CN209446174U - 一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置 - Google Patents

Abstract

一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，涉及一种红外扫描成像装置。镜筒内有红外光学镜片系统，镜筒包括第一镜筒、第二镜筒及第三镜筒；第一镜筒与装置外壳和第二镜筒连接，装置外壳与第三镜筒连接，镜筒外有轴系，轴系与镜筒配合，装置外壳套在轴系外侧，装置外壳与轴系间有中空电机和两个轴承，轴系内有光楔镜片，光楔镜片在第二镜筒和第三镜筒间，轴系与装置外壳间有中空编码器，装置外壳、轴系、中空电机、中空编码器、镜筒以及两个轴承均同轴设置。本实用新型减小了光机系统的重量，解决了目前红外扫描成像装置高动态响应和重量大的问题；具有大视场、高帧数的优点，继而缩短了扫描时间，提高了扫描效率。

Description

一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置

技术领域

本实用新型涉及一种红外扫描成像装置，尤其涉及一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，属于光机系统领域。

背景技术

红外扫描成像系统采用光楔进行光线偏转，光楔在旋转过程中将镜头成像视场分为A、B、C、D四个部分，四个部分成像到探测器上分别对应1、2、3、4四幅图像，通过四个视场的图像拼接形成90°×90°视场的图像，使镜头在大视场覆盖的前提下提高视距及分辨率。扫描光楔组包含光楔、运动传递机构及转角定位机构，其中光楔的主要作用是偏移望远镜组传递到成像镜组的主光线位置，使四幅图像成像始终处于探测器视场中心，运动传递机构的主要作用是实现光楔的旋转启停，转角定位机构的主要作用是反馈当前角位置实现角度闭环，明确标记四幅图像位置，为图像拼接提供依据。光楔的主要作用是将望远镜组传递进成像镜组的光束进行偏转，通过光楔的偏转，使A、B、C、D四个视场单元每部分成像其视场中心都在探测器靶面中心。

大视场、高帧数是红外扫描成像系统两项关键指标，选择的电机具备高转速的同时，其机械时间常数必须足够的短。由于电机固晶机的限制，转速很高的电机内径不能做的很大，因此传统红外扫描成像的光机系统多是采用在电机和旋转光楔之间增加传动装置的方式，比如齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等，这种方式无疑增加了整个光机系统的重量，同时传统红外扫描成像的光机系统的动态响应较低，使用时，大多注重扫描质量，而忽视了扫描速度，致使扫描时间较长，降低了扫描效率。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置。

实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，包括中空编码器、中空电机、装置外壳、光楔镜片、红外光学镜片系统、轴系、镜筒以及两个轴承，所述镜筒内固定有红外光学镜片系统，镜筒包括第一镜筒、第二镜筒以及第三镜筒；所述第一镜筒的前端与装置外壳的前端固定连接，第一镜筒的后端与第二镜筒的前端固定连接，所述装置外壳的后端与第三镜筒的后端固定连接，镜筒的外侧套设有轴系，第三镜筒与轴系紧密配合，第一镜筒及第二镜筒均与轴系间隙配合，装置外壳环套装在轴系外侧，装置外壳与轴系之间安装有中空电机和两个轴承，中空电机位于两个轴承之间，轴系内部固定有竖直设置的光楔镜片，所述光楔镜片设置在第二镜筒和第三镜筒之间，轴系与装置外壳前端之间固定有中空编码器，所述装置外壳、轴系、中空电机、中空编码器、镜筒以及两个轴承均同轴设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将光楔镜片设置在轴系中，并随中空电机转子一同旋转，使得整个光机系统结构更加紧凑，大大减小了光机系统的重量，解决了目前红外扫描成像装置高动态响应和重量大的问题；同时，本实用新型光楔镜片口径大，整个系统完成一周的时间短，故而具有大视场、高帧数的优点，继而缩短了扫描时间，提高了扫描效率。

附图说明

图1是本实用新型的一体化大视场高帧数红外扫描成像装置的结构示意图；

图2是光楔视场拼接原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

具体实施方式一：如图1~图2所示，本实用新型公开了一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，包括中空编码器2、中空电机5、装置外壳7、光楔镜片11、红外光学镜片系统12、轴系13、镜筒以及两个轴承10，所述镜筒内固定有红外光学镜片系统12，镜筒包括第一镜筒1、第二镜筒4以及第三镜筒9；所述第一镜筒1的前端与装置外壳7的前端固定连接，第一镜筒1的后端与第二镜筒4的前端固定连接，所述装置外壳7的后端与第三镜筒9的后端固定连接，镜筒的外侧套设有轴系13，第三镜筒9与轴系13紧密配合，第一镜筒1及第二镜筒4均与轴系13间隙配合，装置外壳7环套装在轴系13外侧，装置外壳7与轴系13之间安装有中空电机5和两个轴承10，中空电机5位于两个轴承10之间，轴系13内部固定有竖直设置的光楔镜片11，所述光楔镜片11设置在第二镜筒4和第三镜筒9之间，轴系13与装置外壳7前端之间固定有中空编码器2，所述装置外壳7、轴系13、中空电机5、中空编码器2、镜筒以及两个轴承10均同轴设置。

具体实施方式二：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述红外光学镜片系统12与镜筒通过压圈压装的方式固定连接。

具体实施方式三：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述第一镜筒1的前端与装置外壳7的前端、第一镜筒1的后端与第二镜筒4的前端以及装置外壳7的后端与第三镜筒9的后端均通过螺栓锁紧固定连接。

具体实施方式四：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述两个轴承10的外环（定环）通过对应的轴承压盖8与装置外壳7固定连接。

具体实施方式五：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述中空电机5的定子5-2与装置外壳7固定连接，中空电机5的转子5-1与轴系13固定连接。

具体实施方式六：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述轴系13的前端与中空编码器2的转子2-2固定连接，所述中空编码器2的定子2-1与装置外壳7固定连接。

具体实施方式七：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述中空电机5为无刷力矩电机，选用型号为MF00950C00，机械响应时间为2.77ms。

具体实施方式八：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述轴系13与中空电机5的转子5-1通过胶粘或键连接方式固定，轴系13随同转子5-1一同按照电机驱动器的指令转动，具体的使用方法是，中空电机5获得电机驱动器指令后，转子5-1带动轴系13旋转，轴系13带动光楔镜片11旋转；旋转在保证足够精度的前提下，每90°停机一次，完成一次整定，一周启停四次；这样光楔在旋转过程中将镜头成像视场分为A、B、C、D四个部分，四个部分成像到探测器上分别对应1、2、3、4四幅图像，通过四个视场的图像拼接形成90°×90°视场的图像，使镜头在大视场覆盖的前提下，提高视距及分辨率；其中最为关键的参数就是成像周期、旋转精度以及光楔镜片11的口径。

具体实施方式九：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述光楔镜片11与轴系13通过带有螺纹的压圈压装的方式固定连接。

具体实施方式十：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一至具体实施方式九中任一具体实施方式作出的进一步说明，所述中空编码器2为绝对式编码器，选用MF-4-100型号编码器。

第一镜筒1、第二镜筒4及其安装在内部的镜片组成本实用新型的望远镜组，轴系13和光楔镜片11是本实用新型的扫描光楔组，第三镜筒9及其内部的镜片是本实用新型的成像镜组。望远镜组的主要作用是将光线进行准直扩束，将成像光束快速汇聚准直，以减小光楔的楔角及外形尺寸；扫描光楔组包含光楔镜片11、中空电机5的转子5-1、轴系13及中空编码器2，其中光楔的主要作用是偏移望远镜组传递到成像镜组的主光线位置，使四幅图像成像始终处于探测器视场中心；运动传递机构的主要作用是实现光楔的旋转启停；转角定位机构的主要作用是反馈当前角位置实现角度闭环，明确标记四幅图像位置，为图像拼接提供依据；成像镜组的主要作用是将前端镜组传递来的光线成像在探测器上，为告警系统提供图像依据。

本实用新型可以达到的技术指标：每一个成像部分，即光楔镜片11旋转90°所需时间控制在6-8ms，其中4-6ms完成图像整定，保证20帧的成像周期，精度可以控制在1'，光楔镜片11口径在50mm以上，外部探测器的直径为24μm，使得有效探测器靶面尺寸达到12.3mm×12.3mm。

本实用新型适应某些特殊应用的场合，比如航空航天领域。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，包括中空编码器（2）、中空电机（5）、装置外壳（7）、光楔镜片（11）、红外光学镜片系统（12）、轴系（13）、镜筒以及两个轴承（10），其特征在于：所述镜筒内固定有红外光学镜片系统（12），镜筒包括第一镜筒（1）、第二镜筒（4）以及第三镜筒（9）；所述第一镜筒（1）的前端与装置外壳（7）的前端固定连接，第一镜筒（1）的后端与第二镜筒（4）的前端固定连接，所述装置外壳（7）的后端与第三镜筒（9）的后端固定连接，镜筒的外侧套设有轴系（13），第三镜筒（9）与轴系（13）紧密配合，第一镜筒（1）及第二镜筒（4）均与轴系（13）间隙配合，装置外壳（7）环套装在轴系（13）外侧，装置外壳（7）与轴系（13）之间安装有中空电机（5）和两个轴承（10），中空电机（5）位于两个轴承（10）之间，轴系（13）内部固定有竖直设置的光楔镜片（11），所述光楔镜片（11）设置在第二镜筒（4）和第三镜筒（9）之间，轴系（13）与装置外壳（7）前端之间固定有中空编码器（2），所述装置外壳（7）、轴系（13）、中空电机（5）、中空编码器（2）、镜筒以及两个轴承（10）均同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述红外光学镜片系统（12）与镜筒通过压圈压装的方式固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述第一镜筒（1）的前端与装置外壳（7）的前端、第一镜筒（1）的后端与第二镜筒（4）的前端以及装置外壳（7）的后端与第三镜筒（9）的后端均通过螺栓锁紧固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述两个轴承（10）的外环通过对应的轴承压盖（8）与装置外壳（7）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述中空电机（5）的定子（5-2）与装置外壳（7）固定连接，中空电机（5）的转子（5-1）与轴系（13）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述轴系（13）的前端与中空编码器（2）的转子（2-2）固定连接，所述中空编码器（2）的定子（2-1）与装置外壳（7）固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述中空电机（5）为无刷力矩电机。

8.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述轴系（13）与中空电机（5）的转子（5-1）通过胶粘或键连接方式固定。

9.根据权利要求1所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述光楔镜片（11）与轴系（13）通过带有螺纹的压圈压装的方式固定连接。

10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的一种一体化大视场高帧数红外扫描成像装置，其特征在于：所述中空编码器（2）为绝对式编码器。