專利名稱：帶有快速電機式快門裝置的熱成像攝像機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有快門裝置(Verschlussvorrichtung)的熱成像攝像機 OVarmebildkamera)，如從文件US 7，484，885B 1中已知的類型那樣。
背景技術：
在熱成像攝像機中通常的是，在規(guī)律的(regelmafiig)間隔中短暫地將完全地中斷光路的溫度均勻的面引入光路(Strahlengang)中以用于圖像修正。為此，使用電機式快門裝置，尤其地，該快門裝置使在完全地中斷的光路和完全打開的光路之間的極快地狀態(tài)改變成為可能。從文件US 7，484，885B 1中已知一種帶有電機式快門裝置的熱成像攝像機，利用該快門裝置，周期性地使快門勺狀部(Verschlusskelle)擺入光路中，以使得用于圖像修正的溫度參考供使用?？扉T勺狀部偏心地直接裝配在馬達的馬達軸上，并且相應地在無變速比的情況下利用作用在電機軸處的扭矩在兩個端部位置之間來回旋轉。這導致在運動過程的開始和終點處的高的加速度峰值，并且由此導致意外的起動和制動以及在到達端部位置時快門勺狀部的高的振動。在文件US 7，484，885B1中示出的快門裝置的另一缺點在于，在起動和制動時在馬達中產(chǎn)生顯著的電的電流峰值，這尤其地妨礙了在有爆炸危險的區(qū)域中的應用。一般用于這種類型的應用區(qū)域的組件具有點火保護類型(aindschutzart) “自身保護(eigensicher) ”，也就是說，即使在故障情況中也不可出現(xiàn)這樣的狀態(tài)，即，該狀態(tài)導致點燃爆炸性的氣體-空氣混合物。通常，這通過將電流和電壓限制到這樣的值而實現(xiàn)， 即，在短路或切換過程中利用該值不施加必要的點火能量。然而，如果將驅(qū)動的電功率限制到允許的范圍，則動力的性能惡化，并且快門裝置變得更慢。在熱成像攝像機中使用的較高打開的鏡頭需要相對大面積的重的快門，從而利用該驅(qū)動方案幾乎不可實現(xiàn)滿足爆炸保護的要求的快速的快門裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為，提供一種帶有快門勺狀部的改進的運動學的電機式快門裝置的熱成像攝像機，在其中，在馬達的僅僅很小的最大電功率消耗時快門勺狀部可快速地且無高的加速度峰值地在兩個端部位置之間運動，在兩個端部位置中，快門勺狀部或者完全地位于熱成像攝像機的光路中，或者完全地位于熱成像攝像機的光路之外。
以下應根據(jù)圖紙通過實施例詳細地解釋本發(fā)明。其中圖Ia顯示了根據(jù)本發(fā)明的快門裝置的原理布置方案(Prinzipanordrumg)，圖Ib顯示了在兩個端部位置中的根據(jù)圖1的原理布置方案，
3
圖2以俯視圖和側視圖顯示了第一實施例，圖3顯示了帶有磁體和止動部的第二實施例。參考標號列表1馬達
2馬達軸
3快門勺狀部
4曲柄
5曲柄銷
6搖桿
7擺動軸
8長孔
9光束橫截面
10對稱平面
11框架(Gestell)
12曲柄銷的圓形軌道
13磁體
14止動部
15熱成像攝像機
α曲柄的旋轉角度
β?lián)u桿的旋轉角度
具體實施例方式圖Ia顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱成像攝像機15的原理布置方案，其中，由于清晰的原因，該圖示限制于通過電機式快門裝置給出的熱成像攝像機15的對于本發(fā)明重要的特征。快門裝置基本上包括帶有馬達軸2的馬達1以及帶有滑動接頭(khubgelenk)的曲柄搖桿機構(Kurbelschwinge)。曲柄搖桿機構包括曲柄4和搖桿6，其中，在搖桿6處構造有快門勺狀部3。曲柄4安置在馬達軸2上，并且既可為帶有構造在連桿的自由端部處的曲柄銷5 的連桿(Kurbelstange)又可為帶有偏心地安裝的曲柄銷5的曲柄圓盤(Kurbelscheibe)。搖桿6可旋轉地支承在擺動軸7 (其相對于馬達軸2以固定的間距布置在框架11 之上并且平行于馬達軸2而取向)上，并且通過長孔8 (其構造在搖桿6的第一端部處)以形成滑動接頭的方式包圍構造在曲柄4處的曲柄銷5。由曲柄4實施的旋轉運動轉換(umsetzen)成帶有擺動角度β的擺動運動。通過反轉點(Umkehrpunkt)限制擺動角度β，在反轉點中擺動運動改變其擺動方向。通過確定曲柄搖桿機構的尺寸(即，曲柄銷5相對于馬達軸2的距離和擺動軸7相對于馬達軸2的距離以及長孔8的長度)，可實現(xiàn)一定的擺動角度β?？扉T裝置如此布置在熱成像攝像機15中，即，可將快門勺狀部3帶入兩個選擇的位置中。在第一位置(以下為第一端部位置)中，快門勺狀部3應完全地中斷在熱成像攝像機15中的光路，并且在第二位置(以下為第二端部位置)中，快門勺狀部3應完全地位于光路之外。為了使這成為可能，如此將快門裝置結合到熱成像攝像機15中，S卩，搖桿6可在垂直于光路的平面中擺動，并且相應地確定快門勺狀部3的大小以及搖桿6的尺寸和擺動角度β。 尤其地，出于運動學原因，但是也出于空間原因，如此確定曲柄搖桿機構的尺寸， 即，當搖桿6位于其反轉點處時，占據(jù)快門勺狀部3的兩個不同的端部位置。也就是說，通過由搖桿6的反轉點確定的最大可能的位置變化實現(xiàn)快門勺狀部3的最大必要位置變化以用于滿足其規(guī)定(Bestimmung)。 曲柄搖桿機構可構造成環(huán)繞的(umlauf end)傳動機構，從而曲柄4可實施完整的旋轉，并且在馬達1保持相同的旋轉方向時馬達軸2交替地占據(jù)兩個角位置 (Winkelposition)，在該角位置中快門勺狀部3分別位于端部位置中，并且，搖桿6可在兩個端部位置之間在擺動角度β上來回擺動。在此，馬達軸2旋轉了兩個不同大小的旋轉角度α。曲柄搖桿機構也可構造成非環(huán)繞的傳動機構，從而曲柄搖桿機構具有兩個止點位置，其用作端部位置，或通過止動部限制曲柄4的旋轉運動。之后，必須改變馬達1的旋轉方向，以使得快門勺狀部3從一個端部位置擺動到另一端部位置中。對于快門勺狀部3的運動學有利的是，由馬達軸2分別經(jīng)過(Uberstreichen)相同的旋轉角度α。可僅僅通過操控馬達1引起停止在端部位置中，或通過附加地以衰減的方式作用的止動部支撐該停止，如在實施例中進一步解釋的那樣。與馬達1是否改變旋轉方向無關，以下應將旋轉角度α理解為較大的角度，驅(qū)動軸在兩個角位置置之間必須旋轉了該角度，因為為此得到用于快門勺狀部3的改進的運動學。有利地，盡可能大地選擇旋轉角度α，例如大于沈0°，由此，搖桿6的角速度變化在較大的角度區(qū)域上延伸，并且使在端部位置附近的運動更加衰減。在圖Ib中示出了在兩個端部位置中的快門裝置的原理布置方案。當在曲柄銷5 和馬達軸2之間的設想的間距線以及曲柄銷5和擺動軸之間的設想的間距線彼此包夾直角的角度時，快門勺狀部3分別位于兩個端部位置之一中。馬達軸2和擺動軸7之間的間距選擇得越小，曲柄4的旋轉角度α和搖桿6的擺動角度β越大。為此設置在熱成像攝像機15中的空間和在平面(在該平面中快門勺狀部3應擺入光路中)中的光束的橫截面大小對于確定快門裝置的尺寸是決定性的。為了簡單性起見，下面以此為出發(fā)點，即，光束具有圓形的光束橫截面9，并且因此通過光束直徑確定橫截面尺寸的特征。有利地構造成圓的快門勺狀部3必然具有這樣的直徑，即該直徑大于光束直徑， 由此保證，在快門裝置根據(jù)規(guī)定地布置在熱成像攝像機15中的情況下，快門勺狀部3在搖桿6擺動經(jīng)過預定的角度范圍(以下為過渡角度范圍)時在第一端部位置附近或在第一端部位置(在圖Ib中通過實線示出搖桿6)之前完全地中斷光路。由此可平衡制造或裝配公差，在快門勺狀部3擺入端部位置中時保證，光路保持完全地被中斷并且如有可能在快門勺狀部3旋轉經(jīng)過第一端部位置(這在環(huán)繞的曲柄4時是可能的)時，與馬達軸2的角速度相關地引起光路中斷的足夠的持續(xù)時間。必須與快門勺狀部3的直徑和快門勺狀部3到擺動軸7的距離相關地如此確定擺動角度β，即，快門勺狀部3在第二端部位置(在圖Ib中通過虛線示出的搖桿6)中完全地位于光路之外。下面以功能描述快門裝置。曲柄搖桿機構位于靜止狀態(tài)中，其中，快門勺狀部3保持在端部位置之一中。為了使快門勺狀部3從該端部位置中運動到另一端部位置中，通過馬達1在馬達軸2處產(chǎn)生扭矩，在旋轉運動的加速(在起動時正的加速以及在制動時負的加速)期間，該扭矩克服曲柄搖桿機構(包括構造在搖桿6處的快門勺狀部3)的總慣性矩，并且快門勺狀部3在預定的時間之內(nèi)運動到另一端部位置。通過在曲柄4和搖桿6之間的角速度的在旋轉角度α上變化的不成比例的傳動比(在其中搖桿6的角速度朝向反轉點(即，端部位置)減小并且在端部位置中為零)，在起動和制動期間，與曲柄4的慣性矩相比搖桿6的慣性矩較小并且對于待施加的扭矩僅僅具有非常小的影響，由此，與從現(xiàn)有技術中已知的快門裝置相比，可施加更小的扭矩。由此， 可使用功率更小的電機作為馬達1，并且可相對地降低對快門裝置的穩(wěn)定性要求，這也使重量減輕成為可能。此外，使快門勺狀部明顯更慢地從端部位置中運動出來或運動到端部位置中，這繼而導致擺入幅度的減小以及到端部位置中的擺入時間的縮短，并且使在如有可能存在的止動部處的反彈(Aufprall)最小化。由于在傳動機構技術的領域中已知帶有滑動接頭的曲柄搖桿機構以及其功能原理，因此可通過在傳動機構技術的領域中有經(jīng)驗的工程師向熟悉熱成像攝像機的本領域人員(其基本上為物理學家并且通過本發(fā)明為其提出(nahelegen) 了用于熱成像攝像機的快門裝置的這種曲柄搖桿機構的應用)建議，如何結構上設計快門裝置并確定快門裝置的尺寸，以用于針對在熱成像攝像機中的設置應用優(yōu)化快門裝置，以使得完全地利用該快門裝置的有利的效果。在圖2中以俯視圖和側視圖顯示了帶有有利的尺寸的熱成像攝像機15的根據(jù)本發(fā)明的快門裝置的第一實施例。在該實施例中，快門勺狀部3的最大擺動角度β為60°，快門勺狀部3的中心到對稱平面10(其在完全地擺入的(第一端部位置)和完全地擺出的(第二端部位置)狀態(tài)之間)的距離為8. 3mm，快門勺狀部3的中心到馬達軸2距離在對稱平面10上的投影為 24. Imm,馬達軸2相對于快門勺狀部3的擺動軸7的距離為9. 9mm,曲柄銷5相對于馬達軸 2的距離為4. 9mm,并且在完全地擺入的狀態(tài)中曲柄銷5相對于擺動軸7的距離為8. 5mm。在圖3中示出了用于熱成像攝像機15的根據(jù)本發(fā)明的快門裝置的第二實施例，附加于第一實施例，該快門裝置具有兩個磁體13和兩個止動部14，其直接或間接地與框架11 相連接，該框架11可為熱成像攝像機的罩殼。磁體13將快門勺狀部3(即使在無電流的馬達中)保持在端部位置中。當曲柄銷 5位于角位置之一中時(在該處，快門勺狀部3位于端部位置中)，磁體13分別布置成與曲柄銷5對準并且相對于曲柄銷5成一定的間距。在此，曲柄銷5由磁性敏感的材料(例如軟鐵(Weicheisen))制成，從而在曲柄銷5和磁體13之間產(chǎn)生吸引力，曲柄銷5在相關的磁體13處越近，該吸引力越大。與應用回位彈簧相比，優(yōu)點在于，實際上保持力僅僅直接地作用在端部位置中，然而，在其余的旋轉區(qū)域中不妨礙曲柄4的運動。在該實施例中補充的是，對于兩個旋轉方向分別設置一個緩沖的機械的止動部 14，止動部14例如至少部分地由彈性體制成。為了實現(xiàn)好的機械的緩沖性能，彈性體可設有嵌入空氣(Lufteinschluss)。為此的實例為通常地稱為“海綿橡皮”的材料。止動部14 的彈性力和磁體13的磁性力不直接作用在快門勺狀部3上，而是作用在曲柄4或構造在曲柄4處的曲柄銷5上或作用在與馬達1相連接的部件上，從而快門勺狀部3自由地行進 (Iaufen)0在該實施例中，與此曲柄搖桿機構是構造成環(huán)繞的還是非環(huán)繞的傳動機構無關， 曲柄4可不完全地旋轉，而是僅僅在第一角位置(在該第一角位置中快門勺狀部3位于第一端部位置中)和第二角位置(在該第二角位置中快門勺狀部3位于第二端部位置中)之間運動。那么在該角位置中分別存在磁體13中的一個。也可僅僅設置一個磁體13，那么該磁體13位于這樣的角位置中，即，在該角位置中快門勺狀部3位于第一端部位置中。止動部14的力作用設定成與磁體13的回位力相反。為了快門勺狀部3不被彈回并且由磁體13保持在端部位置中，高效的衰減是必要的。該衰減必須吸收并消除快門勺狀部3的機械的能量，從而快門勺狀部3在端部位置中快速靜止。因此，如此選擇至少部分彈性的材料，S卩，其阻尼與其彈性的回位力以及磁體的保持力相比足夠強，由此磁體在第一振動幅度(khwingungsamplitude)后將曲柄搖桿機構保持在其作用區(qū)域中?？扉T裝置也可僅僅配備有起衰減作用的止動部14或磁體13。代替直的長孔8 (如在圖Ia中顯示的那樣)，搖桿6也可具有彎曲的長孔8，由此可改變傳動比特性。尤其地，長孔8可圓周形地彎曲，或也可僅僅在其端部處具有圓周形的彎曲。彎曲可設計成朝向馬達軸2或遠離馬達軸2，由此，可改變搖桿6的擺動角度β，而此外不必在其尺寸上改變曲柄搖桿機構。根據(jù)本發(fā)明的快門裝置由其相對地小的有效的慣性矩而出眾，從而利用馬達1 的僅僅很小的最大電功率消耗(其尤其地在爆炸保護的允許值以下(例如1.0...1.3W; ATEX-產(chǎn)品標準94/9EG，組(Gruppe) ΙΙΤ4))可在短的時間以內(nèi)(也就是說，尤其地在視頻幀(Videoframe)的持續(xù)時間之內(nèi)，其例如為1/50或1/160秒)將快門勺狀部3帶入兩個不同的選擇的端部位置中。在此，機械的時間常數(shù)小于直接驅(qū)動(Direktantrieb)的時間常數(shù)?？扉T勺狀部3表現(xiàn)(beschreiben) 了幾乎無反彈的和諧的無加速度峰值的運動過程。馬達1不必施加或必須僅僅施加很小的保持力，以用于將快門勺狀部3保持在端部位置中?？梢孕〉某叽绾托〉闹亓繉⒖扉T裝置具體化。
權利要求
1.一種帶有用于暫時中斷光路的電機式快門裝置的熱成像攝像機，所述快門裝置包括馬達(1)、由所述馬達⑴驅(qū)動的馬達軸⑵以及快門勺狀部(3)，其特征在于，所述馬達軸( 和所述快門勺狀部C3)通過曲柄搖桿機構相互處于連接中，其中，所述曲柄搖桿機構包括可繞所述馬達軸( 旋轉的帶有曲柄銷( 的曲柄(4)和搖桿(6)，所述搖桿(6)支承在平行于所述馬達軸(2)布置的擺動軸(7)上，其中，在所述搖桿(6)的一個端部處設置有長孔(8)，所述長孔(8)與所述曲柄銷( 一起形成滑動接頭，由此，所述搖桿 (6)可在兩個反轉點之間擺動了擺動角度(β)，并且所述快門勺狀部(3)構造在所述搖桿 (6)的另一端部處。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱成像攝像機，其特征在于，所述長孔(8)具有彎曲的形狀。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱成像攝像機，其特征在于，所述曲柄銷(5)由磁性敏感的材料制成，并且當所述搖桿(6)位于其兩個反轉點中的一個處時，磁體(13)布置成以一定的間距與所述曲柄銷( 對準。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱成像攝像機，其特征在于，存在起衰減作用的止動部(14)， 如此布置所述止動部(14)，S卩，當所述搖桿(6)到達其反轉點中的一個處時，所述曲柄(4) 達到貼靠。
5.根據(jù)權利要求3和4所述的熱成像攝像機，其特征在于，所述快門裝置具有兩個磁體 (13)和兩個止動部(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有電機式快門裝置的熱成像攝像機，該快門裝置用于暫時中斷光路，該快門裝置包括馬達(1)、馬達軸(2)以及快門勺狀部(3)，其中，馬達軸(2)和快門勺狀部(3)通過曲柄搖桿機構相互處于連接中。曲柄搖桿機構包括可繞馬達軸(2)旋轉的帶有曲柄銷(5)的曲柄(4)和搖桿(6)，在搖桿(6)的一個端部處設置有長孔(8)，該長孔(8)與曲柄銷(5)共同形成滑動接頭，并且快門勺狀部(3)構造在搖桿(6)的另一端部處。
文檔編號H04N5/33GK102271226SQ20111016219
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權日2010年6月7日
發(fā)明者B·施瓦策爾, F·韋斯巴赫 申請人:德拉格安全股份兩合公司