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

一种小型红外实时辐射定标装置
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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