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
技術領域：
本發(fā)明涉及傳感器領域，具體涉及傳感器的防水防潮防塵技術領域。
背景技術：
與傳統(tǒng)視覺環(huán)境感知系統(tǒng)視場較小不同，全景成像指大于半球視場(360°×180°)的球面成像，全景視覺系統(tǒng)利用單視點雙曲面反射鏡通過CCD成像單元一次成像大于半球視場(360°×180°)，一次獲取整個場景的目標信息，不再需要為光電跟蹤系統(tǒng)附加一套隨動系統(tǒng)。
全景視覺傳感器的攝像機都有一個工作的溫度范圍，一般攝像機的工作溫度為零下十度到七十攝氏度。而在北方在冬天室外溫度達到零下三十攝氏度左右，攝像機就不能正常工作，這就限制了全景視覺傳感器的室外使用，并且攝像機鏡頭和單視點雙曲面反射鏡在濕度較大的環(huán)境中會出現(xiàn)起霧現(xiàn)象；同時全景視覺包含精密光學部件，如反射鏡，鏡頭容易受灰塵污染而影響系統(tǒng)成像。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、重量輕、結構緊湊，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。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它由底座、筒體、頂盤、反射鏡、支架、攝像機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；攝像機安裝在支架上；反射鏡設置在頂盤上。
本發(fā)明還有這樣一些結構特征1、所述的頂盤上設置有頂盤小環(huán)，頂盤小環(huán)上設置有安裝反射鏡的內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、所述的支架由兩個一樣的子支架構成，每個子支架中間設置有凹槽和條形孔；4、所述的底座中間設置有4個固定支架的沉通孔及兩個固定加熱電阻絲的定位孔，表面設置有固定筒體的環(huán)形底盤凹槽，底部設置有進氣閥門和出氣閥門，側部安裝有航空插件；5、所述的筒體為圓柱型的玻璃筒體。
本發(fā)明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，并采用全封閉的技術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部分受低溫限制而不能正常工作的問題。
本發(fā)明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反射率，雙曲面反射鏡的底部通過膠水與頂盤相連接；筒體為玻璃材料構成，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；底座側部裝航空插件，底座底部有進氣閥門和出氣閥門，整個結構是封閉的，對該封閉式的全景視覺傳感器充入氮氣，選用氣密性較好的航空插件可達到該發(fā)明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部的溫度情況來決定是否對電阻絲加熱提高溫度以保證攝像機的工作溫度；所述的雙曲面反射鏡的軸線、筒體的軸線以及攝像機的軸線相重合，且攝像機鏡頭的光心與雙曲面反射鏡所在雙曲面的遠焦心相重合。
上述全封閉式全景視覺傳感器，其中，所述的底座側面安裝有航空插件，攝像機的電源線、視頻信號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部的攝像機和加熱電阻絲相連。
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氣閥門和出氣閥門，整個封閉的全景視覺傳感器內部充入氮氣，并可以根據(jù)全封閉式全景視覺傳感器內部的溫度情況來決定是否對電阻絲加熱提高溫度保證攝像機的工作溫度。
本發(fā)明采用全封閉方式，內部安裝加熱電阻絲來提高攝像機的工作環(huán)境溫度。內部充氮氣能夠避免攝像機鏡頭和單視點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，通過軟件編程來實現(xiàn)圖像的采集與處理也可應用于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，結構緊湊，可用于機器人全景視覺系統(tǒng)，視頻會議，銀行，交通等全景實時監(jiān)測，并且能夠工作在低溫、高濕度等惡劣的環(huán)境中。


圖1是全景成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)示意圖。
圖2是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明實施例本實施例包括底座、筒體、頂盤、反射鏡、支架、攝像機以及加熱電阻絲，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；攝像機安裝在支架上；反射鏡設置在頂盤上。
結合圖1-2，圖1是全景成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的正視圖。圖1中F是雙曲面反射鏡所在雙曲面的近焦點；F是雙曲面反射鏡所在雙曲面的遠焦點。延長線至近焦點的光線在雙曲面反射鏡鏡面發(fā)生反射后在遠焦點會集，而攝像機鏡頭的光心與遠焦點重合，從而得到清晰的圖像。
頂盤形狀如圖2中所示，由鋁材料構成。頂盤小環(huán)1a內部凹槽起到安裝雙曲面反射鏡2的作用，頂盤小環(huán)1a內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1上。頂盤小環(huán)1a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由玻璃材料構成，鏡面滿足雙曲面方程，且鏡面鍍反射膜來增強反射率，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CCD成像單元象素尺寸為dccd，鏡頭焦距為f，這兩項指標為固定參數(shù)，設對應的圖像象素為rpix，雙曲面焦距為2e，易知反射鏡后端面離攝像機鏡頭透視中心距離為h＞2e，由式(1)可大致定出反射鏡后端面半徑rtop＝dtop/2，為了加工方便，可以取直徑dtop為整數(shù)。
rtop=hfrpixdccd---(1)]]>反射鏡為旋轉曲面，可在XOY平面內進行分析，設雙曲線方程為y2a2-x2b2=1---(2)]]>可以化簡成參數(shù)方程的形式x＝btantt＝(-t0，t0)(3)y＝asect設a＝kb，又e=a2+b2=b1+k2,]]>并取最大視場角為α，如圖1所示，易知P點坐標為(rtop，e+rtopcot(π-α))也即 代入式(2)可得，(e+rtopcot(π-α))2(ke1+k2)2-rtop2(e1+k2)2=1---(4)]]>上式中只有一個未知數(shù)k，可以用Matlab輔助求解。去掉一個小于零的無效解，可解得k＝k0，a=k0e1+k02,]]>b=e1+k02,]]>t0=arctan(rtop1+k02e).]]>代入式(4)即可得到雙曲線方程。
筒體3由玻璃材料構成，可保護雙曲面反射鏡2和攝像機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凹進頂盤和底座5的長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由兩個一樣的子支架構成。每個子支架中間有凹槽4a，凹槽的高度略大于攝像機6突出的固定部分，深度要使兩個子支架間凹槽內部的距離大于攝像機6的寬度3～4毫米，可使攝像機在x軸方向上可通過固定攝像機6的兩個螺釘?shù)男肷疃冗M行微調。條形孔4b，寬度要略大于攝像機6固定部分的螺孔直徑，長度10毫米左右，可使攝像機6在y軸方向可進行調節(jié)。當攝像機6位置調節(jié)好后，用安裝在攝像機固定螺孔4c上的螺釘將攝像機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由鋁材料構成，中間留4個沉通孔固定支架。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。攝像機的電源線、視頻信號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部的攝像機和加熱電阻絲相連。底座5底部有進氣閥門5c和出氣閥門5d，可利用這兩個閥門將該封閉式全景視覺傳感器充入氮氣。該全封閉式全景視覺傳感器是全封閉式的可達到防水防潮防塵的效果。
加熱電阻絲7用來加熱，當全封閉式全景視覺傳感器的內部溫度低于攝像機要求的工作溫度時，可對加熱電阻絲供電以保證全封閉式全景視覺傳感器的內部溫度達到攝像機的工作溫度要求。
權利要求
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；攝像機安裝在支架上；反射鏡設置在頂盤上。
2.根據(jù)權利要求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置有頂盤小環(huán)，頂盤小環(huán)上設置有安裝反射鏡的內部凹槽和連接筒體的外部凹槽。
3.根據(jù)權利要求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一樣的子支架構成，每個子支架中間設置有凹槽和條形孔。
5.根據(jù)權利要求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置有4個固定支架的沉通孔及兩個固定加熱電阻絲的定位孔，表面設置有固定筒體的環(huán)形底盤凹槽，底部設置有進氣閥門和出氣閥門，側部安裝有航空插件。
6.根據(jù)權利要求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。
全文摘要
本發(fā)明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、攝像機以及加熱電阻絲組成，以底座為基本的固定平臺，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；攝像機安裝在支架上；反射鏡攝制在頂盤上。本發(fā)明具有體積小、重量輕、結構緊湊，并且能夠工作在低溫、高濕度等惡劣的環(huán)境中等優(yōu)點，是一種全封閉式的新型全景視覺傳感器。
文檔編號G03B37/00GK101021672SQ20071007183
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權日2007年3月6日
發(fā)明者朱齊丹, 夏桂華, 張智, 凌云峰, 王立輝, 粟蓬 申請人:哈爾濱工程大學