專利名稱：防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，具體涉及傳感器的防水防潮防塵技術(shù)領(lǐng)域。(二) 背景技術(shù)與傳統(tǒng)視覺環(huán)境感知系統(tǒng)視場(chǎng)較小不同，全景成像指大于半球視場(chǎng)(360。 X18(T )的球 面成像，全景視覺系統(tǒng)利用單視點(diǎn)雙曲面反射鏡通過CCD成像單元一次成像大于半球視場(chǎng) (360° X180° )， 一次獲取整個(gè)場(chǎng)景的目標(biāo)信息，不再需要為光電跟蹤系統(tǒng)附加一套隨動(dòng)系 統(tǒng)。全景視覺傳感器的攝像機(jī)都有一個(gè)工作的溫度范圍， 一般攝像機(jī)的工作溫度為零下十度 到七十?dāng)z氏度。而在北方在冬天室外溫度達(dá)到零下三十?dāng)z氏度左右，攝像機(jī)就不能正常工作， 這就限制了全景視覺傳感器的室外使用，并且攝像機(jī)鏡頭和單視點(diǎn)雙曲面反射鏡在濕度較大的環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)起霧現(xiàn)象；同時(shí)全景視覺包含精密光學(xué)部件，如反射鏡，鏡頭容易受灰塵污 染而影響系統(tǒng)成像。(三) 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，并且能夠工作在低溫、高 濕度等惡劣的環(huán)境中的全封閉防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它由底座、筒體、頂盤、反射鏡、支架、攝像機(jī)以及 加熱電阻絲組成，支架及加熱電阻絲固定在底座上；底座與頂盤通過筒體連接成一體；攝像 機(jī)安裝在支架上；反射鏡設(shè)置在頂盤上。本實(shí)用新型還有這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、 所述的頂盤上設(shè)置有頂盤小環(huán)，頂盤小環(huán)上設(shè)置有安裝反射鏡的內(nèi)部凹槽和連接筒 體的外部凹槽；2、 所述的反射鏡為雙曲面反射鏡，鏡面鍍有反射膜；3、 所述的支架由兩個(gè)一樣的子支架構(gòu)成，每個(gè)子支架中間設(shè)置有凹槽和條形孔；4、 所述的底座中間設(shè)置有4個(gè)固定支架的沉通孔及兩個(gè)固定加熱電阻絲的定位孔，表 面設(shè)置有固定筒體的環(huán)形底盤凹槽，底部設(shè)置有進(jìn)氣閥門和出氣閥門，側(cè)部安裝有航空插件；5、 所述的筒體為圓柱型的玻璃筒體。本實(shí)用新型采用了折反射全景視傳感器，克服了傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)獲得全景圖像的缺點(diǎn)，并采用全封閉的技術(shù)方案解決了全景視覺傳感器怕水怕潮怕塵以及全景視覺傳感器的攝像機(jī)部分受低溫限制而不能正常工作的問題。本實(shí)用新型的雙曲面反射鏡由玻璃材料加工而成，鏡面滿足雙曲面方程，且鏡面鍍反射 膜來增強(qiáng)反射率，雙曲面反射鏡的底部通過膠水與頂盤相連接；簡(jiǎn)體為玻璃材料構(gòu)成，筒體 的頂端通過膠水與頂盤相連，筒體的底部與底座用膠水相連；頂盤、支架以及底座均采用鋁 材料；底座側(cè)部裝航空插件，底座底部有進(jìn)氣閥門和出氣閥門，整個(gè)結(jié)構(gòu)是封閉的，對(duì)該封 閉式的全景視覺傳感器充入氮?dú)猓x用氣密性較好的航空插件可達(dá)到該實(shí)用新型全封閉式全 景視覺傳感器防水防潮防塵的效果，并可以根據(jù)全封閉式全景視覺傳感器內(nèi)部的溫度情況來 決定是否對(duì)電阻絲加熱提高溫度以保證攝像機(jī)的工作溫度；所述的雙曲面反射鏡的軸線、筒 體的軸線以及攝像機(jī)的軸線相重合，且攝像機(jī)鏡頭的光心與雙曲面反射鏡所在雙曲面的遠(yuǎn)焦 心相重合。上述全封閉式全景視覺傳感器，其中，所述的底座側(cè)面安裝有航空插件，攝像機(jī)的電源 線、視頻信號(hào)線以及加熱電阻絲電源通過航空插件分別與全封閉式全景視覺傳感器內(nèi)部的攝 像機(jī)和加熱電阻絲相連。上述的全封閉式全景視覺傳感器，其中所述的底座底部有進(jìn)氣閥門和出氣閥門，整個(gè)封 閉的全景視覺傳感器內(nèi)部充入氮?dú)?，并可以根?jù)全封閉式全景視覺傳感器內(nèi)部的溫度情況來 決定是否對(duì)電阻絲加熱提高溫度保證攝像機(jī)的工作溫度。本實(shí)用新型采用全封閉方式，內(nèi)部安裝加熱電阻絲來提高攝像機(jī)的工作環(huán)境溫度。內(nèi)部 充氮?dú)饽軌虮苊鈹z像機(jī)鏡頭和單視點(diǎn)雙曲面反射鏡的起霧現(xiàn)象。該全景視覺傳感器可采用圖 像采集卡與電腦相連，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)圖像的采集與處理也可應(yīng)用于DSP嵌入式開發(fā)系 統(tǒng)中。該全景視覺傳感器體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可用于機(jī)器人全景視覺系統(tǒng)，視頻會(huì) 議，銀行，交通等全景實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能夠工作在低溫、高濕度等惡劣的環(huán)境中。(四)
圖1是全景成像系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明 實(shí)施例本實(shí)施例包括底座、筒體、頂盤、反射鏡、支架、攝像機(jī)以及加熱電阻絲，支架及加熱 電阻絲固定在底座上；底座與頂盤通過筒體連接成一體；攝像機(jī)安裝在支架上；反射鏡設(shè)置 在頂盤上。結(jié)合圖1-2，圖l是全景成像系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的正視圖。圖l 中F、是雙曲面反射鏡所在雙曲面的近焦點(diǎn)；F是雙曲面反射鏡所在雙曲面的遠(yuǎn)焦點(diǎn)。延長(zhǎng) 線至近焦點(diǎn)的光線在雙曲面反射鏡鏡面發(fā)生反射后在遠(yuǎn)焦點(diǎn)會(huì)集，而攝像機(jī)鏡頭的光心與遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合，從而得到清晰的圖像。頂盤形狀如圖2中所示，由鋁材料構(gòu)成。頂盤小環(huán)la內(nèi)部凹槽起到安裝雙曲面反射鏡2 的作用，頂盤小環(huán)la內(nèi)部凹槽略大于雙曲面反射鏡2的底部，用膠水可將雙曲面反射鏡2 牢牢的粘在頂盤l上。頂盤小環(huán)la外部凹槽起到連接筒體4的作用，用膠水膠合。雙曲面反射鏡2由玻璃材料構(gòu)成，鏡面滿足雙曲面方程，且鏡面鍍反射膜來增強(qiáng)反射率， 雙曲面反射鏡的底部通過膠水與頂盤相連接。雙曲面反射鏡尺寸確定如下選取攝像機(jī)CCD成像單元象素尺寸為《^,鏡頭焦距為/;這兩項(xiàng)指標(biāo)為固定參數(shù)，設(shè)對(duì)應(yīng)的圖像象素為。 ，雙曲面焦距為ife，易知反射鏡后端面離攝像機(jī)鏡頭透視中心距離為 力,i^，由式(l)可大致定出反射鏡后端面半徑r,。p-《。p/2，為了加工方便，可以取直徑《,p為2 j(1)反射鏡為旋轉(zhuǎn)曲面，可在X(9F平面內(nèi)進(jìn)行分析，設(shè)雙曲線方程為:可以化簡(jiǎn)成參數(shù)方程的形式<formula>formula see original document page 5</formula>設(shè)a二kb，又e-;2+62 -WT^I7,并取最大視場(chǎng)角為a，如圖1所示，易知戶點(diǎn)坐標(biāo)為、；,e + ;cot(;r —or))也即:tan r。, A: ~f== sec Z1,'"啤，代入式(2)可得，=1(4)上式中只有一個(gè)未知數(shù)矢，可以用Matlab輔助求解。去掉一個(gè)小于零的無效解，可解得<formula>formula see original document page 5</formula>a/1 + ^)2代入式(4)即可得到雙曲線方程。筒體3由玻璃材料構(gòu)成，可保護(hù)雙曲面反射鏡2和攝像機(jī)6。筒體3的高度由雙曲面反 射鏡2所在雙曲面的焦距，筒體3凹進(jìn)頂盤和底座5的長(zhǎng)度以及雙曲面反射鏡2的頂部有效
部分距頂盤的距離確定。支架4由兩個(gè)一樣的子支架構(gòu)成。每個(gè)子支架中間有凹槽4a，凹槽的高度略大于攝像機(jī) 6突出的固定部分，深度要使兩個(gè)子支架間凹槽內(nèi)部的距離大于攝像機(jī)6的寬度3 4毫米， 可使攝像機(jī)在x軸方向上可通過固定攝像機(jī)6的兩個(gè)螺釘?shù)男肷疃冗M(jìn)行微調(diào)。條形孔4b， 寬度要略大于攝像機(jī)6固定部分的螺孔直徑，長(zhǎng)度IO毫米左右，可使攝像機(jī)6在y軸方向可 進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)攝像機(jī)6位置調(diào)節(jié)好后，用安裝在攝像機(jī)固定螺孔4c上的螺釘將攝像機(jī)6的位 置固定牢。支架與底座5的連接是采用螺釘通過支架固定螺孔4d與底座5的沉孔相固定。底座5由鋁材料構(gòu)成，中間留4個(gè)沉通孔固定支架。底座5上表面有一環(huán)形底盤凹槽5b 用于采用膠水連接的方式固定筒體3。攝像機(jī)的電源線、視頻信號(hào)線及加熱電阻絲電源是通 過航空插件5a分別與全封閉式全景視覺傳感器內(nèi)部的攝像機(jī)和加熱電阻絲相連。底座5底部 有進(jìn)氣閥門5c和出氣閥門5d，可利用這兩個(gè)閥門將該封閉式全景視覺傳感器充入氮?dú)狻Ｔ?全封閉式全景視覺傳感器是全封閉式的可達(dá)到防水防潮防塵的效果。加熱電阻絲7用來加熱，當(dāng)全封閉式全景視覺傳感器的內(nèi)部溫度低于攝像機(jī)要求的工作 溫度時(shí)，可對(duì)加熱電阻絲供電以保證全封閉式全景視覺傳感器的內(nèi)部溫度達(dá)到攝像機(jī)的工作 溫度要求。
權(quán)利要求1、一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器，它包括底座、筒體和頂盤，其特征在于它還包括反射鏡、支架、攝像機(jī)以及加熱電阻絲，支架及加熱電阻絲固定在底座上；底座與頂盤通過筒體連接成一體；攝像機(jī)安裝在支架上；反射鏡設(shè)置在頂盤上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器，其特征在于所述的頂 盤上設(shè)置有頂盤小環(huán)，頂盤小環(huán)上設(shè)置有安裝反射鏡的內(nèi)部凹槽和連接筒體的外部凹槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器，其特征在于所述的反 射鏡為雙曲面反射鏡，鏡面鍍有反射膜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器，其特征在于所述的支架由兩個(gè)一樣的子支架構(gòu)成，每個(gè)子支架中間設(shè)置有凹槽和條形孔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器，其特征在于所述的底 座中間設(shè)置有4個(gè)固定支架的沉通孔及兩個(gè)固定加熱電阻絲的定位孔，表面設(shè)置有固定筒 體的環(huán)形底盤凹槽，底部設(shè)置有進(jìn)氣閥門和出氣閥門，側(cè)部安裝有航空插件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器，其特征在于所述的筒 體為圓柱型的玻璃筒體。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種防水防潮防塵全封閉式全景視覺傳感器。它由底座、筒體、頂盤、反射鏡、支架、攝像機(jī)以及加熱電阻絲組成，以底座為基本的固定平臺(tái)，支架及加熱電阻絲固定在底座上；底座與頂盤通過筒體連接成一體；攝像機(jī)安裝在支架上；反射鏡攝制在頂盤上。本實(shí)用新型具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，并且能夠工作在低溫、高濕度等惡劣的環(huán)境中等優(yōu)點(diǎn)，是一種全封閉式的新型全景視覺傳感器。
文檔編號(hào)G01C11/00GK201016709SQ200720115709
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者凌云峰, 夏桂華, 智 張, 朱齊丹, 王立輝, 蓬 粟 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)