CN112697278A - 一种通过光路折返的双温黑体一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过光路折返的双温黑体一体机，包括外壳，所述外壳内部设有采集装置、探测器、红外电路和黑体控制电路，所述采集装置两侧设有高温黑体和低温黑体，所述外壳远离采集装置一侧设有开口，开口上边缘处设有反射镜。上述技术方案在热像仪上增加两个不同温度的黑体，在热像仪光路上增加一个红外反射镜片，通过反射镜片将黑体成像在热像仪上，满足外置黑体实时标定要求，通过光路折返大大减小了产品尺寸，并且同时满足偏移矫正和对灰度的增益矫正，提高测温准确度。

Description

一种通过光路折返的双温黑体一体机

技术领域

本发明涉及红外测温领域，尤其涉及一种通过光路折返的双温黑体一体机。

背景技术

有资料显示，近些年来，各种流行病毒层出不穷，如何防控这些疾病的传播更是成为全世界共同探讨的问题。如今新型冠状病毒的爆发更加要求我们做好防控。这些种类的病毒都有一个共同特点，就是多数发病期间都有体温发热高烧等症状，因此流动人群体温测量显得尤为重要。目前红外体温枪测量额温的方式比较流行，但有检测速度慢，工作人员与检测人员距离近易产生交叉感染，工作人员防护要求高等缺点。

常见的采用的温度标定方法包括：

A.产品以内置挡片黑体为基础，出厂前通过外置不同温度黑体，在预设不同环境条件下做标定，将获得的参数用于实际环境的实时测温中，该方案的优点为产品结构组成简单，缺点为实际使用环境与预设环境的差异将导致较大的误差；生产工艺复杂，可批量化生产性较差，生产成本高。

B.产品结构组成中增加一个可调温度黑体，至于热像仪前部目标测量环境中，在测量过程中实时标定。该方案的优点是增加组成结构，提高了实际使用环境下的测量精度。缺点为外置黑体在实际测量中存在黑体放置位置易被移动和摄像机按装角度变动造成标定点位置偏移导致测量数据故障，存在安全隐患。

C.将一个可调温度的黑体放置于热像仪前部较近距离，使黑体与热像仪在结构组成中成为一个固定组件，该方案的优点解决了黑体或热像仪之间的相互移动问题。缺点黑体和热像仪组成一个固定组件，造成产品结构尺寸变大，最小尺寸受限与黑体与热像仪之间在满足测温准确度要求的最小尺寸。

中国专利文献CN111595466A公开了一种“集成红外成像仪和黑体的一体机”。采用了包括固定在一起的红外成像仪机头和黑体，所述机头包括红外摄像头、加热驱动电路以及温控器，所述黑体包括加热板、发热体以及测温探头，所述加热板和所述发热体安装在一起，所述测温探头与所述发热体接触，所述温控器与所述测温探头连接，所述加热驱动电路连接所述温控器以及所述加热板，所述测温探头用于测量发热体的温度并传递给温控器，所述温控器用于将测温探头测得的温度与设置的黑体温度进行对比，并控制加热驱动电路对加热板加热，使发热体维持在一个恒定的温度。上述技术方案要求黑体设置在红外摄像头前方，造成产品结构尺寸变大，并且只采用一个黑体做矫正，仅能做到偏移矫正，无法实现对灰度的增益矫正。

发明内容

本发明主要解决原有的产品尺寸大，技术方案仅能做到偏移矫正，无法实现对灰度的增益矫正技术问题，提供一种通过光路折返的双温黑体一体机，在热像仪上增加两个不同温度的黑体，在热像仪光路上增加一个红外反射镜片，通过反射镜片将黑体成像在热像仪上，满足外置黑体实时标定要求，通过光路折返大大减小了产品尺寸，并且同时满足偏移矫正和对灰度的增益矫正，提高测温准确度。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括外壳，所述外壳内部设有采集装置、探测器、红外电路和黑体控制电路，所述采集装置两侧设有高温黑体和低温黑体，所述外壳远离采集装置一侧设有开口，开口上边缘处设有反射镜。通过反射镜片将黑体成像在热像仪上，满足外置黑体实时标定要求，并且高温黑体和低温黑体确保gain增益矫正。

作为优选，所述的高温黑体和低温黑体固定在外壳内部上表面，黑体包括加热体，所述加热体靠近开口的一侧表面设有黑体面，加热体另一侧设有散热器。散热器用于帮助散热，避免温度过高导致设备损坏。

作为优选，所述的反射镜包括平行放置的反射镜1和反射镜2，反射镜1上边缘与开口上边缘固定连接，反射镜1中心点位于高温黑体中轴线上，反射镜2上边缘与开口上边缘固定连接，反射镜2中心点位于低温黑体中轴线上。确保黑体能够通过反射镜进行反射。

作为优选，所述的采集装置包括红外线摄像机和与之相连的红外线镜头，所述红外线镜头朝向开口。红外线镜头朝向开口用于经过开口采集外界图像信息。

作为优选，所述的红外线镜头通过支撑杆固定，红外线镜头中轴线与开口中轴线重合。保证红外线镜头能够完整采集图像信息，同时避免晃动，便于散热。

作为优选，所述的反射镜与开口之间存在夹角，黑体面中心与反射镜中心的连线和红外镜头中心与反射镜中心的连线关于反射镜中轴线对称。确保通过反射镜片将黑体成像在热像仪上，减小产品尺寸。

作为优选，所述的黑体控制电路与通过加热驱动板与加热体相连。黑体控制电路控制加热体的工作，以达到控制黑体的目的。

作为优选，所述的外壳远离开口的一侧表面设有USB和DB9，外壳上表面设有散热风扇。USB和DB9两种接口用于实现数据的传输，散热风扇用于进行降温避免温度过高影响设备内部元器件导致故障，由于热空气密度小会上升，因此将散热风扇安装在外壳上表面。

本发明的有益效果是：在热像仪上增加两个不同温度的黑体，在热像仪光路上增加一个红外反射镜片，通过反射镜片将黑体成像在热像仪上，满足外置黑体实时标定要求，通过光路折返大大减小了产品尺寸，并且同时满足偏移矫正和对灰度的增益矫正，提高测温准确度。。

附图说明

图1是本发明的一种俯视结构示意图。

图2是本发明的一种侧视结构示意图。

图3是本发明的一种探测器温度相应图。

图4是本发明的一种单黑体矫正远离图。

图5是本发明的一种双黑体矫正远离图。

图中1外壳，2采集装置，2.1红外摄像机，2.2红外镜头，3高温黑体，4低温黑体，5反射镜，5.1反射镜1，5.2反射镜2，6探测器，7红外电路，8黑体控制电路，9加热驱动板，10黑体面，11加热体，12散热器，13散热风扇，14USB，15DB9。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种通过光路折返的双温黑体一体机，如图1和图2所示，包括外壳1，外壳1内部设有采集装置2、探测器6、红外电路7和黑体控制电路8，采集装置2两侧设有高温黑体3和低温黑体4，外壳1远离采集装置2一侧设有开口，开口上边缘处设有反射镜5。外壳1远离开口的一侧表面设有USB14和DB915，USB和DB9两种接口用于实现数据的传输。外壳1上表面设有散热风扇13，散热风扇用于进行降温避免温度过高影响设备内部元器件导致故障，由于热空气密度小会上升，因此将散热风扇安装在外壳上表面。

高温黑体3和低温黑体4固定在外壳1内部上表面，黑体包括加热体11，所述加热体11靠近开口的一侧表面设有黑体面10，加热体11另一侧设有散热器。散热器用于帮助散热，避免温度过高导致设备损坏。黑体控制电路8与通过加热驱动板9与加热体11相连。黑体控制电路控制加热体的工作，以达到控制黑体的目的。

采集装置2包括红外线摄像机2.1和与之相连的红外线镜头2.2，所述红外线镜头2.2朝向开口。红外线镜头朝向开口用于经过开口采集外界图像信息。红外线镜头2.2通过支撑杆固定，红外线镜头2.2中轴线与开口中轴线重合。保证红外线镜头能够完整采集图像信息，同时避免晃动，便于散热。

反射镜5包括平行放置的反射镜15.1和反射镜25.2，反射镜15.1上边缘与开口上边缘固定连接，反射镜15.1中心点位于高温黑体3中轴线上，反射镜25.2上边缘与开口上边缘固定连接，反射镜25.2中心点位于低温黑体4中轴线上。确保黑体能够通过反射镜进行反射。反射镜5与开口之间存在夹角，黑体面中心与反射镜5中心的连线和红外镜头中心与反射镜5中心的连线关于反射镜5中轴线对称。确保通过反射镜片将黑体成像在热像仪上，减小产品尺寸。

红外热像仪中探测器的响应如图3所示，红外热像仪测温所用的温度计算算法的简化模型为：

Y＝gainX+offset

其中，X为目标物体辐射的能量通过空气、热像仪镜头，经热像仪探测器转换成灰度数；Y为矫正输出以温度为单位的温度值；gain为对灰度的增益矫正；offset为偏移矫正。

B、C方案采用一个黑体做矫正，只能确保在标定黑体T1温度点附近测温准确，其它偏移T1温度越远，温度误差越大，如图4所示。

理论上确保gain增益矫正必须至少两个有不同温度差的黑体才能确保准确。本方案从理论上满足在实际复杂环境下温度矫正的要求，如图5所示。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了采集装置、高温黑体、折射镜等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种通过光路折返的双温黑体一体机，包括外壳(1)，其特征在于，所述外壳(1)内部设有采集装置(2)、探测器(6)、红外电路(7)和黑体控制电路(8)，所述采集装置(2)两侧设有高温黑体(3)和低温黑体(4)，所述外壳(1)远离采集装置(2)一侧设有开口，开口上边缘处设有反射镜(5)。

2.根据权利要求1所述的一种通过光路折返的双温黑体一体机，其特征在于，所述高温黑体(3)和低温黑体(4)固定在外壳(1)内部上表面，黑体包括加热体(11)，所述加热体(11)靠近开口的一侧表面设有黑体面(10)，加热体(11)另一侧设有散热器。

3.根据权利要求1所述的一种通过光路折返的双温黑体一体机，其特征在于，所述反射镜(5)包括平行放置的反射镜1(5.1)和反射镜2(5.2)，反射镜1(5.1)上边缘与开口上边缘固定连接，反射镜1(5.1)中心点位于高温黑体(3)中轴线上，反射镜2(5.2)上边缘与开口上边缘固定连接，反射镜2(5.2)中心点位于低温黑体(4)中轴线上。

4.根据权利要求1所述的一种通过光路折返的双温黑体d一体机，其特征在于，所述采集装置(2)包括红外线摄像机(2.1)和与之相连的红外线镜头(2.2)，所述红外线镜头(2.2)朝向开口。

5.根据权利要求4所述的一种通过光路折返的双温黑体一体机，其特征在于，所述红外线镜头(2.2)通过支撑杆固定，红外线镜头(2.2)中轴线与开口中轴线重合。

6.根据权利要求4所述的一种通过光路折返的双温黑体一体机，其特征在于，所述反射镜(5)与开口之间存在夹角，黑体面中心与反射镜(5)中心的连线和红外镜头中心与反射镜(5)中心的连线关于反射镜(5)中轴线对称。

7.根据权利要求2所述的一种通过光路折返的双温黑体一体机，其特征在于，所述黑体控制电路(8)与通过加热驱动板(9)与加热体(11)相连。

8.根据权利要求1所述的一种通过光路折返的双温黑体一体机，其特征在于，所述外壳(1)远离开口的一侧表面设有USB(14)和DB9(15)，外壳(1)上表面设有散热风扇(13)。

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