红外热成像仪的聚焦装置及方法与流程

1.本发明涉及红外线热成像的技术领域，具体地说，涉及红外热成像仪的聚焦装置及方法。


背景技术：

2.红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
3.光学成像物镜一般为镜头，由于成像物体距离不确定，所以需要根据红外热成像仪与待测物体的距离选择镜头。根据镜头的焦距以及口径不同，镜头成像的焦点位置不同，因此导致调焦机构不能通用，需要配合多种成像装置，增加后期设计与维护的成本。调焦的理论算法层面，通过遍历全行程的方式，找到清晰点，会增加聚焦时间，而且不同规格的红外镜头，其补偿的行程、阻尼会有差别，导致不同规格的镜头，调焦算法参数都需要根据实际情况进行调整。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出红外热成像仪的聚焦装置及方法，根据不同镜头的需要自动完成调焦。
5.本发明的技术方案是这样实现的：红外热成像仪的聚焦装置，其包括主壳体、镜头、活动模组、主板、焦距调整装置，其中，主壳体包括前盖，镜头与前盖可拆卸连接；活动模组包括固定支架、快门和信号板；快门包括探测器，探测器包括焦平面，所述焦平面朝向镜头设置；快门设置在信号板与镜头之间，快门与信号板均固定设置在固定支架上；焦距调整装置包括直流电机、丝杠、消隙支架；直流电机的输出端与丝杠相连接，丝杠与消隙支架通过螺纹配合连接，消隙支架固定设置在固定支架上；消隙支架在直流电机的驱动下带动固定支架沿着丝杠所在的直线往返移动，使动焦平面与镜头的焦点重合；快门将图像信号转换成电信号传送到信号板，所述信号板与主板之间设置有排线；主板设置在主壳体内。
6.在以上技术方案的基础上，优选的，所述固定支架包括快门固定支架和移动固定支架，快门固定设置在快门固定支架内，信号板设置在快门固定支架与移动固定支架之间，消隙支架固定设置在移动固定支架上。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，焦距调整装置还包括移动导向装置，所述移动导向装置包括导柱和导向套，导柱一端滑动设置在导向套内，导柱另一端固定设置在移动固定支架上，所述导向套固定设置在主壳体上。
8.在以上技术方案的基础上，优选的，所述焦距调整装置还包括定位机构，所述定位机构包括行程挡杆、第一行程开关、第二行程开关和开关固定架；所述第一行程开关和第二行程开关相对设置，行程挡杆其中一端设置在第一行程开关和第二行程开关之间，行程挡
杆另一端固定设置在移动固定支架上，所述第一行程开关和第二行程开关均固定设置在开关固定架上，开关固定架固定设置在主壳体内。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述主壳体还包括电机传动口和电机扣合盖，行程挡杆由电机传动口伸入主壳体内，电机扣合盖覆盖电机传动口。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，所述焦距调整装置还包括减速器和电机支架，减速器设置在直流电机与丝杠之间，减速器与直流电机均固定设置在电机支架上，电机支架固定设置在电机传动口上。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括接口板、网口、控制电源口，网口一端伸出主壳体外，另一端与接口板电连接，控制电源口一端伸出主壳体外，另一端与接口板电连接，接口板和直流电机均与主板电连接，接口板固定设置在主壳体内。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，所述丝杠与焦平面垂直。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，所述前盖设置有内螺纹，镜头设置有外螺纹，前盖与镜头通过螺纹配合连接。
14.本发明的红外热成像仪的聚焦装置及使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：
15.(1)直流电机带动焦平面沿着丝杠所在的直线移动，可以根据不同镜头的焦距调节焦平面的位置，该装置的应用范围较广，成像清晰度更高；
16.(2)焦平面移动通过直流电机驱动丝杠转动，丝杠与消隙支架螺纹连接，此时活动模组移动更加平稳，精度较高；
17.(3)焦距调整装置还包括移动导向装置，此时活动模组移动过程中更平稳，减小了调节难度；
18.(4)第一行程开关与第二行程开关用于限制活动模组的移动距离，避免活动模组移动超出调节范围；
19.(5)减速器用于对直流电机输出端进行减速，提高丝杠与消隙支架之间调节的精度；
20.(6)前盖与镜头通过螺纹配合连接，实现了镜头的可拆卸和可更换。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明红外热成像仪的聚焦装置的立体图；
23.图2为本发明红外热成像仪的聚焦装置的俯视图；
24.图3为本发明图2的a-a视图；
25.图4为本发明红外热成像仪的聚焦装置的局部结构示意图；
26.图5为本发明红外热成像仪的聚焦装置的局部结构示意图；
27.图6为本发明固定支架与消隙支架的立体图；
28.图7为本发明红外热成像仪的聚焦装置的局部结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
30.如图1-7所示，红外热成像仪的聚焦装置，其包括主壳体1、镜头2、活动模组3、主板4、焦距调整装置5、还包括接口板6、网口7和控制电源口8。
31.其中，主壳体1，如图1和图7所示，包括前盖11、电机传动口12和电机扣合盖13。
32.前盖11设置有内螺纹，镜头2设置有外螺纹，前盖11与镜头2通过螺纹配合连接，镜头2可拆卸并且可更换，根据需要选择合适大小和焦距的镜头2，当镜头2更换之后，需要根据需要调节活动模组3到镜头2的距离。
33.活动模组3，如图3-6所示，包括固定支架31、快门32和信号板33。
34.之所以调节活动模组3与镜头2之间的距离，是因为快门32与活动模组3一体，作为一种优选的实施方式，快门32，包括探测器321，探测器321包括焦平面322，所述焦平面322朝向镜头2设置，该红外热成像仪成像的清晰度是由焦平面322与镜头2之间的距离决定的。
35.为了避免镜头2所接收的光被遮挡，作为一种优选的实施方式，快门32设置在信号板33与镜头2之间，快门32与信号板33均固定设置在固定支架31上。镜头2与快门32之间无任何遮挡，成像效果更好。
36.所述固定支架31包括快门固定支架311和移动固定支架312，快门32固定设置在快门固定支架311内，信号板33设置在快门固定支架311与移动固定支架312之间，消隙支架53固定设置在移动固定支架312上。快门固定支架311用于固定快门32，移动固定支架312用于固定消隙支架53，快门固定支架311与移动固定支架312将信号板33夹在中间，快门固定支架311与移动固定支架312之间通过螺钉固定成一体，便于在固定支架31上安装快门32和信号板33。
37.焦距调整装置5，如图3-7所示，包括直流电机51、丝杠52、消隙支架53、移动导向装置54、定位机构55、减速器56和电机支架57。
38.所述丝杠52与焦平面322垂直，直流电机51的输出端与丝杠52相连接，丝杠52与消隙支架53通过螺纹配合连接，消隙支架53固定设置在固定支架31上。丝杠52带动消隙支架53沿着丝杠52的长度方向移动，消隙支架53带动固定支架31运动，消隙支架53在直流电机51的驱动下带动固定支架31沿着丝杠52所在的直线往返移动，使焦平面322与镜头2的焦点重合。
39.为了限制固定支架31的运动，作为一种优选的实施方式，定位机构55包括行程挡杆551、第一行程开关552、第二行程开关553和开定关固架554；所述第一行程开关552和第二行程开关553相对设置，行程挡杆551其中一端设置在第一行程开关552和第二行程开关553之间，行程挡杆551另一端固定设置在移动固定支架312上，所述第一行程开关552和第二行程开关553均固定设置在开关固定架554上，开关固定架544固定设置在主壳体1内。其中第一行程开关552比第二行程开关553更靠近镜头2，当直流电机51带动行程挡杆551运动过程中，不管与第一行程开关552还第二行程开关553相接触，直流电机51便会停止转动或向相反的方向转动，表明已经达到位置极限。在实际使用中，第一行程开关552与第二行程
开关553之间的距离为5mm。
40.由于该红外热成像仪的聚焦装置调节对精度要求较高，作为一种优选的实施方式，减速器56设置在直流电机51与丝杠52之间，减速器56与直流电机51均固定设置在电机支架57上，将直流电机51固定在电机支架57上可以减小直流电机51工作过程中的抖动，增加减速器56之后，丝杠52的旋转速度变慢，此时活动模组3的调节精度提高。
41.由于直流电机51工作过程中震动较大，必定对活动模组3的调节产生影响，作为一种优选的实施方式，电机支架57固定设置在电机传动口12上，行程挡杆551由电机传动口12伸入主壳体1内，电机扣合盖13覆盖电机传动口12，直流电机51不设置在主壳体1内，对活动模组3的调节影响减小。
42.为了提高活动模组3的调节平稳性和调节精度，作为一种优选的实施方式，所述移动导向装置54包括两个，一个设置在移动固定支架312一侧，另一个设置在移动固定支架312的另一侧，移动导向装置54包括导柱541和导向套542，导柱541一端滑动设置在导向套542内，导柱541另一端固定设置在移动固定支架312上，所述导向套542固定设置在主壳体1上。
43.网口7一端伸出主壳体1外，另一端与接口板6电连接，控制电源口8一端伸出主壳体1外，另一端与接口板6电连接，接口板6和直流电机51均与主板4电连接，接口板6固定设置在主壳体1内，控制电源口8用于外界电源，带动整个装置工作，网口7用于与电脑进行数据双向传输。
44.快门32将图像信号转换成电信号传送到信号板33，所述信号板33与主板4之间设置有排线，信号板33通过排线将电信号传输给主板4，主板4设置在主壳体1内。
45.以下介绍本发明的红外热成像仪的聚焦方法：
46.s1：根据需要选择镜头2，将合适的镜头2通过螺纹拧在前盖11上；
47.s2：镜头2捕捉到的红外光到达快门32，快门32调节曝光时间，后在焦平面322上形成图像，信号板33将该图像信息转变成电信号传输到主板4，主板4将该电信号通过网口7传输到与其连接的电脑，电脑对该电信号进行处理，判断焦平面322与镜头2焦点之间的位置关系，发出矫正位置的电信号，该矫正位置的电信号通过网口7重新传输到主板4，主板4驱动直流电机51转动，丝杠52在直流电机51的带动下旋转，此时活动模组3沿着丝杠52所在的直线运动，直至焦平面322与镜头2的焦点重合。
48.s3：此时镜头2捕捉到的红外光到达快门32，快门32调节曝光时间，后在焦平面322上形成图像，信号板33将该图像信息转变成电信号传输到主板4，主板4将该电信号通过网口7传输到与其连接的电脑，电脑对该电信号进行解密处理后显示图像。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。