CN106370304A - 一种小型红外实时辐射定标装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于辐射定标技术领域，具体涉及一种小型红外实时辐射定标装置，用于对机载红外成像器进行机上实时辐射定标。与现有技术相比较，本发明技术方案将热电制冷器和黑体、散热器等做成一个黑体组件，结构布局紧凑，同时设计直插式切换机构，可以明显减小机上定标装置的体积和重量，满足机载红外成像器小型化、轻量化的要求。并且热电制冷器可实现制冷或制热，使得定标黑体的温度能够进行调节，能很好的实现两点辐射定标，从而为机载红外成像器提供更好的辐射定标精度。
Description
技术领域
本发明属于辐射定标技术领域，具体涉及一种小型红外实时辐射定标装置，用于对机载红外成像器进行机上实时辐射定标。
背景技术
由于红外探测器随着使用环境的变化，工作时间的增加，不同探测单元的响应度会产生不同程度的漂移，如不进行机上实时定标，图像的非均匀性会越来越差，因此需要进行机上实时辐射定标。
常用的实时辐射定标方法有单点定标和两点定标。美国FLIR公司的非制冷型红外相机均采用常温黑体挡板进行单点辐射校正，虽然体积小，但对于辐射定标指标要求高的成像器，单点校正效果有所欠缺。如专利CN104133201A等所述的基于可变温黑体的星上定标装置，能进行两点定标，但是对于体积空间小的机载红外成像器来说，该定标装置体积偏大，无法嵌入成像器内部。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何克服现有技术的不足，提出一种小型的实时辐射定标装置，要求其用一个黑体实现两点辐射定标，既满足小型化的要求，又实现两点定标，能够提高定标精度。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种小型红外实时辐射定标装置，该定标装置包括：黑体组件、切换机构、定标控制电路；
所述黑体组件包括：黑体01、热电制冷器02、散热器03、热敏电阻04；
所述黑体01由导热性良好的铜板组成，其形状设置为中部为水平设置的平板板体，平板板体两侧端部分别向下方垂直延伸一定长度而成，铜板上表面喷黑色环氧漆，以提高辐射率；
所述热电制冷器02置于黑体01下面，散热器03置于热电制冷器02下面；热电制冷器02的工作面即上表面与黑体01之间、非工作面即下表面与散热器03之间均涂有导热硅胶，以提高热电制冷器与黑体及散热器之间的导热能力；
黑体01的侧边开一个小口，用以安装一只测温热敏电阻04，对黑体01进行测温；
所述切换机构包括：切换电机05、切换结构件06、位置反馈元件光电开关07；
所述切换电机05采用标准型号步进电机；
所述切换结构件06为框架结构，一端留出黑体01切入切出的缺口，另一端与切换电机05紧固连接；框架上两边设有滑轨，滑轨上的结构件一端连接黑体组件，另一端连接切换电机05的轴，当驱动电机轴转动时，切换结构件06能带动黑体组件沿着滑轨方向切入切出，切换结构件06在与切换电机05紧固连接的部位处设置有挡片形式的结构件附件；所述位置反馈元件光电开关07用以反馈位置状态，其上对于结构件附件的部位处设有光电开关槽，当黑体组件完全切入光路时，切换结构件06上的结构件附件插入光电开关槽内，此时光电开关的输出信号会发生变化；为保证完全光电开关信号反馈正确，挡片做发黑处理，且结构上设计必须保证能完全插入光电开关槽内；
定标控制电路用于完成对黑体组件的温度控制、电机切换控制；上位机通过串口发送定标命令，同时包含高低温度点参数，实时定标控制电路接收到定标命令及高低温度点参数后，信息处理过程如下：首先将黑体01控制在低温状态，即定标控制电路驱动热电制冷器02制冷，同时通过热敏电阻04反馈温度，温控算法采用PID算法，当温度稳定之后，再驱动切换电机05将黑体组件沿滑轨直插入光路内，当完全插入时，光电开关07反馈位置状态信息至定标控制电路，然后定标控制电路再将该状态信息反馈至成像器进行采图，采集完低温定标图之后，再驱动切换电机05将黑体组件沿滑轨切出光路；然后再将黑体01控制在高温状态，待温度稳定之后再驱动切换电机05将黑体组件沿导轨插入光路，完全插入时，光电开关07反馈位置状态信息至定标控制电路，然后定标控制电路再将该状态信息反馈至成像器进行采图，采集高温定标图像；当采集完高温、低温两幅定标图像之后，成像器即用两点校正算法进行实时辐射定标。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明技术方案将热电制冷器和黑体、散热器等做成一个黑体组件，结构布局紧凑，同时设计直插式切换机构，可以明显减小机上定标装置的体积和重量，满足机载红外成像器小型化、轻量化的要求。并且热电制冷器可实现制冷或制热，使得定标黑体的温度能够进行调节，能很好的实现两点辐射定标，从而为机载红外成像器提供更好的辐射定标精度。
附图说明
图1为实时辐射定标装置示意图。
图2为黑体组件组成示意图。
图3为黑体切入光路示意图。
图4为黑体切出光路示意图。
图5为实时定标组件原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种小型红外实时辐射定标装置，如图1-图5所示，该定标装置包括：黑体组件、切换机构、定标控制电路；
所述黑体组件包括：黑体01、热电制冷器02、散热器03、热敏电阻04；
所述黑体01由导热性良好的铜板组成，其形状设置为中部为水平设置的平板板体，平板板体两侧端部分别向下方垂直延伸一定长度而成，形成侧视形状为的框体结构，铜板上表面喷黑色环氧漆，以提高辐射率；
所述热电制冷器02置于黑体01下面，散热器03置于热电制冷器02下面；热电制冷器02的工作面即上表面与黑体01之间、非工作面即下表面与散热器03之间均涂有导热硅胶，以提高热电制冷器与黑体及散热器之间的导热能力；
黑体01的侧边开一个小口，用以安装一只测温热敏电阻04，对黑体01进行测温；
所述切换机构包括：切换电机05、切换结构件06、位置反馈元件光电开关07；
所述切换电机05采用标准型号步进电机；
所述切换结构件06为框架结构，一端留出黑体01切入切出的缺口，另一端与切换电机05紧固连接；框架上两边设有滑轨，滑轨上的结构件一端连接黑体组件，另一端连接切换电机05的轴，当驱动电机轴转动时，切换结构件06能带动黑体组件沿着滑轨方向切入切出，切换结构件06在与切换电机05紧固连接的部位处设置有挡片形式的结构件附件；所述位置反馈元件光电开关07用以反馈位置状态，其上对于结构件附件的部位处设有光电开关槽，当黑体组件完全切入光路时，切换结构件06上的结构件附件插入光电开关槽内，此时光电开关的输出信号会发生变化；为保证完全光电开关信号反馈正确，挡片做发黑处理，且结构上设计必须保证能完全插入光电开关槽内；
定标控制电路用于完成对黑体组件的温度控制、电机切换控制；原理框图如附图5所示，上位机通过串口发送定标命令，同时包含高低温度点参数，实时定标控制电路接收到定标命令及高低温度点参数后，信息处理过程如下：首先将黑体01控制在低温状态，即定标控制电路驱动热电制冷器02制冷，同时通过热敏电阻04反馈温度，温控算法采用PID算法，当温度稳定之后，再驱动切换电机05将黑体组件沿滑轨直插入光路内，当完全插入时，光电开关07反馈位置状态信息至定标控制电路，然后定标控制电路再将该状态信息反馈至成像器进行采图，采集完低温定标图之后，再驱动切换电机05将黑体组件沿滑轨切出光路；然后再将黑体01控制在高温状态，待温度稳定之后再驱动切换电机05将黑体组件沿导轨插入光路，完全插入时，光电开关07反馈位置状态信息至定标控制电路，然后定标控制电路再将该状态信息反馈至成像器进行采图，采集高温定标图像；当采集完高温、低温两幅定标图像之后，成像器即用两点校正算法进行实时辐射定标。
该装置利用一个黑体源实现了两点辐射校正，实现了小型化、轻量化设计，在某型号机载红外相机中使用，并取得了很好的效果，并可将该技术应用在类似的机载红外成像器中。
实施例1
本实施例，一种温度可变的机上辐射定标装置，如图1-图5所示，包括黑体组件、切换机构、定标控制电路。黑体组件安装在切换机构上。当红外成像器对目标成像时，切换机构将黑体切换置于成像光路外。当进行机上辐射定标时，首先定标控制电路将黑体温度控制在低温，当温度稳定后，电机驱动切换机构将黑体置于光路中，完成采图后移出光路。然后再将黑体控制在高温，当温度稳定后，电机驱动切换机构将黑体置于光路中，完成采图后移出光路。采集高低温图像后，红外成像器即可完成两点辐射定标。
黑体组件由黑体、热电制冷器、散热器、热敏电阻组成，黑体主要由导热效率高的材料组成，表面喷黑色环氧漆，以提高辐射率。热电制冷器能快速加热或制冷，其工作面与黑体接触，黑体由导热效率高的铜组成，能更好的将温度传导至辐射面。非工作面与散热器接触，两个接触面处均涂覆导热硅胶，用以更好地传导热量。热敏电阻置于黑体内部，用以测量黑体的温度，实现对黑体的温度控制。
切换机构由切换电机、结构件和位置反馈元件组成，黑体组件安装在结构件上，设计切换机构将黑体直插入光路中，同时通过光电开关反馈黑体组件切换位置，当黑体组件插入光路时，光电开关反馈位置同步信号，成像器根据该同步信号采集定标图像。
定标控制电路接收上位机发送的定标命令以及温度控制点，实现定标工作流程的控制，主要实现黑体组件的高低温度控制，并驱动切换电机将黑体组件切入/切出光路，同时接收位置反馈信号并输出至成像器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种小型红外实时辐射定标装置，其特征在于，该定标装置包括：黑体组件、切换机构、定标控制电路；
所述黑体组件包括：黑体(01)、热电制冷器(02)、散热器(03)、热敏电阻(04)；
所述黑体(01)由导热性良好的铜板组成，其形状设置为中部为水平设置的平板板体，平板板体两侧端部分别向下方垂直延伸一定长度而成，铜板上表面喷黑色环氧漆，以提高辐射率；
所述热电制冷器(02)置于黑体(01)下面，散热器(03)置于热电制冷器(02)下面；热电制冷器(02)的工作面即上表面与黑体(01)之间、非工作面即下表面与散热器(03)之间均涂有导热硅胶，以提高热电制冷器与黑体及散热器之间的导热能力；
黑体(01)的侧边开一个小口，用以安装一只测温热敏电阻(04)，对黑体(01)进行测温；
所述切换机构包括：切换电机(05)、切换结构件(06)、位置反馈元件光电开关(07)；
所述切换电机(05)采用标准型号步进电机；
所述切换结构件(06)为框架结构，一端留出黑体(01)切入切出的缺口，另一端与切换电机(05)紧固连接；框架上两边设有滑轨，滑轨上的结构件一端连接黑体组件，另一端连接切换电机(05)的轴，当驱动电机轴转动时，切换结构件(06)能带动黑体组件沿着滑轨方向切入切出，切换结构件(06)在与切换电机(05)紧固连接的部位处设置有挡片形式的结构件附件；所述位置反馈元件光电开关(07)用以反馈位置状态，其上对于结构件附件的部位处设有光电开关槽，当黑体组件完全切入光路时，切换结构件(06)上的结构件附件插入光电开关槽内，此时光电开关的输出信号会发生变化；为保证完全光电开关信号反馈正确，挡片做发黑处理，且结构上设计必须保证能完全插入光电开关槽内；
定标控制电路用于完成对黑体组件的温度控制、电机切换控制；上位机通过串口发送定标命令，同时包含高低温度点参数，实时定标控制电路接收到定标命令及高低温度点参数后，信息处理过程如下：首先将黑体(01)控制在低温状态，即定标控制电路驱动热电制冷器(02)制冷，同时通过热敏电阻(04)反馈温度，温控算法采用PID算法，当温度稳定之后，再驱动切换电机(05)将黑体组件沿滑轨直插入光路内，当完全插入时，光电开关(07)反馈位置状态信息至定标控制电路，然后定标控制电路再将该状态信息反馈至成像器进行采图，采集完低温定标图之后，再驱动切换电机(05)将黑体组件沿滑轨切出光路；然后再将黑体(01)控制在高温状态，待温度稳定之后再驱动切换电机(05)将黑体组件沿导轨插入光路，完全插入时，光电开关(07)反馈位置状态信息至定标控制电路，然后定标控制电路再将该状态信息反馈至成像器进行采图，采集高温定标图像；当采集完高温、低温两幅定标图像之后，成像器即用两点校正算法进行实时辐射定标。
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