專(zhuān)利名稱(chēng)：防水防潮防塵全封閉式全景視覺(jué)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(jué)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(jué)系統(tǒng)利用單視點(diǎn)雙曲面反射鏡通過(guò)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(jué)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(jué)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(jué)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(jué)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(pán)、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(pán)通過(guò)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(pán)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(pán)上設(shè)置有頂盤(pán)小環(huán)，頂盤(pán)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(pán)凹槽，底部設(shè)置有進(jìn)氣閥門(mén)和出氣閥門(mén)，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(jué)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(jué)傳感器怕水怕潮怕塵以及全景視覺(jué)傳感器的攝像機(jī)部分受低溫限制而不能正常工作的問(wèn)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(mǎn)足雙曲面方程，且鏡面鍍反射 膜來(lái)增強(qiáng)反射率，雙曲面反射鏡的底部通過(guò)膠水與頂盤(pán)相連接；簡(jiǎn)體為玻璃材料構(gòu)成，筒體 的頂端通過(guò)膠水與頂盤(pán)相連，筒體的底部與底座用膠水相連；頂盤(pán)、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(mén)和出氣閥門(mén)，整個(gè)結(jié)構(gòu)是封閉的，對(duì)該封 閉式的全景視覺(jué)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(jué)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(jué)傳感器內(nèi)部的溫度情況來(lái) 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(xiàn)、筒 體的軸線(xiàn)以及攝像機(jī)的軸線(xiàn)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(jué)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(xiàn)、視頻信號(hào)線(xiàn)以及加熱電阻絲電源通過(guò)航空插件分別與全封閉式全景視覺(jué)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(jué)傳感器，其中所述的底座底部有進(jìn)氣閥門(mén)和出氣閥門(mén)，整個(gè)封 閉的全景視覺(jué)傳感器內(nèi)部充入氮?dú)?，并可以根?jù)全封閉式全景視覺(jué)傳感器內(nèi)部的溫度情況來(lái) 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(lái)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(jué)傳感器可采用圖 像采集卡與電腦相連，通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的采集與處理也可應(yīng)用于DSP嵌入式開(kāi)發(fā)系 統(tǒng)中。該全景視覺(jué)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(jué)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(shuō)明 實(shí)施例本實(shí)施例包括底座、筒體、頂盤(pán)、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(pán)通過(guò)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(pán)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(xiàn)至近焦點(diǎn)的光線(xiàn)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(pán)形狀如圖2中所示，由鋁材料構(gòu)成。頂盤(pán)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(pán)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(pán)l上。頂盤(pán)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(mǎn)足雙曲面方程，且鏡面鍍反射膜來(lái)增強(qiáng)反射率， 雙曲面反射鏡的底部通過(guò)膠水與頂盤(pán)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(xiàn)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(hù)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(wú)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(xiàn)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(pán)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(pán)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(guò)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(guò)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(pán)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(xiàn)、視頻信號(hào)線(xiàn)及加熱電阻絲電源是通 過(guò)航空插件5a分別與全封閉式全景視覺(jué)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(mén)5c和出氣閥門(mén)5d，可利用這兩個(gè)閥門(mén)將該封閉式全景視覺(jué)傳感器充入氮?dú)?。?全封閉式全景視覺(jué)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(lái)加熱，當(dāng)全封閉式全景視覺(jué)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(jué)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(jué)傳感器，它包括底座、筒體和頂盤(pán)，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(pán)通過(guò)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(pán)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(jué)傳感器，其特征在于所述的頂 盤(pán)上設(shè)置有頂盤(pán)小環(huán)，頂盤(pán)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(jué)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(jué)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(jué)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(pán)凹槽，底部設(shè)置有進(jìn)氣閥門(mén)和出氣閥門(mén)，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(jué)傳感器，其特征在于所述的筒 體為圓柱型的玻璃筒體。
專(zhuān)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(jué)傳感器。它由底座、筒體、頂盤(pán)、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(pán)通過(guò)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(pán)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(jué)傳感器。
文檔編號(hào)G01C11/00GK201016709SQ200720115709
公開(kāi)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)