还没有做出特别清晰的界限，对高速与中速球、匀速球、恒速球等概念也没有明确的分辨。虽然如此，业内人士普遍认同，快球是高速球的简称，高速球与中速球一样，都是可以变速控制，但中速球的转速在60°/S-120°/S，高速球的转速在120°/S 以上，而匀速球可以理解为恒速球或慢速球，它不可以变速控制，只能以恒速控制，转速在15°/S 以下。

由于高速球的高集成度，注定了它高端监控产品的身份。所以早前的高速球市场几乎被国外品牌所统领，如美国派尔高，日本索尼的球机，德国BOSCH公司的快球等。近几年，随着国内厂商逐渐掌握高速球的核心技术，自主研发的高速球以其更高的性价比优势成为了市场上的一股强势力量，随着价格的不断下调，人们越来越多的开始接受这款高端监控产品。在更多的途径和场合得到了应用，室内应用如视频会议、智能大厦监控、银行保安、远程教学、商场、机场、车站等室内监控场合，室外应用如道路、广场、小区、校园、地铁等，可以说，现在高速球已经延伸到了人们生活中的每个角落，真正的成为了城市的“第三只眼睛”。

二、球机的一些基础知识：

1．高速球的分类：

根据外径的尺寸可以分为：6寸球、7寸球、9寸球等；

根据高速球的机芯不同可以分为：变速球、恒速球（匀速球）；

根据电机旋转速度的不同可以分为：高速球、中速球、低速球；

根据安装方式的不同可以分为：壁挂式、吊顶式、室内吸顶式安装；

根据使用环境的不同可以分为：室内、室外；

根据监控方式的不同可以分为：普通球机、智能跟踪球机和网络球机；

根据球内的一体机不同可以分为：220倍和270倍等一体机；

根据摄像机品牌不同可以分为：LG、SONY、SHARP、CNB、日立、仙光等；

2．网络高速球？

就是基于普通高速球的基础之上，视频信号是基于TCP/IP网络上传输实现的，因此被称为网络高速球。视频传输可以直接利用网线，省去布线的烦恼。

3．智能跟踪高速球？

普通的智能球机只能单纯地侦测是否有人闯入，并不能判断闯入者的动向，智能自动跟踪球机就是利用高速DSP芯片对图象进行差分计算，可自动识别视觉范围内物体运动的方向，并自动控制云台对移动物体进行追踪。再辅于高清晰的自动变焦镜头，目标物体在进入智能跟踪球机视线范围内直至离开的这段时间内，物体所有动作都被清晰地传往监控值班中心，为值班中心调度提供了可靠的证据。智能自动跟踪球的使用方法与智能高速球类似，同样适用于传统的闭路监控系统。智能自动跟踪功能集成在球机内部，启用该功能仅需要简单地通过矩阵，控制键盘或者DVR系统直接调用功能预置位。智能自动跟踪球除了具备智能高速球机的全部功能之外，在球机的智能化设计方面更进了一步。主要应用在某些重要的无人值守的地方，如设备机房，弹药库。

4．一体化摄像机

对于一体化摄像机，一直以来有几种不同的理解，有指半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。严格来说，快速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化范畴。现在通常所说的一体化摄像机应专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。

5.导电滑环?

"利用导电部件的滑动或滚动接触、静电耦合或电磁耦合，在转动部件与静止部件之间传递电信号和电能的装置。在转动部件上有驱动元件、测量元件和控制元件，必须从机房向它们输送控制信号和提供电源。这就需要各种滑环组件来传输信号和能量。有的雷达需要转动连接的线路多达百条以上,一般高速球应用的线路只有6-12条芯线。"

导电滑环的电性能指标:

在结构设计上首先要保证接触可靠，保证所有的线路连续接通。因此，要求电刷所用材料的导电性能良好，对滑环的压强要适当，滑环的偏心和晃动量小、耐磨性好、摩擦力矩小、便于维护。

6.步进电机的基本原理

"步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。"

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；

反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度，这种步进电机的应用最为广泛。

步进电机在低频工作时，会有振动大、噪声大的缺点。如果使用细分方式，就能很好的解决这个问题，步进电机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分，一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小，步进电机半步工作方式就蕴涵了细分的工作原理。

步进电机的一些基本参数：

(1).电机固有步距角：

它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。

(2).步进电机的相数：

是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时，用户主要*选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。

(3).保持转矩（HOLDING TORQUE）：

是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

(4).DETENT TORQUE：

是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。

细分驱动器的细分数是否能代表精度?

步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献），其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8° 的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。

步进电机的一些特点：

1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。

2．步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。

"4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。"

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。

步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。

三、高速球的结构及原理

高速球是一种集成度相当高的产品，集成了云台系统、通讯系统、和摄像机系统，云台系统是指电机带动的旋转部分，通讯系统是指对电机的控制以及对图象和信号的处理部分，摄像机系统是指采用的一体机机心。而几大系统之间，起着横向的连接的是一块主控核心cpu和电源部分。电源部分通过与各大系统之间供电，很多地方是采用的二极管、三极管等微电流供电，而核心cpu是实现所有功能正常运行。

高速球的系统结构:

从上图可以看出，高速球的核心主要包含控制中心、执行电机、一体化摄像机三个部分，在控制中心的控制下，一般高速球都能全部或部分完成以下功能：

　　1、一体化摄像机的功能控制：自动光圈、聚焦、数字变倍、日夜转化、白平衡、预置点图象冻结、背光补偿、快门时间、遮蔽区等等。

　　2、云台控制：比例变倍、手动控制上下左右转动、自动运行（预置点、巡航、线扫、花样扫、区域）。

3、报警处理。

以上三个方面，已经能满足目前安防市场的基本需要

一般高速球都分为球心部分、外壳部分及配件部分。任何厂家的高速球，都有一个用机架把包一体机机心、控制解码主板和电机云台系统的统一起来的球心部分，然后球心部分跟外壳用螺丝或者别的方式连接起来，球心是核心部分，外壳一般有多种外观，比如派尔高外观、松下外观、和自己设计的外观。外壳一般都是采用铝合金，也有塑料的，铝合金的一般又分为铸造和冲压的两种外壳。铝合金的比塑料的好，冲压的比铸造的好。下外壳是透明罩部分，透明罩必须采用光学透明罩，才能保证通光率和图象无变形，同时还要考虑防老化、防破坏、防尘等问题。配件部分一般包括支架部分，加热器部分，扇热部分。支架包括壁装支架、吊杆支架、表面贴装吸顶、嵌入式吸顶不需要支架，一般室外球都装有扇热的装置，而加热装置只有在严寒地区才选装，室内球原则上没有扇热和加热部分。配件还包括电源，一般用的都是24伏2到3安电流的变压器供电。

高速球有几个主要的硬件部件，首先是电机，然后是导电滑环，然后是电源部分和控制主板。传动的皮带也很重要。

"还有就是高速球的通讯问题,涉及到通讯协议和通讯方式。通讯协议是指高速球跟主机系统相通讯时候，选择的通讯协议，比如pelco、曼码、松下、菲利普协议等。通讯方式是指这些通讯协议采用什么方式来进行通讯，比如485通讯方式、232通讯方式、422通讯方式、同轴视控通讯方式，一般来讲，高速球都采用485通讯方式，而通讯协议各个不同厂家不同。"

高速球的功能特点

高速球有几个最基本的功能，第一是运行速度快、第二是运行平稳、第三是定位精确。

1、高速功能：要求预置位速度强调快，基本达到250度/秒以上；第二手控速度强调平稳，控制灵敏灵活，不能过快，不能生硬，支持变速。

2、预置位功能：必须带有64个以上的预置位，同时要求预置位必须准确，断电后也能记忆该预置位。

3、巡航扫描：必须可以设置高速球能在各个预置位之间巡航扫描功能。

高速球还有有些高级功能：

1、轨迹记忆功能：要求高速球能记忆多条任意的轨迹路线，同时能将轨迹路线通过设置进行调用。

2、菜单显示功能：能够显示一个完善的操作菜单，通过菜单进行对运行速度、预置位停留时间、运行模式等的修改，通过菜单能进行摄像机参数的修改，以及编程，自动跟踪、隐私遮蔽等功能。

3、自带报警输入输出：在高速球上加一个报警输入输出模块。

4、网络高速球，光纤高速球：在高速球里再集成网络视频服务器模块或者光端机模块。