RU194396U1

RU194396U1 - INFRARED COLLIMATOR DEVICE

Info

Publication number: RU194396U1
Application number: RU2019120938U
Authority: RU
Inventors: Сергей Валерьевич Лаас
Original assignee: Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ")
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2019-12-09

Abstract

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и касается инфракрасного коллиматорного устройства. Устройство включает в себя коллиматорный объектив, сменную миру, фоновый излучатель, контроллер фонового излучателя, первый и второй датчики температуры, а также температурный процессор. Первый датчик температуры контролирует температуру фонового излучателя, а второй датчик температуры контролирует температуру корпуса, который конструктивно выполнен таким образом, что обеспечивает интенсивный теплообмен с окружающей средой. Сменная мира и вышеописанный корпус устройства обладают конструктивными особенностями, обеспечивающими возможность интенсивного теплообмена между ними после установки указанной сменной миры в рабочее положение. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства и обеспечении стабильной разницы температур между фоновым излучателем и мирой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of optoelectronic instrumentation and relates to an infrared collimator device. The device includes a collimator lens, interchangeable world, background emitter, background emitter controller, first and second temperature sensors, as well as a temperature processor. The first temperature sensor controls the temperature of the background emitter, and the second temperature sensor controls the temperature of the housing, which is structurally designed in such a way that provides intensive heat exchange with the environment. The interchangeable world and the above-described housing of the device have design features that provide the possibility of intense heat exchange between them after installing the specified interchangeable worlds in the working position. The technical result consists in simplifying the design of the device and ensuring a stable temperature difference between the background emitter and the world. 2 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

1. Область техники, к которой относится полезная модель1. The technical field to which the utility model relates.

Предлагаемая полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и предназначена для использования в составе лабораторных и производственных стендов контроля и настройки параметров инфракрасных устройств, в первую очередь тепловизионных.The proposed utility model relates to the field of optoelectronic instrumentation and is intended for use in laboratory and industrial test benches for monitoring and tuning parameters of infrared devices, primarily thermal imaging devices.

2. Уровень техники2. The level of technology

В настоящее время известно несколько устройств, сходных по своим функциям и аппаратной структуре, и предназначенных для формирования коллимированных тестовых изображений, используемых для контроля и настройки параметров инфракрасных устройств, в первую очередь тепловизионных.Currently, several devices are known that are similar in their functions and hardware structure and are intended for the formation of collimated test images used to control and adjust the parameters of infrared devices, primarily thermal imaging devices.

Так, известен «Инфракрасный коллиматорный комплекс» (патент РФ на изобретение №2 549 331 от 01.11.2013, МПК G02B 27/30, G01M 11/02), содержащий объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, расположенный за упомянутой мирой и снабженный исполнительным элементом, устройство управления, выход которого подключен к упомянутому исполнительному элементу упомянутого фонового излучателя, процессор температурный, выход которого подключен к входу устройства управления, устройство измерения температуры миры, выход которого подключен к первому входу процессора температурного, при этом мира выполнена зеркальной и установлена под So, the Infrared collimator complex is known (RF patent for invention No. 2,449,331 dated 01/01/2013, IPC G02B 27/30, G01M 11/02) containing a lens interchangeable to the world located in the focal plane of the lens, a background emitter located beyond the world and equipped with an actuator, a control device, the output of which is connected to the said actuator of the aforementioned background emitter, a thermal processor, the output of which is connected to the input of the control device, a device for measuring the temperature of the worlds, the output of the cat It is connected to the first input of the temperature processor, while the world is made mirrored and installed under

углом к оси объектива, обеспечивающим отражение вдоль оси объектива потока инфракрасного излучения, поступающего от опорного излучателя, устройство измерения температуры опорного излучателя, выход которого подключен ко второму входу процессора температурного, первое устройство и второе устройство измерения температуры фонового излучателя, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам процессора температурного.angle to the axis of the lens, providing reflection along the axis of the lens of the flow of infrared radiation from the reference emitter, a device for measuring the temperature of the reference emitter, the output of which is connected to the second input of the temperature processor, the first device and the second device for measuring the temperature of the background emitter, the outputs of which are connected respectively to the third and the fourth inputs of the thermal processor.

Основным недостатком данного устройства является высокая аппаратная сложность, и, как следствие, сравнительно низкая надежность и высокая стоимость при производстве, а также ограниченные возможности данного устройства по взаимодействию с оператором в части перенастройки параметров его работы.The main disadvantage of this device is the high hardware complexity, and, as a result, the relatively low reliability and high cost of production, as well as the limited capabilities of this device to interact with the operator in terms of reconfiguring its operation parameters.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство «Инфракрасный коллиматорный комплекс» (Патент Украины на полезную модель №85549 от 13.05.2013, МПК G01M 11/02, Iнфрачервоний колiматорний комплекс, UA 85549). Данное устройство имеет в своем составе объектив, набор переменных мир, расположенных в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, контроллер, первый вход которого соединен с первым выходом процессора температурного, первый вход которого соединен с датчиком температуры миры, второй вход которого соединен с датчиком температуры окружающей среды, третий вход которого связан с датчиком температуры управляемого черного тела.Closest to the proposed utility model is the device "Infrared collimator complex" (Patent of Ukraine for utility model No. 855549 dated 05/13/2013, IPC G01M 11/02, Infracherve colony complex, UA 85549). This device includes a lens, a set of world variables located in the focal plane of the lens, a background emitter, a controller, the first input of which is connected to the first output of the thermal processor, the first input of which is connected to the worlds temperature sensor, the second input of which is connected to the ambient temperature sensor medium, the third input of which is connected to the temperature sensor of the controlled black body.

Недостатком описанного устройства также является избыточная аппаратная сложность, негативно влияющая на надежность и стоимость при производстве, ограниченные возможности данного устройства по взаимодействию с оператором в части управления параметрами его работы, необходимость его калибровки перед началом работы, а также, ввиду дрейфа параметров, периодической рекалибровки в процессе эксплуатации.A disadvantage of the described device is also the excessive hardware complexity, which negatively affects the reliability and cost of production, the limited capabilities of this device to interact with the operator in terms of controlling its operation parameters, the need to calibrate it before starting work, and also, due to the drift of parameters, periodic recalibration in operation process.

3. Раскрытие полезной модели3. Disclosure of utility model

Предлагаемое в качестве полезной модели Инфракрасное коллиматорное устройство предназначено для использования в составе лабораторных и производственных стендов контроля и настройки параметров инфракрасных устройств, в первую очередь тепловизионных.The infrared collimator device proposed as a utility model is intended for use as part of laboratory and production test benches for monitoring and tuning parameters of infrared devices, primarily thermal imaging devices.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в снижении структурной сложности, повышении срока эксплуатации, снижении стоимости производства, а также расширении функциональных возможностей за счет предоставления оператору возможности изменения функциональных параметров устройства непосредственно в процессе работы, при обеспечении стабильной разницы температур между фоновым излучателем и мирой и, соответственно, заданной контрастности излучаемого коллимированного инфракрасного изображения.The technical result achieved by using the proposed utility model is to reduce structural complexity, increase the operating life, reduce the cost of production, as well as expand the functionality by providing the operator the ability to change the functional parameters of the device directly during operation, while ensuring a stable temperature difference between the background emitter and the world and, accordingly, the given contrast of the emitted collimated infrared Images.

Достижение указанного технического результата осуществляется за счет того, что предлагаемое Инфракрасное коллиматорное устройство содержит объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, контроллер фонового излучателя, первый и второй датчики температуры, а также температурный процессор.The achievement of the specified technical result is due to the fact that the proposed Infrared collimator device contains a lens, interchangeable to the world, located in the focal plane of the lens, a background emitter, a background emitter controller, the first and second temperature sensors, as well as a temperature processor.

При этом управляющий выход контроллера фонового излучателя подключен к управляющему входу фонового излучателя, а вход управления упомянутого контроллера фонового излучателя подключен к управляющему выходу температурного процессора, информационные выходы упомянутых первого и второго датчиков температуры подключены, соответственно, к первому и второму информационным входам температурного процессора, причем упомянутый первый датчик температуры контролирует температуру фонового излучателя, а упомянутый второй датчик температуры контролирует температуру корпуса, заключающего в себе вышеописанную конструкцию и обеспечивающего интенсивный теплообмен с окружающей средой, сменная мира, в свою очередь, конструктивно выполнена таким образом, что при ее In this case, the control output of the background emitter controller is connected to the control input of the background emitter, and the control input of the said background emitter controller is connected to the control output of the temperature processor, the information outputs of the first and second temperature sensors are connected, respectively, to the first and second information inputs of the temperature processor, said first temperature sensor monitors the temperature of the background emitter, and said second temperature sensor co It controls the temperature of the case, which incorporates the above-described design and provides intensive heat exchange with the environment, the interchangeable world, in turn, is structurally made in such a way that when it

установке в рабочее положение создается физический контакт с вышеописанным корпусом устройства, достаточный для обеспечения интенсивного теплообмена между сменной мирой и корпусом предлагаемого устройства соответственно.installation in the working position creates physical contact with the above-described device casing, sufficient to ensure intensive heat exchange between the interchangeable world and the housing of the proposed device, respectively.

Кроме того, упомянутый температурный процессор содержит третий и последующие информационные входы, соединенные с разъемами, расположенными на корпусе предлагаемого устройства, и предназначенные для информационного обмена с подключаемыми устройствами, таким образом, чтобы обеспечить подключение различных типов внешних устройств управления, например, персонального компьютера или специализированного пульта.In addition, said temperature processor contains a third and subsequent information inputs connected to connectors located on the housing of the device, and intended for information exchange with connected devices, so as to enable the connection of various types of external control devices, for example, a personal computer or specialized remote control.

4. Краткое описание чертежей4. Brief Description of the Drawings

Полезная модель поясняется чертежами где:The utility model is illustrated by drawings where:

Фиг. 1. - Схема предлагаемого инфракрасного коллиматорного устройства.FIG. 1. - Scheme of the proposed infrared collimator device.

На фигуре представлены:The figure shows:

1 - коллиматорный объектив;1 - collimator lens;

2 - сменная мира;2 - interchangeable world;

3 - фоновый излучатель;3 - background emitter;

4 - контроллер фонового излучателя;4 - background emitter controller;

5 - первый датчик температуры;5 - the first temperature sensor;

6 - второй датчик температуры;6 - second temperature sensor;

7 - температурный процессор;7 - temperature processor;

8 - внешнее устройство управления;8 - external control device;

9 - корпус устройства.9 - the housing of the device.

5. Осуществление полезной модели5. Implementation of a utility model

Инфракрасное коллиматорное устройство, предлагаемое в качестве полезной модели, осуществляется следующим образом.An infrared collimator device, proposed as a utility model, is as follows.

Общая схема предлагаемого в качестве полезной модели инфракрасного коллиматорного устройства представлена на фиг. 1.The general scheme of an infrared collimator device proposed as a utility model is shown in FIG. one.

Предлагаемое Инфракрасное коллиматорное устройство содержит в своем составе коллиматорный объектив (1), сменную миру (2), расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель (3), контроллер фонового излучателя (4), первый и второй датчики температуры (5,6), а также температурный процессор (7), кроме того, к нему может подключаться внешнее устройство управления (8).The proposed Infrared collimator device includes a collimator lens (1), a removable world (2) located in the focal plane of the lens, a background emitter (3), a background emitter controller (4), the first and second temperature sensors (5,6), as well as the temperature processor (7), in addition, an external control device (8) can be connected to it.

Указанная конструкция заключена в корпус (9), выполненный из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, из металла или теплопроводящего (теплорассеивающего) пластика, на который, может быть нанесено дополнительное покрытие, обеспечивающее повышение интенсивности теплообмена с окружающей средой. Кроме того, упомянутая сменная мира 2 и вышеописанный корпус устройства 9, конструктивно выполняются таким образом, что, обеспечивается возможность интенсивного теплообмена между ними после установки указанной сменной миры в рабочее положение.The specified design is enclosed in a housing (9) made of a material with a high coefficient of thermal conductivity, for example, metal or heat-conducting (heat-dissipating) plastic, on which an additional coating can be applied to increase the intensity of heat exchange with the environment. In addition, the above-mentioned removable world 2 and the above-described housing of the device 9 are structurally implemented in such a way that the possibility of intensive heat exchange between them after installing the specified interchangeable worlds in the working position.

Функционирование предлагаемой полезной модели, осуществляется следующим образом. Фоновый излучатель 3 формирует поток инфракрасного излучения с заданными характеристиками, которое подается на миру 2, где частично задерживается таким образом, чтобы сформировать на выходном объективе 1 предлагаемого Инфракрасного коллиматорного устройства необходимое инфракрасное изображение. Упомянутый выходной объектив 1, в свою очередь, преобразует прошедший через миру поток инфракрасного излучения в коллимированную форму, и подает его на выход предлагаемого устройства, где предполагается размещение входного окна внешнего инфракрасного устройства, настройку и контроль параметров которого необходимо осуществить.The functioning of the proposed utility model is as follows. Background emitter 3 generates a stream of infrared radiation with desired characteristics, which is supplied to the world 2, where it is partially delayed so as to form the necessary infrared image on the output lens 1 of the proposed Infrared collimator device. Mentioned output lens 1, in turn, converts the infrared radiation transmitted through the world into a collimated form, and feeds it to the output of the proposed device, where it is assumed to place the input window of an external infrared device, the settings and parameters of which must be implemented.

Для обеспечения необходимого температурного контраста выдаваемого инфракрасного изображения, необходимо непрерывно поддерживать заданную разность температур между фоновым излучением и сменной мирой, что затрудняется тем, что задерживаемое мирой инфракрасное излучение частично ею поглощается, что приводит к нагреву сменной миры и потере контраста выводимого инфракрасного изображения.To ensure the necessary temperature contrast of the produced infrared image, it is necessary to continuously maintain the specified temperature difference between the background radiation and the removable world, which is hindered by the fact that the infrared radiation delayed by the world is partially absorbed by it, which leads to heating of the replaceable world and loss of contrast of the displayed infrared image.

Во избежание описанного эффекта в предлагаемое устройство введены первый 5 и второй 6 датчики температуры, причем первый датчик температуры 5 предназначен для измерения температуры фонового излучателя, а второй датчик температуры 6 предназначен для измерения температуры упомянутого корпуса устройства 9. За счет того, что сменная мира 2 и корпус устройства 9 выполнены с возможностью интенсивного теплообмена как друг с другом, так и с окружающей средой, предполагается, что температура сменной миры 2, температура корпуса 9 и температура окружающей среды практически равны между собой. Осуществление возможности интенсивного теплообмена может быть обеспечено за счет выбора конструктивных материалов корпуса 9 и миры 2, например, металлов или теплорассеивающих пластмасс, нанесения на них специальных теплорассеивающих покрытий, а также привнесения в них конструктивных особенностей, обеспечивающих плотный физический контакт между корпусом предлагаемого устройства и сменной мирой на сравнительно большой площади.In order to avoid the described effect, the first 5 and second 6 temperature sensors are introduced into the proposed device, the first temperature sensor 5 being used to measure the temperature of the background emitter, and the second temperature sensor 6 is designed to measure the temperature of the said device case 9. Due to the fact that the interchangeable world 2 and the casing of the device 9 are made with the possibility of intensive heat exchange with each other and with the environment, it is assumed that the temperature of the removable worlds 2, the temperature of the casing 9 and the ambient temperature environment are almost equal to each other. The possibility of intense heat transfer can be achieved by choosing the structural materials of the casing 9 and worlds 2, for example, metals or heat-dissipating plastics, applying special heat-dissipating coatings to them, as well as introducing design features into them that provide tight physical contact between the housing of the proposed device and the replaceable peace in a relatively large area.

Такая конструкция позволяет сократить число используемых датчиков температуры, и тем самым снизить аппаратную сложность устройства. Кроме того, положительной стороной вышеописанных конструктивных особенностей является отсутствие необходимости обеспечения непосредственного физического контакта между вторым датчиком температуры и сменной мирой, что позволяет оперативно менять миры с различными рисунками без вмешательства в работу устройства в целом.This design allows you to reduce the number of temperature sensors used, and thereby reduce the hardware complexity of the device. In addition, the positive side of the above design features is the lack of the need for direct physical contact between the second temperature sensor and the removable world, which allows you to quickly change worlds with different patterns without interfering with the operation of the device as a whole.

Данные с выходов упомянутых первого 5 и второго 6 датчиков температуры поступают, соответственно, на первый и второй входы температурного процессора 7, где в цикличном режиме осуществляется вычисление разности между поступающими от них температурными знчениями. Если вычисленная разность меньше заданного порогового значения температурного контраста, хранимого в памяти температурного процессора, то температурный процессор подает контроллеру фонового излучателя 4 команду на повышение температуры фонового излучателя 3, если же вычисленная разность оказывается больше хранимого в памяти заданного значения, то подается команда отключение фонового излучателя 3, что приводит к охлаждению миры через корпус предлагаемого устройства за счет теплообмена с окружающей средой.The data from the outputs of the first 5 and second 6 temperature sensors are received, respectively, at the first and second inputs of the temperature processor 7, where the difference between the temperature values coming from them is calculated in cyclic mode. If the calculated difference is less than a predetermined threshold value of the temperature contrast stored in the temperature processor memory, then the temperature processor instructs the background emitter 4 to increase the temperature of the background emitter 3, but if the calculated difference turns out to be larger than the set value stored in the memory, the background radiator shutdown command is issued 3, which leads to cooling the worlds through the housing of the proposed device due to heat exchange with the environment.

Наличие в составе температурного процессора 7 третьего и последующих информационных входов, подключенных к соответствующим разъемам на корпусе предлагаемого устройства, дает возможность подключить внешнее устройство управления 8, например, персональный компьютер, или специализированный пульт.The presence in the temperature processor 7 of the third and subsequent information inputs connected to the corresponding connectors on the housing of the proposed device makes it possible to connect an external control device 8, for example, a personal computer, or a specialized remote control.

Взаимодействие с внешним устройством управления 8 заключается в оперативной, осуществляемой без выключения предлагаемого устройства, коррекции номинала упомянутого порогового значения температурного контраста, хранимого в памяти температурного процессора 7, что позволяет ускорить, упростить и удешевить процедуру контроля и настройки параметров различных инфракрасных устройств.Interaction with an external control device 8 is operative, without turning off the proposed device, the correction of the nominal value of the threshold temperature contrast value stored in the memory of the temperature processor 7, which allows you to speed up, simplify and reduce the cost of the control and settings of various infrared devices.

Структурные элементы предлагаемого устройства могут быть осуществлены на основе устройств, доступных на отрытом коммерческом рынке. Так, первый и второй датчики температуры могут быть осуществлены с помощью микросхем типа 5019ЧТ1Т производства ОАО «Интеграл», а температурный процессор - на основе процессора 1986ВЕ93У производства АО «ПКК Миландр».The structural elements of the proposed device can be implemented on the basis of devices available in the open commercial market. So, the first and second temperature sensors can be implemented using type 5019CHT1T microcircuits manufactured by Integral OJSC, and the temperature processor based on 1986VE93U processor manufactured by PKK Milander JSC.

Claims

1. An infrared collimator device containing a collimator lens, interchangeable with the world, located in the focal plane of the lens, a background emitter, a background emitter controller, first and second temperature sensors, and a temperature processor, characterized in that the control output of the background emitter controller is connected to the control input background emitter, and the control input of the said background emitter controller is connected to the control output of the temperature processor, the information outputs are the wrinkled first and second temperature sensors are connected, respectively, to the first and second information inputs of the temperature processor, said first temperature sensor controlling the temperature of the background emitter, and said second temperature sensor controlling the temperature of the housing, which comprises the above construction and is constructed in such a way, which provides intensive heat exchange with the environment, the aforementioned interchangeable world and the above device casing have a design active features, providing the possibility of intense heat exchange between them after installing the specified interchangeable worlds in working position.

2. The infrared collimator device according to claim 1, characterized in that the said temperature processor contains a third and subsequent information inputs that provide reception and transmission of data from external devices and connected to the connectors on the said device casing.

3. The infrared collimator device according to claim 2, characterized in that an external control device is connected to the said external connectors located on the device body, allowing the operator to change the functional parameters of the infrared collimator device directly during its operation.