可攜式雷射光斑檢測儀及其測量系統的製作方法

2023-05-29 19:23:01

本發明屬於圖像檢測領域，特別涉及無人機打靶試驗中一種靶面雷射光斑檢測儀及其測量系統。

背景技術：

光斑檢測儀是用來檢測雷射器照射到物體上的光斑大小及位置的專用設備。在對無人機機載雷射制導武器進行打靶測試時，需要對雷射照射位置進行觀測與分析，避免由於雷射照射偏差導致脫靶。另外，在機載光電載荷長期使用或經過振動後，需要對雷射照射器光軸進行校正。

目前，現有相關產品均為零散的部件，只能實現單一功能，或者是這些部件的簡單組合，操作步驟多、可靠性低，不能滿足現場應用需求，還沒有形成集成化、便攜化的專用儀器設備。

打靶試驗時，靶區附近比較危險，要求試驗人員快速部署檢測設備，儘快撤離靶區。現有的解決方案基本上都是將檢測所需部件簡單連接起來，整套系統部署和撤收時間長、體積大、集成度低，沒有實現儀器化。因此，需要從儀器設計的角度對光斑檢測用到的各個部件進行合理選型和布局，通過設計一種緊湊且合理的儀器布局，提高設備的便攜性和使用性。

為確保外場人員安全撤離，打靶現場要求能夠遠距離快速部署相關檢測儀器，這對儀器的便攜性及自動化程度要求較高。因此，研製一種可攜式雷射光斑檢測儀及其測量系統作為專用儀器具有現實意義，可以保障打靶試驗順利實施。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是：將現有可靠性高、功能單一的產品集成起來，實現儀器化、便攜化，提供一種專用的雷射光斑檢測儀及其測量系統，儀器具有可靠性高、操作簡單、便攜性強的特點，滿足外場試驗應用需求。

本發明的可攜式雷射光斑檢測儀包括殼體、支撐構架和儀器組件，所述儀器組件包括相機、鏡頭、工控機、電池和電池充電器，所述支撐構架為承力件，其包括底板、固定架、連接板和支撐板，所述連接板包括豎板部分和上板部分，並以豎板部分固定在所述底板上，所述支撐板和所述固定架分別在所述豎板部分的左右側固定在所述底板上，所述固定架用於對配置在所述豎板部分右側底板上的所述電池進行緊固，所述鏡頭固定支撐在所述固定架上表面，所述電池充電器在所述豎板部分的左側固定在所述底板上，所述工控機配置於所述電池充電器上，並固定於所述豎板部分，所述相機配置於所述工控機上，並藉助膠墊固定於所述上板部分的下表面，所述鏡頭穿過所述豎板部分通過卡扣與所述相機連接，所述上板部分的上表面固定有把手。

優選所述連接板為Z形板，通過下板部分固定在所述底板上，下板部分與豎板部分連接。

優選所述相機採用紅外相機、可見光相機或紫外相機。

優選所述鏡頭採用變焦鏡頭。

優選所述電池為鋰電池、鎳氫電池或鎳鎘電池

優選所述殼體穿過所述把手罩住所述支撐構架和儀器組件，並固定在所述底板上。

優選所述支撐構架選用鋁合金材料。

本發明的可攜式雷射光斑檢測儀的測量系統包括基於權利要求1-7所述可攜式雷射光斑檢測儀和本地顯示器，通過所述可攜式雷射光斑檢測儀的工控機將相機採集的光斑圖像處理後顯示在本地顯示器上，也可以通過無線傳輸設備將圖像數據傳輸到遠程計算機上，並顯示在遠程顯示器上，進而實現雷射光斑的現場監控和遠程監控。

優選所述顯示器能夠採用頭戴顯示器、普通顯示器、觸控螢幕顯示器或帶有顯示接口的電視等。

本發明與現有技術的優點在於：

1、本發明將現有單一功能的設備集成起來，實現了雷射光斑檢測的儀器化、便攜化。

2、本發明整體布局為上下結構，緊湊合理，體積小，重心分布在中間，滿足雷射光斑檢測儀便攜化的要求。

3、根據各個部件的特點和外形設計主要承力框架，保證框架的剛度和強度，框架結構採用減重設計，框架材料為鋁合金，進一步減輕重量。

4、電池和電池充電器均集成在儀器內部，不需要外接電源，滿足外場工作需求，而且電池充電方便。

5、相機和鏡頭的固定採用一端固定，一端遊動的形式，相機與Z形連接板之間有一個厚的彈性膠墊，既保證中間卡扣不會受力過大，又能將相機和鏡頭可靠固定。

6、該布局保證嵌入式工控機的操作按鈕和接口漏在外面，便於操作，而且，各個部件之間線纜連接簡單，固定方便。

7、本發明所提供的可攜式雷射光斑檢測儀及其測量系統既可以實現現場監控又可以實現遠程監控。

附圖說明

圖1為可攜式雷射光斑檢測儀的布局示意圖；

圖2為承力框架簡圖。

圖3為承力框架的俯視圖。

圖4為測量系統的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1、圖2、圖3所示，所示本發明的可攜式雷射光斑檢測儀包括紅外相機8、鏡頭9、電池10、電池充電器6、嵌入式工控機7。合理選擇各個部件的型號規格，使其既滿足便攜性要求，又滿足性能要求。根據各個部件的外觀結構、重量及相互連接關係，確定了儀器內部整體布局為上下結構，並且確保重心在儀器中間位置。紅外相機8和鏡頭9放在最上面，電池10和電池充電器6放在最下面，嵌入式工控機7放在中間。

根據各個部件的特點和外形設計儀器的主要承力框架，如圖2所示。本實施例中，儀器的主要的承力件包括底板1、固定架2、Z形連接板3、支撐板4、把手5。其中，Z形連接板3通過其Z形底邊的下板部分固定在底板上，支撐板4在豎板部分的左側安裝在Z形連接板3的上板部分和底板1之間，是對整體框架進行加固處理的關鍵零件，可以增大儀器承力框架的剛度和強度，防止Z形連接板3變形，同時也可以作為綁線架。電池充電器6固定安裝在底板1上，嵌入式工控機7放置在電池充電器6上，並固定在Z形連接板3的豎板部分上。紅外相機8配置在嵌入式工控機7上，紅外相機8與鏡頭9經由Z形連接板3的豎板部分通過卡扣連接，固定架2在豎板部分的右側固定在底板1上，將鏡頭9固定安裝在固定架2上，然後將其整體通過固定架2裝在底板1上，最後將紅外相機通過膠墊11固定在Z形連板上板部分的下表面上。電池10放置在底板上，通過固定架2可靠緊固。把手5裝在Z形連接板的上板部分的上表面上，可以利用把手提起整個儀器，根據整個儀器的重心位置確定把手安裝位置。通過合理分布各個部件的位置，可使整個儀器的重心位於底板1的中心位置。

整個儀器可以利用殼體罩住，殼體固定在底板1上，把手5穿過殼體露於外部，在搬運過程中，殼體不受力。

在設計儀器外殼時，只需將嵌入式工控機開關漏出來。其餘接口，如視頻接口、USB接口、電池充電器接口等，可以用延長線引到外殼上。電池電量顯示器也可以安裝在外殼上，用於顯示電池電量。

如圖4所示，可攜式雷射光斑檢測儀與本地顯示器12。紅外相機8與9鏡頭連接，用於採集雷射光斑圖像；紅外相機8將採集的圖像傳輸到所述工控機7中進行處理和存儲；所述本地顯示器12連接所述工控機7作為人機互動界面，用於顯示光斑圖像；光斑圖像傳輸可以採用有線傳輸，實現現場檢測，也可採用無線傳輸實現遠程操控與檢測。

本發明的實施例中採用InGaAs紅外相機，可以檢測到紅外雷射器照射到靶面的雷射光斑，也可以採用可見光相機或紫外相機；鏡頭採用變焦鏡頭，使得儀器能在較遠的距離看清整個靶面。計算機與儀器之間通過網線通訊，紅外相機採集的光斑圖像通過網線傳輸到嵌入式工控機中進行處理和存儲。嵌入式工控機外接顯示器作為人機互動界面，顯示光斑圖像。顯示器可以採用頭戴式顯示器，可以避免外場使用時強光的幹擾。電池採用大容量鋰電池，為儀器各個部件提供電能，充電器可為鋰電池快速充電。鋰電池帶有電量顯示器，確保外場試驗中能夠準確預測儀器保障時間。

在本實施例中，雷射光斑檢測儀各個部件集成在一起，結構緊湊，便攜性好，能很好地適應外場工作環境，大大減少了試驗人員的工作量。在實際使用時，儀器放置在帶有雲臺的三腳架上，通過調節鏡頭姿態，可找到光斑檢測最佳圖像。

儀器與遠程計算機也可以通過無線傳輸通訊，可以實現異地遠程監控，可以將圖像數據傳給1號無線傳輸設備，1號無線傳輸設備將數據傳輸給2號無線傳輸設備，2號無線傳輸設備將信號傳給所述遠程計算機，反之亦然。在無中繼的情況下，使用圖傳電臺作為無線傳輸設備時，傳輸距離能達到幾十公裡。如果需要傳輸更遠距離，可以通過衛星中繼或者其他中繼方式實現。