マインカム

MineCamは、 IARecordingsが製造した遠隔探査カメラです。坑道探査やその他の同様の環境で使用されます。1988 年に最初に構想され、その後、設計が何度か変更されました。MineCam という名前は、 CBS Laboratoriesが製造した初期のハンドヘルド放送カメラである MiniCam をもじったものです。

IARecordingsのピーター・エグルストンが、1988年に「MineCam」となるアイデアを初めて思いついた。^[1]彼はシュロップシャー洞窟探検・採鉱クラブとともにウェールズのいくつかの金属鉱山を訪れ、遠隔地の坑道を降りるためにロープ一本で操作する装置を数時間かけて設置したが、底に降りる道がないことがわかった。これが、愛好家が到達困難な場所、危険な場所、到達不可能な場所を探索できるようにする小型カメラを作ろうという動機となった。

1988 年以前、鉱山の遠隔探査は、車両に搭載し、発電機で駆動する機器を使用して、パイプライン カメラ会社によって数年間商業的に行われていました。しかし、古い鉱山の坑道の多くは道路から遠く離れているため、ピーターの最終目標は、徒歩で運べる小型で軽量なバッテリー駆動のキットでした。MineCam の最初の 2 つのバージョンでは、この目標は達成できませんでしたが、当時利用可能なビデオ技術を使用してさまざまなアプローチをテストしました。

MineCam 1 は、アクリル窓付きの 10 cm プラスチック下水管と継手で作られた防水ハウジングにモノクロのビジコンカメラを搭載していました。これはプールの深いところでテストされ、うまくいきました。カメラは感度が悪く、150 W のランプが必要で、240 V 電源が必要でしたが、カメラも同様でした。ケーブルは 100 m のビデオ同軸ケーブルと電源ケーブルで、2 m 間隔でテープでまとめられ、大まかな深さを測れるように番号が付けられていました。カメラとランプは重かったので、古い 6 mm の静的登山ロープを使用して支えました。モニターは 10 cm のポータブル TV でした。

MineCam 1 は機能しましたが、モノクロ画像は解釈が難しい場合がありました。カラー画像を試す時期でしたが、商用のシャフト検査会社ではまだカラー画像を提供できませんでした。

MineCam 2 は、使用されていない Sony の「ハンディカム」の部品を使用しています。カラーCCDチップは取り外され、丸いタバコの缶に入れられ、短いケーブルで小さな Eddystone ダイキャスト ボックス内の残りの電子部品に接続されています。「Eddy ボックス」には、Y/C (700 kHz) 直接カラー アンダー出力を複合PALに変換し、さまざまな特殊な電源電圧を提供するための追加のハードウェアが含まれていました。カラー ストライプ フィルターと初期の技術のため、この CCD の感度はモノクロ ビジコンと同程度でした。

坑道を調査するには、MineCam 1 と 2 の両方を 2 回降ろす必要がありました。まず、カメラを降ろして垂直に下を向き、興味深い特徴の深さと方向を記録しました。次に、カメラを地表まで引き上げて、以前に発見した興味深いアイテムを水平に見るように再調整しました。時間と労力を半分にするために、リモート チルト メカニズムが必要でした。

方位を示すために、MineCams 1 と 2 は、カメラから約 30 cm 離れたアルミニウム アームに取り付けられた一般的な球形の流体マウント式自動車コンパスを使用しました。アクリル ウィンドウに接着された補助レンズ (古い眼鏡から取ったもの) によって、フレームの隅にコンパスの焦点が合いました。

Mark 3は根本的に異なっていました。高品質のカラーカメラ、ミニマグライトとほとんど変わらないPulnix TMC-X ^[2]が利用可能になりました。また、感度がはるかに高かったため、ライトを小さくしてリモートチルト機構を実用的に使用できるようになりました。余分なワイヤを節約するためにビデオケーブルに送られるコード化された制御信号が必要だったため、モデルの無線制御システムが採用され、チルトと最終的なパンの動きに2つの比例チャネルが提供されました。27MHzのキャリアは、ベースバンドビデオから簡単に結合および分割できました。最初のチルトモーターは、180度回転する標準モデル制御サーボでした。カメラヘッドとライトは、長さ約25cmのオープンフレームワークケージに取り付けられ、サーボによって水平軸上で回転しました。注意を払っていたにもかかわらず、ケージが障害物にぶつかるとモーターギアが頻繁に剥がれ、サーボを定期的に交換する必要がありました。光源はカメラと一緒にパンする必要があったため、ケージに収まるほど小さくする必要がありました。直径 5 cm の一体型二色性反射鏡を備えた 12 V 50 W 石英ハロゲンランプが取り付けられ、小型スイッチ モード PSU から電力が供給されました。照明電力は削減されましたが、電圧降下を減らすためにケーブルに高電圧を供給する必要があったため、240 V が引き続き使用されました。

ケージは、カメラの電源を含む残りの電子機器を収納した防水プラスチック製の箱の底に取り付けられたアルミニウムのヨーク内で回転します。

主電源から遠く離れており、発電機を搭載した車両がアクセスできない場所でもシステムを使用できるようにするため、IARecordings はアウトドア レジャー ショップから 150 Wインバーターと 12V 鉛蓄電池を入手しました。

MineCam 3 は、電子コンパスを方位表示に使用した最初の製品です。Tandy ( Radio Shack ) は、フラックス ゲートセンサーを使用して地球の磁場の x および y 成分を生成し、360 度機械式インジケータの直交巻線を駆動して自動車のコンパスとして使用するデバイスを開発しました。IARecordings はインジケータを廃止し、x および y 電圧を使用してビデオ画像に追加された点滅スポットの位置を制御しました。これにより、画面にコンパス サークル型が表示されます。x (東西) 信号が反転すると、垂直に下を見ると、カメラが回転してもスポットは地面上の点の上に固定されているように見えました。

スイッチ モード電源からの電磁干渉と、その矩形波電力波形の高調波が、ビデオ信号にノイズとして現れました。これは、慎重なレイアウト、遮蔽、および単一ポイントのグランド リターンの使用によって軽減されました。

この小型カメラは、正方形の 25 mm 幅のアルミ管 (カメラよりわずかに大きい) に差し込んで防水加工が施され、一方の端にはガラス窓が接着され、もう一方の端にはケーブル グランドが取り付けられています。このカメラ用に販売されている防水容器は MineCam には大きすぎて重すぎましたが、アルミ管はそれほど防水性がありません。IP等級は66 から 67 です。

MineCam 4 では、最後の主要な開発はパン モーターでした。ビデオ、チルト サーボ、照明電源、カメラ電源、フラックス ゲート センサーの接続を維持しながら、チルト ヨークを 360 度回転できるシステムを構成するのは困難でした。リモート コントロール レシーバーから駆動するRS Components のギア付き DC サーボ モーター、およびスラスト ベアリングとオルダム カプラを使用しました。モーターの強力な磁石がコンパス センサーに干渉するため、親切な地元企業から寄贈されたミューメタルシートを使用して、モーターとギアボックス アセンブリ全体を囲むスクリーンを作成しました。チルト サーボは小型で、ヨークのセンサーとともに回転するため、同じ問題は発生しないようです。可能な限り、すべてのハードウェアはプラスチックまたは非鉄金属です。

MineCam 4 のその他の改良点としては、高トルク傾斜サーボ、バランスアンプ付きマイク、カメラ横のレーザーダイオードモジュール（被写体に光点を生成して距離とサイズの推定を行う）、コウモリ検出とガスセンサーの実験などがあります。

コントロール ボックスは18 cm × 13 cm × 6 cmで、電源、サーボ コントロール トランスミッター、ビデオイコライザーが入っています。ケーブルは現在、1 本の同軸ケーブルと 5 本の単線を含む 200 m の細い多芯ケーブルです。耐荷重性がないため、やはりロープを使用する必要があります。ねじれ防止には、ワイヤー ロープを含め、これより細いものよりも 9 mm のスタティック クライミング ロープのほうが優れていることがわかりました。ロープはケーブルに絡まることが多いため、IARecordings 社では耐荷重性のあるケーブルをまだ探しています。180 度の傾斜範囲により、シャフト キャップの下側を検査できます。市販のバージョンはまだモノクロで、ミラーを使用して画像を垂直から水平に切り替えるのに対し、MineCam ははるかに柔軟性が高く、個人が徒歩で持ち運べる完全なシステムという目標が達成されました。

より大きな立坑の中心にカメラを移動させるために、IARecordings は、先端に滑車が付いた足場ポールを使用するか、または、表面のクレーターが数メートルの幅になるような慣らし運転のある立坑の場合は、「チロリアン トラバース」または「ブロンダン」方式を開発しました。直径の大きい滑車 ( Sinclair C5ホイール) がトロリーに取り付けられ、トロリーは、立坑を横切って張力のかかったワイヤー ロープに沿って巻き上げられます。滑車が中心に位置すると、トラバース ロープがロックされ、カメラを下ろすロープを解放できます。

50 W ランプとリフレクターは便利なサイズで、さまざまなビーム幅で利用できますが、熱が前方に反射されるのを防ぐダイクロイック リフレクターの考え方は、実際には MineCam にとって不利です。ランプ ヘッドは保護し、電源干渉を遮蔽するために密閉する必要がありますが、リフレクターとバッフルの内部設計を慎重に行わないと、ハウジングが非常に熱くなる可能性があります。

MineCam 4は信頼性が高く、有用であることが証明されており、ビデオ制作に使用できるほどの高品質のカラー画像を提供します。^[3]たとえば、IARecordingsのビデオ「Snailbeach」で紹介されています。

注記

• [1] IARecordingsウェブサイトのMineCamに関する記事

• BBCラジオシュロップシャーのIARecordingsの記事でMineCamについて説明
• MineCam 録画の例を掲載した英国映画協会のページ
• シュロップシャー洞窟探検＆採掘クラブのMineCam探査に関する記事