一种多光谱融合透雾光学探测器的制作方法

1.本实用新型涉及光学探测器技术领域，尤其是涉及一种多光谱融合透雾光学探测器。


背景技术：

2.目前，视频监控依然是森林防火、海防、边防、公安、轨道交通、战场侦测和航空航天等领域的一种常规监控手段，其一般包括一个二维方向360
°
旋转的光电监控转台，并在光电监控转台内安装一个摄像机进行监控。
3.在实际应用中，常常会遇上云雾、烟尘天气，尤其是在大气环境日益恶化的今天。而对此，可见光的波长范围是0.4
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0.7μm，其穿透能力较弱，在遇上雾气、烟尘等空气中的小颗粒时，就无法通过，这就导致摄像机的穿透能力较弱，在这种天气下无法进行有效监控。对于这种问题，目前较为常用的解决方式是在摄像机上增增加透雾滤光片，但是其能起到的作用较为有限。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供一种多光谱融合透雾光学探测器，利用红外热成像摄像机与可见光摄像机共同进行监控，不论在何种天气下都能得到清晰的监控图像，提升监控效果。
5.本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
6.一种多光谱融合透雾光学探测器，包括光电监控转台及可见光摄像机，还包括非制冷红外热成像仪、成像系统、激光补光系统、温控系统及控制芯片，所述可见光摄像机、非制冷红外热成像仪、激光补光系统、温控系统、光电监控转台均与控制芯片连接。
7.更进一步地，所述激光补光系统包括光敏传感器及与光敏传感器连接的激光补光灯，所述光敏传感器与控制芯片连接。
8.更进一步地，所述温控系统包括与控制芯片连接的温度传感器及加热器。
9.更进一步地，所述光电监控转台上设置有支架，所述可见光摄像机、非制冷红外热成像仪均安装在支架，所述支架底部设置有与支架转动连接的转轴，所述转轴与光电监控转台固定连接，所述支架远离可见光摄像机及非制冷红外热成像仪的摄像头一端设置有滑动装置，所述滑动装置包括滑块及带动滑块沿着与转轴平行方向往复移动的驱动装置，所述支架靠近滑块一端设置有倾斜滑轨，所述滑块上设置有沿着倾斜滑轨往复移动的调节块。
10.更进一步地，所述支架包括组成l型的第一支板与第二支板，所述第一支板位于摄像机底部，且转轴位于第一支板中部，所述第二支板位于摄像机远离镜头一端，所述倾斜滑轨位于第二支板远离摄像机一侧。
11.更进一步地，所述驱动装置包括安装架、固定在安装架上的导杆及与导杆平行的丝杆，所述丝杆与安装架转动连接，且丝杆一端连接有带动丝杆转动的电机，所述电机与控
制芯片连接，所述滑块与丝杆螺纹连接，且滑块还与导杆滑动连接。
12.更进一步地，所述安装架上设置有一限位开关，所述滑块上设置有与限位开关配合的限位凸起，所述安装架包括l型的第一侧板及与第一侧板组成u型框的第二侧板，所述第一侧板靠近第二侧板的一条边上设置有滑槽，所述滑块下端延伸至滑槽内，并与滑槽滑动连接，所述第一侧板与第二侧板分别与倾斜滑轨的两端相抵，所述限位开关固定在第一侧板或第二侧板顶部，所述支架上设置有一姿态传感器，所述限位开关、姿态传感器均与控制芯片连接。
13.更进一步地，所述第一侧板及第二侧板上方可拆卸设置有一盖板，所述限位开关位于盖板下方。
14.本实用新型的有益效果如下：
15.本实用新型提供的多光谱融合透雾光学探测器，将可见光摄像机、非制，冷红外热成像机、激光补光系统多光谱结合起来，使得探测器能实现全天候透雾监控，提升了森林防火、海防、边防、公安、轨道交通、战场侦测和航空航天等领域的监控效果，同时还设置了温控系统，即使使用的条件中气候较为寒冷，也能使探测器能保持正常工作能力，提升了探测器的抗寒能力，从而有效提高了探测器的适应性。
附图说明
16.图1是探测器系统框图；
17.图2是支架侧面示意图；
18.图3是支架底部结构示意图；
19.图4是子支架立体结构示意图；
20.图5是倾斜滑轨结构示意图；
21.图6是支架与滑动装置配合结构示意图；
22.图7是滑动装置靠近支架一侧结构示意图；
23.图8是滑动装置远离支架一侧结构示意图；
24.图9是滑动装置工作流程图；
25.附图标记：1
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滑动装置，101
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滑块，102
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调节块，103
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限位凸起，104
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电机，105
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丝杆，106
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导杆，107
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第一侧板，108
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第二侧板，109
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滑槽，2
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支架，201
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倾斜滑轨，202
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第一支板，203
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第二支板，3
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转轴，4
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姿态传感器，5
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限位开关，6
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盖板。
具体实施方式
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连通，也可以是可拆卸连通，或一体地连通；可以是机械连通，也可以是电连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例
28.请参照图1所示，本实施例提供一种多光谱融合透雾光学探测器，与现有探测器一样，包括光电监控转台及可见光摄像机，其中，光电监控转台及可见光摄像机均可从市面上
直接购买，在选购时，对于可见光摄像机，可以按照以下标准进行选择：1/1.8
″
cmos、分辨率：为1920x1080(200万高清)、16.7mm～1000mm防抖动功能镜头、自动聚焦(60倍光学变焦)、光学2倍镜最大达120倍、0.0001lux(黑白)、0.0005lux(彩色)、icr双滤光片切换、支持光学透雾；对于光电监控转台，可以按照以下标准进行选择：最大方位回转速度45
°
/s、最大俯仰回转速度30
°
/s、回归精度优于0.1
°
。当然本实施例提供的探测器的最大不同之处在于还包括非制冷红外热成像仪、成像系统、激光补光系统、温控系统及控制芯片，所述可见光摄像机、非制冷红外热成像仪、激光补光系统、温控系统、光电监控转台均与控制芯片连接，其中，非制冷红外热成像仪及控制芯片均可以直接进行采购，而非制冷红外热成像仪可以按照以下条件进行选择：分辨率为640x512/17μm、工作波段：为8
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14μm、热灵敏度≤30mk@300k、镜头焦距为15
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300m(20倍连续变焦)。
29.在使用时，通过光电监控云台带动各部件转动，由控制芯片控制可见光摄像机与非制冷红外热成像仪进行监控，而根据外界环境的光线或者温度变化，控制芯片控制激光补光系统为设备补光，控制温控系统为设备加热，以防因气温过低而使设备无法工作。
30.其中，所述激光补光系统包括光敏传感器及与光敏传感器连接的激光补光灯，所述光敏传感器与控制芯片连接，在光敏传感器感受到外界光线过暗，例如夜晚，则将信号反馈到控制芯片，由控制芯片控制激光补光灯开启为设备加强监控光线，而在光线较好时，则光敏传感器也会传递信号给控制芯片，由控制芯片控制激光补光灯关闭。所述温控系统包括与控制芯片连接的温度传感器及加热器，在外界温度较低时，温度传感器将信号反馈给控制芯片，控制芯片控制加热器开启，由加热器为设备加热，使设备能处于正常的工作温度，而在加热至合适温度，或者外界温度适宜时，则温度传感器也会将信号反馈给控制芯片，控制芯片控制加热器关闭。
31.同时，本方案中选用的红外热成像仪为非制冷型，其相对于制冷型成本更低，而且分辨率更高，探测灵敏度及可靠性也更好，再配合二维的光电监控转台，可以进一步降低监控成本，而具体来说，一个探测器的监控范围是有限的，要实现全方位监控，一般需要设置多个探测器共同进行使用，这样算下来，节省下来的费用就非常可观了。而二维光电监控转台相对于三维光电监控转台来说，虽然成本更低，但是其只能在水平方向360
°
旋转，而无法调节摄像机的俯仰角，对此，本实例设计了以下结构来弥补二维光电转台的这一缺陷，在降低成本的同时，也能具有几号的监控效果，同时也不会出现因角度调节而使摄像机偏斜难以复位的情况。
32.具体来说，请参见图2
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8所示，所述光电监控转台上设置有支架2，所述可见光摄像机、非制冷红外热成像仪均安装在支架2，所述支架2底部设置有与支架2转动连接的转轴3，所述转轴3与光电监控转台固定连接，即支架2不与光电监控转台支架2直接固定，而是转轴3与光电监控转台进行连接，且转轴3可以位于支架2的任意位置处，只要与支架2尾部(远离可见光摄像机及非制冷红外热成像仪的摄像端)保留一定距离以供进行俯仰角调节即可，所述支架2远离可见光摄像机及非制冷红外热成像仪的摄像头一端设置有滑动装置1，所述滑动装置1包括滑块101及及带动滑块101沿着与转轴3平行的方向往复移动的驱动装置，所述支架2靠近滑块101一端设置有倾斜滑轨201，即倾斜滑轨201一端高一端低，整体呈倾斜状态设置，所述滑块101上设置有一沿着倾斜滑轨201往复移动的调节块102，该调节块102与滑块101可以为一体成型，但是为了方便加工安装及后期维修，可以使其为分体设置，例
如将调节块102设置为调节头及安装把，并在滑块101上开设一安装孔，通过螺钉等位将安装把固定在安装孔内，当然为了避免调节块102将倾斜滑轨201刮伤，也可以使调节块102卡入倾斜滑轨201内一端为圆头，即能起到调节摄像机俯仰角的作用，也能使调节更为顺畅，并延长调节装置的使用寿命，即驱动装置带动滑块101左右移动，从而使得支架2端部上下移动，相应调节镜头的俯仰角。
33.当然滑动装置1也可以为小型伸缩电缸、液压油缸等装置，其输出轴与支架2连接，并且其固定在fod产品的外壳上，在需要调节摄像机的俯仰角时，控制输出轴伸缩即可，此时，就需要将滑动装置1设置在支架2底部或者顶部，以带动支架2端部上下移动，从而实现摄像机俯仰角的调节。但是这样的滑动装置1相对于上述滑动装置1的结构而言，在安装时就需要在支架2上方或下方占用较多的地方，光电监控转台内可以利用的空间又较少，这明显不利于进行安装。
34.其中，支架2可以为一块位于摄像机下方的板体，但是为了方便进行安装，并提升固定效果，所述支架2包括组成l型的第一支板202与第二支板203，所述第一支板202位于摄像机底部，且转轴3位于第一支板202中部，所述第二支板203位于摄像机远离镜头一端，所述倾斜滑轨201位于第二支板203远离摄像机一侧。
35.进一步地，所述驱动装置包括安装架、固定在安装架上的导杆106及与导杆106平行的丝杆105，安装架固定在光电监控转台上，所述丝杆105与安装架转动连接，且丝杆105一端连接有带动丝杆105转动的电机104，电机104可以为步进电机104、伺服电机104等常规方便控制的电机104，所述滑块101与丝杆105螺纹连接，且滑块101还与导杆106滑动连接，在调节俯仰角时，启动电机104，使电机104带动丝杆105转动，而滑块101在导杆106的作用下无法随着丝杆105一起转动，只能随着丝杆105的转动而沿着丝杆105和导杆106移动，滑块101平移，调节块102也会随之平移，而调节块102在倾斜滑轨201内移动，就会推动支架2带动可见光摄像机、非制冷红外热成像仪远离摄像端一端上移或下移，从而对其俯仰角进行有效调节，而角度调节的多少，又可以通过电机104转动的圈数来进行较为精准的控制，极为符合探测器的使用要求。
36.当然驱动装置依然可以设置为伸缩电缸、液压油缸等，只是其调节精度较差，难以满足俯仰角度调节的微控制需求。
37.作为安装架的一种具体实施方式，所述安装架包括l型的第一侧板107及与第一侧板107组成u型框的第二侧板108，可以在第一侧板107及第二侧板108上开设螺纹孔来将第一侧板107与第二侧板108固定在光电监控转台上，所述第一侧板107靠近第二侧板108的一条边上设置有滑槽109，所述滑块101下端延伸至滑槽109内，并与滑槽109滑动连接，所述第一侧板107与第二侧板108分别与倾斜滑轨201的两端相抵，在使用时，滑槽109能对滑块101的移动方向进行限制，防止滑块101倾斜，从而能有效对丝杆105及调节块102等部件进行保护，同时也能对滑块101的移动距离进行限制，而第一侧板107、第二侧板108也能对倾斜滑轨201的两端进行封闭，即对调节块102的移动位置进行限制，防止调节块102从倾斜滑轨201内脱离，当然为了避免影响支架2转动，最好使安装架与支架2之间留有一定距离，即使第一侧板107、第二侧板108与倾斜滑轨201端部仅部分贴合。
38.而为防止在达到最大俯仰角调节范围时，使用者下发错误指令，而使电机104继续转动造成丝杆105、滑块101等部件损坏，所述安装架上设置有限位开关5，且滑块101上设置
有与限位开关5配合的限位凸起103，限位开关5可以设置2个，一个位于第二侧板108上，一个位于第一侧板107上，限位凸起103可以设置在调节块102上方，以对空间进行有效利用，在滑块101触碰到限位开关5时，使电机104自动关闭，从而对调节装置起到较好的保护作用，其中限位开关5与控制芯片连接，所述控制芯片接收外部发送的指令控制电机104转动或关闭从而调整俯仰角，所述限位开关5受到滑块101撞击时将信号传递给控制芯片以关闭电机104。
39.其中，为了进一步减小调节装置的体积，所述限位开关5及限位凸起103均只设置有一个，而限位开关5可以任意设置在第一侧板107或第二侧板108上，最好是将其与电机104设置在同一侧，以方便进行走线，此处以电机104设置在第二侧板108远离第一侧板107一侧为例，此时，可以在第二侧板108顶部设置一供限位开关5安装的安装槽，所述第一侧板107及第二侧板108上方可拆卸设置有一盖板6，利用盖板6对限位开关5及滑块101同时进行保护，所述第二支板203上设置有一姿态传感器4，第二支板203与摄像机尾端相贴，所述姿态传感器4与控制芯片相连，利用姿态传感器4对支架2的转动角度进行测量，从而直观得到可见光摄像机、非制冷红外热成像仪的俯仰角度调节信息，而姿态传感器4将信息传递给控制芯片。
40.下面假设倾斜滑轨201的最低侧位于左侧，最高侧位于右侧，来对俯仰角的调节方式进行说明：
41.请参见图9所示，主控芯片接收俯仰角调节信息，由控制芯片控制电机104的转动方向来对滑块101的移动方向进行调节，从而相应调节摄像机的俯仰角，而需要特别说明的是，当探测器安装完成后，通电后先做一次复位，先由主控芯片控制电机104启动，带动滑块101向右移动直到限位凸起103碰到限位开关5，此时，控制芯片接收到限位开关5信号，关断电机104驱动脉冲信号，电机104停止转动，同时对姿态传感器4进行清零操作。这个位置就被认为是0位，在这个位置主控芯片只能执行支架2俯动作，假如外界给的是仰指令，控制芯片也不会执行，从而对电机104等部件起到较好的保护作用，此时就可以正常发布指令对俯仰角进行调节了，需要注意的是此处，姿态传感器4不仅感应支架2的具体俯仰角，为用户提供精确的数据参考，还起到第二个限位开关5的作用，假设我们以5
°
作为最大角度限制，则在滑块101从0
°
的位置向左移动至5
°
时，控制芯片接收到信号，会自动关断电机104，从而使姿态传感器4起到左侧的限位开关5的作用。
42.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。