[發明專利]一種鏡頭隔熱冷卻及溫度控制裝置

無效

• 申請號: 201310667701.6
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103616791A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 賈振元;劉巍;劉陽;張馳;楊景豪;李明星
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G03B17/55
• 分類號: G03B17/55;H04N5/225
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于高溫物體測量領域，特別涉及一種高溫環境下鏡頭隔熱、冷卻及溫度控制裝置。

背景技術

大型高溫鍛件幾何尺寸在線精確測量是實現大型鍛件高效、精確加工的重要保障。雙目視覺測量系統具有結構簡單，測量速度快，測量精度較高等優點，常用于大型鍛件的尺寸測量。通常鍛件現場的高溫鍛件均伴有強烈的熱輻射，而測量系統鏡頭表面材質的吸收率較高，在此環境工作時會吸收鍛件輻射出的大量電磁波導致鏡頭溫度迅速升高；同時相機長時間工作時內部發熱量較大，這部分熱量會直接傳導給鏡頭，使鏡頭處于一個不均勻的溫度場中，導致鏡筒和鏡片等部件溫度變化不均勻。鏡筒受熱膨脹后，對鏡頭成像質量產生的主要影響是離焦，而鏡片產生的主要影響除離焦外還有球差、傾斜、彗差、畸變和象散。其中離焦和畸變直接導致視覺測量系統內參數發生改變，導致原有的標定結果無法應用于現場的測量，因此需要在測量時需要不斷校正測量系統內參數，測量系統魯棒性變差；其他像差會造成鏡頭成像質量的下降，導致拍攝的圖片中特征信息的提取誤差增大。因此在高溫環境下，需要保證雙目視覺測量系統中的鏡頭在溫度穩定的環境下工作，從而消除鏡頭溫度變化對測量系統造成的影響。

公開號為CN101303442A的發明專利《具有溫度補償機構的鏡頭模組》通過在鏡頭內部內置一個連接于鏡筒與鏡座之間的補償片，并利用補償片的膨脹變形效應達到對鏡頭模組進行溫度補償的目的。公開號為CN102375224A的發明專利《變焦鏡頭與其溫度補償方法》原理與鴻富錦公司類似，也是通過將一個補償片內置于變焦鏡頭中，根據溫度以補償鏡片沿著光軸進行位移以補償焦距偏差。

目前常見的幾種鏡頭溫度補償的方法主要是解決鏡頭溫升造成的焦距變化，并沒有考慮鏡頭溫度不均勻對成像質量的影響。而且上述補償方法均通過在鏡頭內部內置補償鏡片實現溫度補償，不易通過后期改造的方法實現，因此需要一種新的溫度補償機構解決上述問題。

發明內容

本發明主要解決的技術難題是在大型鍛件幾何尺寸在線測量過程中，針對攝像機鏡頭在高溫鍛造現場受熱變形后導致測量系統精度下降，魯棒性變差的問題，發明了一種高溫環境中鏡頭隔熱、冷卻及溫度控制裝置，該裝置由隔熱部分和冷卻及溫度控制部分組成。隔熱部分由高反射率金屬箔片和低熱導率隔熱罩組成，隔絕了鏡頭與外部高溫環境的熱量交換。冷卻及溫度控制部分采用溫度傳感器實時測量鏡頭表面的溫度并將測量結果反饋給溫度控制器，溫度控制器根據鏡頭溫差大小實時調整冷卻風扇的工作狀態，實現鏡頭溫度的實時控制。

本發明采用的技術方案為：一種鏡頭隔熱冷卻及溫度控制裝置，其特征在于，采用被動隔熱裝置與主動冷卻裝置相結合的方式進行溫度控制；

所述的被動隔熱裝置由濾波片2、轉接口3、轉接口連接螺釘4、隔熱罩5、金屬箔片6組成；鏡頭7和CCD相機9通過相機連接螺釘11安裝在隔熱罩5內的底座10上，底座10粘接在隔熱罩5下表面，在隔熱罩5的外表面粘貼一層金屬箔片6，濾波片2粘貼在轉接口3上，轉接口3通過轉接口連接螺釘4安裝在隔熱罩5前端；

所述的主動冷卻裝置由貼片式溫度傳感器8、風扇連接螺釘12、冷卻風扇13、溫度控制器14、信號線15、控制線16組成；在鏡頭7表面粘貼多個貼片式溫度傳感器8，貼片式溫度傳感器8與溫度控制器14通過信號線15相連，冷卻風扇13通過風扇連接螺釘12安裝在隔熱罩5后端，溫度控制器14與冷卻風扇13通過控制線16相連。

本發明的顯著效果是:該裝置不僅可以顯著地降低高溫熱輻射及相機發熱對鏡頭造成的熱影響，而且可以通過溫度控制部分保證鏡頭在穩定的溫度下工作。消除了鏡頭由溫度變化帶來的影響，不僅有效地保證了系統的測量精度不會下降，而且還提高了測量系統的魯棒性，確保測量系統可以在高溫惡劣工況下長時間穩定運行。

附圖說明

圖1是鏡頭隔熱冷卻及溫度控制裝置的工作示意圖，其中：1-高溫鍛件，a-輻射電磁波，b-反射電磁波，c-冷卻空氣進氣口。

圖2是鏡頭隔熱冷卻及溫度控制裝置圖，其中：2-濾波片，3-轉接口，4-轉接口連接螺釘，5-隔熱罩，6-金屬箔片，7-鏡頭，8-貼片式溫度傳感器，9-CCD相機，10-底座，11-相機連接螺釘，12-風扇連接螺釘，13-冷卻風扇，14-溫度控制器，15-信號線，16-控制線。

具體實施方案

結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式：