基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，包括紅外成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)以及控制電路，紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)均由變倍鏡組、聚焦鏡組、變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)組成，特征在于：變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)上分別設(shè)置變倍編碼器和聚焦編碼器；控制電路通過變倍編碼器和聚焦編碼器獲取紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的變倍、聚焦信息，并通過變倍電機(jī)、聚焦電機(jī)驅(qū)使其進(jìn)行變倍和聚焦，使得紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)同步。本實(shí)用新型的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，只要人工調(diào)節(jié)一個(gè)光譜的鏡頭位置，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)另一光譜視場(chǎng)的自動(dòng)同步，方便高效，精確可靠。能有效提高設(shè)備的工作效率，實(shí)現(xiàn)雙光譜觀測(cè)儀的智能監(jiān)控。
【專利說明】基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，更具體的說，尤其涉及一種根據(jù)兩成像系統(tǒng)的變倍值和聚焦值具有一致對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行同步調(diào)節(jié)的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展，不同環(huán)境下，不同的光譜成像呈現(xiàn)出各自的優(yōu)勢(shì)。在晝間觀測(cè)時(shí)，可見光成像具備像素高、色彩全、分辨能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)；在夜間觀測(cè)時(shí)，紅外成像具備探測(cè)距離遠(yuǎn)，隱蔽性強(qiáng)，可穿透煙霧、雨雪等惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。單一的光譜成像監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)滿足不了越來越復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境要求。雙光譜觀測(cè)儀可以實(shí)現(xiàn)雙光譜同時(shí)成像，將可見光成像與紅外成像的優(yōu)勢(shì)集成為一體，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)晝夜監(jiān)控。已經(jīng)出現(xiàn)帶預(yù)置位設(shè)置和調(diào)用功能的變焦紅外熱像儀及方法(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210531032.5)，配合載重云臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同場(chǎng)景、不同目標(biāo)的巡航監(jiān)控，無需人工調(diào)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同監(jiān)控目標(biāo)的清晰成像，方便高效。目前的雙光譜成像系統(tǒng)中，在觀測(cè)場(chǎng)景或目標(biāo)變化時(shí)，需要對(duì)不同光譜的鏡頭分別進(jìn)行控制，才能達(dá)到相同的視場(chǎng)，工作效率低，調(diào)節(jié)時(shí)間長，視場(chǎng)同步效果不夠準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，包括紅外成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)以及用于變倍、聚焦和采集成像數(shù)據(jù)的控制電路，所述紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)均由變倍鏡組、聚焦鏡組、變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)組成，紅外成像聚焦鏡組的后端設(shè)置有紅外成像探測(cè)器組件，可見光聚焦鏡組的后端設(shè)置有可見光攝像機(jī)；其特別之處在于:變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)上分別設(shè)置有對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的變倍編碼器和聚焦編碼器；控制電路通過變倍編碼器和聚焦編碼器獲取紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的變倍、聚焦信息，并通過變倍電機(jī)、聚焦電機(jī)驅(qū)使其進(jìn)行變倍和聚焦，使得紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)同步。
[0005]可見光用于晝間成像，可獲取目標(biāo)清晰的可見光圖像；紅外成像系統(tǒng)用于夜間或低光照條件下的成像，可獲取目標(biāo)的紅外熱圖。控制電路具有采集、運(yùn)算和控制作用。通過變倍電機(jī)對(duì)變倍鏡組的驅(qū)使，可實(shí)現(xiàn)可見光和紅外成像系統(tǒng)的變倍作用，通過聚焦電機(jī)對(duì)聚焦鏡組的驅(qū)使，可實(shí)現(xiàn)可見光和紅外成像系統(tǒng)的聚焦作用。紅外成像探測(cè)器組件和可見光攝像機(jī)用于將接收到的圖像光信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，輸出至控制電路中。
[0006]在雙光譜觀測(cè)儀處于紅外圖像(或可見光圖像)采集狀態(tài)且畫面聚焦清晰時(shí)，通過獲取紅外成像系統(tǒng)(或可見光成像系統(tǒng))的變倍、聚焦數(shù)值，來調(diào)節(jié)可見光成像系統(tǒng)(或紅外成像系統(tǒng))的變倍、聚焦值，使可見光圖像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)的視場(chǎng)相匹配，在可見光成像和紅外成像切換時(shí)，無需再變倍和聚焦，即可獲取清晰的可見光圖像和紅外圖像。
[0007]本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，在紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)同步過程中，控制電路首先獲取當(dāng)前成像系統(tǒng)的變倍值、聚焦值，并根據(jù)變倍值確定出當(dāng)前成像系統(tǒng)的視場(chǎng)角，由視場(chǎng)角確定出待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的變倍值；控制電路由當(dāng)前成像系統(tǒng)的聚焦值確定出待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的聚焦值，根據(jù)求出的變倍值、聚焦值對(duì)待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)視場(chǎng)的同步，，同時(shí)保證紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)的成像清晰度相一致。
[0008]本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，所述控制電路由主控制器和EEPROM存儲(chǔ)器組成，可見光攝像機(jī)和紅外熱成像探測(cè)器的模擬視頻信號(hào)輸出端與主控制器的輸入端相連接；變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)的控制端與主控制器的輸出端相連接，變倍編碼器和聚焦編碼器的輸出端與主控制器的輸入端相連接。
[0009]本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，所述主控制器通過RS485總線和PAL制模擬視頻信號(hào)線連接有上位機(jī)；上位機(jī)用于接收和存儲(chǔ)圖像和視頻數(shù)據(jù)，并通過主控制器控制可見光成像系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)進(jìn)行變倍和聚焦。
[0010]本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，所述變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)均采用步進(jìn)電機(jī)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，控制電路通過變倍電機(jī)、聚焦電機(jī)分別對(duì)變倍鏡組、聚焦鏡組的驅(qū)使，可實(shí)現(xiàn)可見光成像系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)的變倍和聚焦；通過對(duì)變倍編碼器和聚焦編碼器輸出脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變倍、聚焦位置信息的檢測(cè)，以確定變倍和聚焦鏡組的位置。本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，通過采集一個(gè)成像系統(tǒng)畫面聚焦清晰時(shí)的變倍值、聚焦值，根據(jù)紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取另一個(gè)成像系統(tǒng)在該場(chǎng)景下也可清晰成像的變倍值、聚焦值，驅(qū)使另一個(gè)成像系統(tǒng)進(jìn)行變倍、聚焦，使得兩個(gè)成像系統(tǒng)視場(chǎng)同步。在同一場(chǎng)景下，無需進(jìn)行變倍、聚焦動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)的快速切換時(shí)，方便了使用。
[0012]在對(duì)多個(gè)場(chǎng)景目標(biāo)巡航監(jiān)控時(shí)，只要人工調(diào)節(jié)一個(gè)光譜的鏡頭位置，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)另一光譜視場(chǎng)的自動(dòng)同步，方便高效，精確可靠。結(jié)構(gòu)簡單耐用、布局清晰合理，能有效提高設(shè)備工作效率，實(shí)現(xiàn)雙光譜觀測(cè)儀的智能監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)的原理圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型中控制電路及其與外圍電路的連接電路圖。
[0015]圖中:I紅外成像變倍鏡組，2紅外成像聚焦鏡組，3紅外成像探測(cè)器組件，4紅外成像變倍電機(jī)，5紅外成像變倍編碼器，6紅外成像聚焦電機(jī)，7紅外成像聚焦編碼器，8可見光變倍鏡組，9可見光聚焦鏡組，10可見光攝像機(jī)，11可見光變倍電機(jī)，12可見光成像變倍編碼器，13可見光聚焦電機(jī)，14可見光成像聚焦編碼器，15控制電路。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示，給出了實(shí)用新型的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)的原理圖，其由紅外成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)和控制電路15組成，紅外成像系統(tǒng)由紅外成像變倍鏡組1、紅外成像聚焦鏡組2、紅外成像探測(cè)器組件3、紅外成像變倍電機(jī)4和紅外成像聚焦電機(jī)6組成，紅外成像變倍電機(jī)4、紅外成像聚焦電機(jī)6分別驅(qū)使紅外成像變倍鏡組I和紅外成像聚焦鏡組2進(jìn)行變倍、聚焦，以獲取清晰的紅外圖像。紅外成像探測(cè)器3用于將圖像的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并輸入至控制電路15中。紅外成像變倍電機(jī)4和紅外成像聚焦電機(jī)6上分別設(shè)置有對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行測(cè)量的紅外成像變倍編碼器5和紅外成像聚焦編碼器7，對(duì)變倍、聚焦電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量，以確定紅外成像系統(tǒng)的變倍值和聚焦值。
[0018]所示的可見光成像系統(tǒng)由可見光變倍鏡組8、可見光聚焦鏡組9、可見光攝像機(jī)10組成、可見光變倍電機(jī)11和可見光聚焦電機(jī)13組成，可見光變倍電機(jī)11和可見光聚焦電機(jī)13分別驅(qū)使可見光變倍鏡組8和可見光聚焦鏡組9進(jìn)行變倍和聚焦?？梢姽鈹z像機(jī)10由CCD圖像傳感器組成，用于將圖像的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并輸入至控制電路15中，實(shí)現(xiàn)對(duì)可見光圖像和視頻信息的采集。可見光變倍電機(jī)11和可見光聚焦電機(jī)13上分別設(shè)置有可見光成像變倍編碼器12和可見光成像聚焦編碼器14，以分別對(duì)可見光變倍電機(jī)11和可見光聚焦電機(jī)13的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行測(cè)量，獲取可見光成像系統(tǒng)的變倍值、聚焦值。雖然紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)均采用步進(jìn)電機(jī)，但步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)發(fā)生失步，通過變倍編碼器可獲得電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，故通過統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)即可獲知步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)。在編碼器輸出脈沖數(shù)與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)相等的情況下，可通過統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)即可獲知步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)。
[0019]如圖2所示，給出了本實(shí)用新型中控制電路及其與外圍電路的連接電路圖，所示的控制電路15由主控制器和EEPROM存儲(chǔ)器組成，主控制器通過PAL制式模擬視頻信號(hào)線和RS485總線與上位機(jī)相連接，以將視頻數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)以及接收上位機(jī)的控制信息。可見光攝像機(jī)10和紅外熱成像探測(cè)器3均與主控制器相連接，以便將采集的模擬視頻信號(hào)輸入至主控制器?？梢姽獬上裣到y(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)的變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)均與主控制器的輸出端相連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)成像系統(tǒng)的變倍、聚焦控制?？梢姽獬上裣到y(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)的變倍編碼器和聚焦編碼器均與主控制器的輸入端相連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變倍值和聚焦值的檢測(cè)。
[0020]在視場(chǎng)同步的過程中:人工聚焦畫面清晰后，主控制器通過變倍編碼器和聚焦編碼器，獲取當(dāng)前成像系統(tǒng)下的變倍值和聚焦值，依據(jù)紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)角與變倍值具有一致對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取當(dāng)前成像系統(tǒng)的視場(chǎng)角。根據(jù)獲取的視場(chǎng)角，確定出待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的變倍值。根據(jù)同一視場(chǎng)角條件下，可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)的聚焦值具有一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由當(dāng)前成像系統(tǒng)的聚焦值確定出待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的聚焦值。最后，由求出的待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的變倍值和聚焦值，對(duì)待調(diào)焦成像系統(tǒng)進(jìn)行變倍、聚焦，即可實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)視場(chǎng)的同步，無需進(jìn)行變倍、聚焦動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)同步，同時(shí)保證紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)的成像清晰度相一致。
【權(quán)利要求】
1.一種基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，包括紅外成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)以及用于變倍、聚焦和采集成像數(shù)據(jù)的控制電路，所述紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)均由變倍鏡組、聚焦鏡組、變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)組成，紅外成像聚焦鏡組(2)的后端設(shè)置有紅外成像探測(cè)器組件(3)，可見光聚焦鏡組(9)的后端設(shè)置有可見光攝像機(jī)(10);其特征在于:變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)上分別設(shè)置有對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的變倍編碼器和聚焦編碼器；控制電路通過變倍編碼器和聚焦編碼器獲取紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的變倍、聚焦信息，并通過變倍電機(jī)、聚焦電機(jī)驅(qū)使其進(jìn)行變倍和聚焦，使得紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，其特征在于:在紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)的視場(chǎng)同步過程中，控制電路首先獲取當(dāng)前成像系統(tǒng)的變倍值、聚焦值，并根據(jù)變倍值確定出當(dāng)前成像系統(tǒng)的視場(chǎng)角，由視場(chǎng)角確定出待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的變倍值；控制電路由當(dāng)前成像系統(tǒng)的聚焦值確定出待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)的聚焦值，根據(jù)求出的變倍值、聚焦值對(duì)待調(diào)節(jié)成像系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)和可見光成像系統(tǒng)視場(chǎng)的同步，同時(shí)保證紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)的成像清晰度相一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制電路(15)由主控制器和EEPROM存儲(chǔ)器組成，可見光攝像機(jī)(10)和紅外熱成像探測(cè)器(3)的模擬視頻信號(hào)輸出端與主控制器的輸入端相連接；變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)的控制端與主控制器的輸出端相連接，變倍編碼器和聚焦編碼器的輸出端與主控制器的輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器通過RS485總線和PAL制模擬視頻信號(hào)線連接有上位機(jī)；上位機(jī)用于接收和存儲(chǔ)圖像和視頻數(shù)據(jù)，并通過主控制器控制可見光成像系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)進(jìn)行變倍和聚焦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于步進(jìn)電機(jī)的雙光譜觀測(cè)儀視場(chǎng)同步控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)均采用步進(jìn)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】G02B7/04GK204228274SQ201420751332
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】丁鑒彬, 劉維棟, 劉濤, 劉國興 申請(qǐng)人:山東神戎電子股份有限公司