Видеокамеры 2,7-11 мм

Объективы с переменным фокусным расстоянием 2.7-11 мм для видеокамер: технические аспекты и практика применения

В системах видеонаблюдения и технологического контроля в энергетике выбор объектива является критически важным для достижения требуемых результатов. Объективы с переменным фокусным расстоянием (вариофокальные) в диапазоне 2.7-11 мм представляют собой универсальный инструмент, позволяющий адаптировать угол обзора и детализацию изображения под конкретные задачи. Данная статья рассматривает технические характеристики, принципы выбора и применения таких объективов в профессиональной среде.

Ключевые параметры и их влияние на изображение

Основным параметром является фокусное расстояние (ФР), измеряемое в миллиметрах. Оно определяет угол обзора камеры и степень приближения объекта. Диапазон 2.7-11 мм охватывает широкий спектр сценариев: от сверхширокоугольного обзора до умеренного телефото.

• ФР 2.7 мм: Обеспечивает максимальный угол обзора по горизонтали (обычно 90°-110°). Применяется для контроля больших площадей: машинные залы, распредустройства, складские помещения. Недостаток – выраженная геометрическая дисторсия («эффект рыбьего глаза») по краям кадра.
• ФР 11 мм: Дает узкий угол обзора (около 30°-40°). Используется для наблюдения за конкретными объектами на средних и дальних дистанциях: панели управления, счетчики, изоляторы на выключателях. Обеспечивает минимальную дисторсию и лучшее приближение.
• Диафрагма (светосила): Обозначается как F1.2, F1.4 и т.д. Чем меньше число, тем больше светосила объектива. Для помещений с плохим освещением (резервные помещения, ночной режим на внешних объектах) критически важен параметр F1.2 или F1.0.
• Формат матрицы: Должен соответствовать размеру матрицы камеры (1/2.8″, 1/2.7″, 1/3″, 1/2.5″). Объектив, рассчитанный на матрицу 1/3″, будет работать с матрицей 1/2.8″, но возможна виньетка (затемнение по углам) при использовании объектива меньшего формата на большей матрице.
• Ручная и автоматическая диафрагма (Fixed Iris, Auto Iris, P-Iris): Для статичных условий освещения (внутри помещений) подходит Fixed Iris. Для наружного применения с меняющейся освещенностью необходим Auto Iris (DC или Video drive). P-Iris обеспечивает более точный контроль, улучшая глубину резкости и качество изображения при сложном свете.

Расчет угла обзора и выбор фокусного расстояния

Выбор ФР осуществляется на основе требуемого угла обзора и расстояния до объекта. Для прямоугольных помещений или зон контроля используется расчет по горизонтали. Формула для приближенного расчета горизонтального угла обзора (α) при известном ФР и размере матрицы (H): α = 2 arctg (H / (2 ФР)). На практике пользуются готовыми таблицами.

Зависимость угла обзора и зоны контроля от фокусного расстояния (для матрицы 1/3″)

Фокусное расстояние, мм	Угол обзора по горизонтали, ° (прибл.)	Ширина зоны видимости на расстоянии 10 м, м (прибл.)	Типовой сценарий применения в энергетике
2.7	105	21	Общий обзор машинного зала, галереи кабельных трасс
4.0	75	14	Контроль группы шкафов управления, обзор трансформаторной площадки
6.0	53	9.5	Наблюдение за конкретным оборудованием (выключатель, компрессор)
8.0	40	7.2	Контроль показаний аналоговых приборов, состояние узлов
11.0	30	5.4	Детальный контроль маркировки, положения ключей, состояния контактов

Типы исполнения и монтажные особенности

Вариофокальные объективы 2.7-11 мм представлены в нескольких форм-факторах, определяющих способ интеграции с камерой.

• Объективы типа CS/C: Стандартный резьбовой крепеж (CS-крепление – 12.5 мм, C-крепление – 17.526 мм). Требуют точной ручной фокусировки и настройки ФР с помощью регулировочных винтов. После настройки фиксируются специальным герметиком или контргайкой. Применяются в корпусных камерах.
• Объективы для купольных и компактных камер: Имеют встроенное крепление под конкретную модель или серию камер. Регулировка (фокусировка и зумирование) часто осуществляется с помощью инструментальных винтов, доступных через технологическое отверстие в корпусе.
• Моторзированные (моторизованные) вариофокальные объективы (Motorized Zoom): Наиболее технологичное решение. Настройка ФР, фокусировки и иногда диафрагмы осуществляется дистанционно через интерфейс камеры (RS-485, через коаксиал). Критически важно для камер, установленных в труднодоступных местах (на высоте, в герметичных кожухах), а также для систем, где требуется оперативное изменение зоны обзора.

Специфика применения в энергетике и на промышленных объектах

В энергетике требования к видеонаблюдению выходят за рамки безопасности и включают задачи технологического контроля.

• Контроль показаний приборов и состояния оборудования: Для считывания показаний аналоговых манометров, счетчиков, положения рубильников требуется достаточное разрешение камеры и правильный выбор ФР. На расстоянии 5-7 метров ФР 8-11 мм позволит четко идентифицировать положение стрелки на шкале прибора.
• Мониторинг температурных режимов (в составе тепловизионных камер): Вариофокальные объективы для тепловизоров позволяют точно кадрировать зону контроля (например, соединения на шинах, силовые трансформаторы) для выявления перегрева.
• Условия эксплуатации: На подстанциях, в цехах возможно наличие сильных электромагнитных полей. Предпочтение следует отдавать объективам с металлической оправой и качественным экранированием. Для наружного применения обязательна проверка климатического исполнения (рабочий диапазон температур, защита от конденсата).
• Соответствие нормам ЭМС: Оборудование, устанавливаемое на объектах электросетевого комплекса, должно соответствовать требованиям по электромагнитной совместимости, что касается и элементов камеры, включая объектив с приводом диафрагмы.

Сравнение с фиксированными и монофокальными объективами

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как правильно настроить вариофокальный объектив 2.7-11 мм после установки?

Процедура включает три этапа: 1) Предварительная установка ФР. Ослабьте винт фиксации ФР, вращайте кольцо регулировки ФР, чтобы получить приблизительно нужную картинку. 2) Фокусировка. Ослабьте винт фиксации фокуса. Установите камеру в максимальное оптическое увеличение (11 мм), наведитесь на объект на нужном расстоянии и вращайте кольцо фокусировки до достижения максимальной резкости. 3) Фиксация. Затяните винты фиксации ФР и фокуса. Для ответственных объектов рекомендуется использовать фиксирующий герметик (например, Loctite 222).

Можно ли использовать объектив 2.7-11 мм для чтения показаний счетчиков на расстоянии 15 метров?

Нет, для такой задачи данный объектив не подходит. На расстоянии 15 метров даже при ФР=11 мм размер области, занимаемой счетчиком в кадре, будет мал для надежного распознавания цифр. Для детального контроля на таких дистанциях требуются объективы с большим ФР (25 мм, 50 мм) или камеры с мощным оптическим зумом и высоким разрешением (4 Мп и более).

В чем разница между DC-Iris и P-Iris в контексте энергетики?

DC-Iris управляет диафрагмой по сигналу постоянного тока, просто открывая или закрывая ее для поддержания средней яркости кадра. P-Iris (Precise Iris) управляется шаговым двигателем по цифровому протоколу, что позволяет точно позиционировать диафрагму. В условиях энергообъектов, где в кадре могут быть одновременно яркие и темные зоны (окна и темные углы помещения, засветка от фонарей), P-Iris обеспечивает лучшую глубину резкости и предотвращает пересветы, сохраняя детализацию в тенях.

Что важнее для контроля оборудования: большее разрешение камеры или правильный выбор ФР объектива?

Оба параметра критически важны и взаимосвязаны. Правильный ФР обеспечивает нужный масштаб объекта в кадре. Высокое разрешение (4K, 8 Мп) позволяет детализировать этот объект. Однако камера 8 Мп с объективом 2.7 мм на большом расстоянии «размажет» детали по широкому полю обзора. И наоборот, камера 2 Мп с правильно подобранным ФР 11 мм для конкретной цели может дать лучший результат для идентификации, чем сверхвысокое разрешение с неправильным углом обзора.

Как вибрации на трансформаторной подстанции влияют на настройки вариофокального объектива?

Постоянные низкочастотные вибрации могут приводить к самопроизвольному откручиванию регулировочных винтов, особенно если они не были должным образом зафиксированы. Это вызывает «сползание» фокуса или изменения ФР. Для объектов с повышенной вибрацией рекомендуется: использование моторзированных объективов (настройки хранятся в памяти привода), применение контргаек и фиксирующих составов, а также периодическая проверка фокусировки в рамках планового ТО системы видеонаблюдения.