防爆熱成像攝像儀的製作方法
2023-04-24 21:11:26
專利名稱：防爆熱成像攝像儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於具有爆炸性氣體和爆炸性粉塵存在的特種工業環境下的
採用熱成像原理進行工業監控的防爆熱成像攝像儀，屬於防爆工業監控系統領域。
背景技術：
我國石油、化工、軍工、航天、航海、交通、科研等諸多領域往往需要安裝監控系統， 一來夜間工作的監控系統通常需要有夜視功能，目前使用紅外攝像儀可以滿足圖像的採集 需求，但紅外線發生器的探照範圍有限，衰減嚴重，且容易受阻擋。由於隔爆型的攝像儀密 封的特性，使得攝像儀在工作時，產生的大量熱量無法有效、及時地擴散，容易造成電路過 載、燒板，使得前端設備工作的可靠性大大降低，頻繁的維修不利系統的穩定工作。二來石 油化工行業對明火的控制十分重視，很多工業環境下，壓力容器、儲油罐等設備往往有一定 的溫度控制要求，當其表面或內部溫度上升到一定極限後，容易產生爆炸、燃燒等事故，故 需要對這類場所、設備的溫度進行監測，從而及時地發現安全隱患，控制火災等事故的發 生。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種不僅具有氣體、粉塵雙重防爆特 性，而且不受氣候影響的防爆熱成像攝像儀。 實現上述目的的技術方案是一種防爆熱成像攝像儀，包括底座、線纜裝置、水平 傳動機構、水平筒體、殼體、罩殼、俯仰傳動機構、解碼控制器和電源板，電源板和線纜裝置 安裝在底座內，水平傳動機構安裝在電源板的上方，俯仰傳動機構安裝在水平傳動機構的 上方，水平筒體與水平傳動機構連接，殼體的下端與水平筒體固定連接，殼體的上端與罩殼 固定連接，解碼控制器安裝在罩殼內，還包括內裝視頻攝像機的俯仰攝像機筒體和內裝熱 感應攝像機的俯仰熱感應筒體，俯仰攝像機筒體和俯仰熱感應筒體均與俯仰傳動機構連 接，俯仰熱感應筒體為一個由筒體、鍺玻璃、玻璃壓圈、抽屜板、後蓋和密封圈組成的密封隔 爆腔體，後蓋與筒體後端固定連接，且密封圈位於後蓋和筒體之間，鍺玻璃位於熱感應攝像 機鏡頭前方，且鍺玻璃通過玻璃壓圈固定在筒體前端板內側，並在筒體前端板上具有多個 小孔，抽屜板安裝在筒體內，熱感應攝像機固定安裝在抽屜板上。 俯仰攝像機筒體為一個由筒體、透明鋼化玻璃、金屬包覆墊、玻璃壓圈、抽屜板、後 蓋和"O"型密封圈組成的密封隔爆腔體，透明鋼化玻璃位於視頻攝像機鏡頭前方，且透明鋼 化玻璃通過玻璃壓圈固定在筒體前端，後蓋與筒體固定連接，"O"型密封圈位於後蓋和筒體 之間，抽屜板安裝在筒體內，視頻攝像機固定安裝在抽屜板上。 俯仰攝像機筒體上安裝有雨刮器，該雨刮器由雨刷刮、雨刷電機和雨刷軸傳動機 構組成，雨刷刮安裝在雨刷軸傳動機構的輸出端，且雨刷刮緊貼在透明鋼化玻璃上，雨刷軸 傳動機構的輸入端與雨刷電機的主軸連接。 水平傳動機構由水平電機、電機小帶輪、第一同步齒形帶、第一被動大帶輪、第一小齒輪、第二同步齒形帶、第二被動大帶輪、齒輪軸、行星齒輪、支架、水平機板、中心齒輪和 中心軸組成，電機小帶輪固定在水平電機的輸出軸上，第一被動大帶輪通過第一同步齒形 帶與電機小帶輪連接，第一小齒輪與第一被動大帶輪安裝在同一根軸上，第二被動大帶輪 通過第二同步齒形帶與第一小齒輪連接，第二被動大帶輪與行星齒輪均固定安裝在齒輪軸 上，行星齒輪與中心齒輪嚙合，中心齒輪固定安裝在中心軸上，中心軸與底座固定連接，齒 輪軸通過軸承可旋轉地支承在支架上，支架與水平機板固定連接，水平機板與水平筒體固 定連接。 俯仰傳動機構由俯仰電機、電機小齒輪、第三同步齒形帶、第三被動大帶輪、第二
小齒輪、第四同步齒形帶、熱感應俯仰軸、第四被動大帶輪、聯軸器和攝像機俯仰軸組成，俯
仰電機固定安裝在殼體上，電機小齒輪固定在俯仰電機的主軸上，第三被動大帶輪通過第
三同步齒形帶與第二小齒輪連接，第四被動大帶輪通過第四同步齒形帶與第二小齒輪連
接，第四被動大帶輪固定在熱感應俯仰軸上或攝像機俯仰軸上，攝像機俯仰軸和熱感應俯
仰軸通過聯軸器連接，攝像機俯仰軸和熱感應俯仰軸均可轉動地支撐在殼體上，熱感應俯
仰軸與俯仰熱感應筒體固定連接，攝像機俯仰軸與俯仰攝像機筒體固定連接。 採用上述技術方案後，由於熱感應攝像機的工作原理特性，普通玻璃對紅外線有
吸收作用，而鍺玻璃對紅外線透明，但鍺玻璃不具備鋼化玻璃的抗衝擊性能，為了實現防爆
的性能，在鍺玻璃外側一面附有不鏽鋼板材，表面進行鏤空設計，根據所需採集的紅外線波
長，按特定的算法，計算出圓孔的直徑和分布密度後打孔，既能使紅外線順利透過，被熱感
應攝像機捕捉，又能滿足防爆抗衝擊試驗。熱感應攝像機結合另一側的常規攝像儀，該發明
可以做到常規視頻攝像和紅外熱成像攝像相結合的功能，實現在夜間、零照度和惡劣氣候
條件下的目標監控，不僅僅實現可見光部分的視頻採集，同時也能更直接地反映出目標物
表面的溫度分布情況。水平傳動機構和俯仰傳動機構同時安裝在此裝置上實現了水平方向
360° 、俯仰方向的±90°轉動，達到"萬向"的視角，進行全向視頻、熱圖像的採集。
圖1為本發明的剖視結構示意圖； 圖2為本發明的水平傳動機構的剖視結構示意圖； 圖3為圖2的部分傳動結構的左視圖； 圖4為本發明的俯仰傳動部分的剖視結構示意圖； 圖5為圖4的部分傳動結構的俯視圖； 圖6為本發明的俯仰攝像機筒體的剖視結構示意圖； 圖7為本發明的俯仰熱感應筒體的剖視結構示意圖； 圖8為圖7的左視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。 如圖1 8所示，一種防爆熱成像攝像儀，包括底座1、線纜裝置2、水平傳動機構 3、水平筒體4、殼體10、罩殼11、俯仰傳動機構5、解碼控制器7和電源板9，電源板9和線纜 裝置2安裝在底座1內，水平傳動機構3安裝在電源板9的上方，俯仰傳動機構5安裝在水平傳動機構3的上方，水平筒體4與水平傳動機構3連接，殼體10的下端與水平筒體4固 定連接，殼體10的上端與罩殼11固定連接，解碼控制器7安裝在罩殼11內，還包括內裝視 頻攝像機6-4的俯仰攝像機筒體6和內裝熱感應攝像機8-4的俯仰熱感應筒體8，俯仰攝像 機筒體6和俯仰熱感應筒體8均與俯仰傳動機構5連接，俯仰熱感應筒體8為一個由筒體 8-l、鍺玻璃8-2、玻璃壓圈8-3、抽屜板8-5、後蓋8_6和密封圈8_7組成的密封隔爆腔體，後 蓋8-6與筒體8-1後端固定連接，且密封圈8-7位於後蓋8-6和筒體8_1之間，鍺玻璃8_2 位於熱感應攝像機8-4鏡頭前方，且鍺玻璃8-2通過玻璃壓圈8-3固定在筒體8-1前端板 內側，並在筒體前端板上具有多個小孔8-8，這些小孔8-8設計成蜂窩狀，抽屜板8-5安裝在 筒體8-1內，熱感應攝像機8-4固定安裝在抽屜板8-5上。 如圖6所示，俯仰攝像機筒體6為一個由筒體6-6、透明鋼化玻璃6-l、金屬包覆墊 6-2、玻璃壓圖6-3、抽屜板6-5、後蓋6-7和"0"型密封圈6_8組成的密封隔爆腔體，透明鋼 化玻璃6-1位於視頻攝像機6-4鏡頭前方，且透明鋼化玻璃6-1通過玻璃壓圈6-3固定在 筒體6-6前端，後蓋6-7與筒體6-6固定連接，"0"型密封圈6-8位於後蓋6_7和筒體6_6 之間，抽屜板6-5安裝在筒體6-6內，視頻攝像機6-4固定安裝在抽屜板6-5上。
如圖6所示，俯仰攝像機筒體6上安裝有雨刮器，該雨刮器由雨刷刮6-10、雨刷電 機6-9和雨刷軸傳動機構6-11組成，雨刷刮6-10安裝在雨刷軸傳動機構6-11的輸出端，且 雨刷刮6-10緊貼在透明鋼化玻璃6-1上，雨刷軸傳動機構6-11的輸入端與雨刷電機6-9的 主軸連接。俯仰攝像機筒體6的雨刷部分主要由雨刷電機6-9帶動雨刷軸傳動機構6-11， 從而使緊貼前端鋼化玻璃6-1的雨刷刮6-10進行來回擺動運動，達到清潔玻璃視口的目 的。 如圖2、3所示，水平傳動機構3由水平電機3-1、電機小帶輪3_2、第一同步齒形帶 3-3、第一被動大帶輪3-4、第一小齒輪3-5、第二同步齒形帶3-6、第二被動大帶輪3-7、齒輪 軸3-8、行星齒輪3-9、支架3-10、水平機板3-11、中心齒輪3-12和中心軸3_13組成，電機 小帶輪3-2固定在水平電機3-1的輸出軸上，第一被動大帶輪3-4通過第一同步齒形帶3-3 與電機小帶輪3-2連接，第一小齒輪3-5與第一被動大帶輪3-4安裝在同一根軸上，第二被 動大帶輪3-7通過第二同步齒形帶3-6與第一小齒輪3-5連接，第二被動大帶輪3-7與行星 齒輪3-9均固定安裝在齒輪軸3-8上，行星齒輪3-9與中心齒輪3-12嚙合，中心齒輪3_12 固定安裝在中心軸3-13上，中心軸3-13與底座1固定連接，齒輪軸3-8通過軸承可旋轉地 支承在支架3-10上，支架3-10與水平機板3-11固定連接，水平機板3-11與水平筒體4固 定連接。 如圖2、3所示，水平轉動機構3是通過3級傳動來實現的，具體過程如下水平電 機3-1帶動電機小帶輪3-2轉動，通過第一同步齒形帶3-3帶動第一被動大帶輪3-4轉動， 從而使在同一根軸上的第一小齒輪3-5轉動，通過第二同步齒形帶3-6帶動第二被動大帶 輪3-7轉動，從而使齒輪軸3-8上的行星齒輪3-9轉動，行星齒輪3-9在中心齒輪3_12上滾 動，即行星齒輪3-9既自轉又圍繞中心軸3-13公轉，齒輪軸3-8跟著行星齒輪3-9公轉，齒 輪軸3-8又帶動與其連接的支架3-10轉動，支架3-10帶動與其固定連接的水平機板3-11 轉動，水平機板3-11再帶動與其固定連接的水平筒體4轉動，水平筒體4帶動與其固定連 接的殼體10轉動，並由殼體10帶動攝像機俯仰軸5-10和熱感應俯仰軸5-7轉動，再由攝 像機俯仰軸5-10帶動俯仰攝像機筒體6轉動，熱感應俯仰軸5-7帶動俯仰攝像機筒體8轉動。 如圖4所示，俯仰傳動機構5由俯仰電機5-l、電機小齒輪5-2、第三同步齒形帶 5-3、第三被動大帶輪5-4、第二小齒輪5-5、第四同步齒形帶5-6、熱感應俯仰軸5-7、第四被 動大帶輪5-8、聯軸器5-9和攝像機俯仰軸5-10組成，俯仰電機5-1固定安裝在殼體10上， 電機小齒輪5-2固定在俯仰電機5-l的主軸上，第三被動大帶輪5-4通過第三同步齒形帶 5-3與第二小齒輪5-5連接，第四被動大帶輪5-8通過第四同步齒形帶5-6與第二小齒輪 5-5連接，第四被動大帶輪5-8固定在熱感應俯仰軸5-7上，攝像機俯仰軸5-10和熱感應俯 仰軸5-7通過聯軸器5-9連接，攝像機俯仰軸5-10和熱感應俯仰軸5-7均可轉動地支撐在 殼體10上，熱感應俯仰軸5-7與俯仰熱感應筒體8固定連接，攝像機俯仰軸5-10與俯仰攝 像機筒體6固定連接。 第四被動大帶輪5-8也可以固定在攝像機俯仰軸5-10上。只要將俯仰電機5-1 的方向和位置做相應的調整即可。 結合圖4和圖5，俯仰轉動機構5是通過2級傳動來實現的，具體過程如下俯仰 電機5-1帶動電機小帶輪5-2轉動，通過第三同步齒形帶5-3帶動第三被動大帶輪5-4轉 動，從而使在同一根軸上的第二小齒輪5-5轉動，通過第四同步齒形帶5-6帶動固定在熱感 應俯仰軸5-7上的第四被動大帶輪5-8轉動，從而帶動熱感應俯仰軸5-7轉動，熱感應俯仰 軸5-7再帶動俯仰熱感應筒體8轉動，從而實現俯仰熱感應筒體8轉動。而俯仰攝像機筒 體6的轉動是通過聯軸器5-9連接熱感應俯仰軸5-7與攝像機俯仰軸5-10，以實現俯仰攝 像機筒體6和俯仰熱感應筒體8同步轉動。 本發明可以實現夜間、零照度和惡劣氣候條件下的全向的可見光部分的視頻採集 或熱圖像的目標採集。
權利要求
一種防爆熱成像攝像儀，包括底座(1)、線纜裝置(2)、水平傳動機構(3)、水平筒體(4)、殼體(10)、罩殼(11)、俯仰傳動機構(5)、解碼控制器(7)和電源板(9)，電源板(9)和線纜裝置(2)安裝在底座(1)內，水平傳動機構(3)安裝在電源板(9)的上方，俯仰傳動機構(5)安裝在水平傳動機構(3)的上方，水平筒體(4)與水平傳動機構(3)連接，殼體(10)的下端與水平筒體(4)固定連接，殼體(10)的上端與罩殼(11)固定連接，解碼控制器(7)安裝在罩殼(11)內，其特徵在於還包括內裝視頻攝像機(6-4)的俯仰攝像機筒體(6)和內裝熱感應攝像機(8-4)的俯仰熱感應筒體(8)，俯仰攝像機筒體(6)和俯仰熱感應筒體(8)均與俯仰傳動機構(5)連接，俯仰熱感應筒體(8)為一個由筒體(8-1)、鍺玻璃(8-2)、玻璃壓圈(8-3)、抽屜板(8-5)、後蓋(8-6)和密封圈(8-7)組成的密封隔爆腔體，後蓋(8-6)與筒體(8-1)後端固定連接，且密封圈(8-7)位於後蓋(8-6)和筒體(8-1)之間，鍺玻璃(8-2)位於熱感應攝像機(8-4)鏡頭前方，且鍺玻璃(8-2)通過玻璃壓圈(8-3)固定在筒體(8-1)前端板內側，並在筒體前端板上具有多個小孔(8-8)，抽屜板(8-5)安裝在筒體(8-1)內，熱感應攝像機(8-4)固定安裝在抽屜板(8-5)上。
2. 根據權利要求1所述的防爆熱成像攝像儀，其特徵在於俯仰攝像機筒體(6)為一 個由筒體(6-6)、透明鋼化玻璃(6-1)、金屬包覆墊(6-2)、玻璃壓圈(6-3)、抽屜板(6-5)、後 蓋(6-7)和"0"型密封圈(6-8)組成的密封隔爆腔體，透明鋼化玻璃(6-1)位於視頻攝像 機(6-4)鏡頭前方，且透明鋼化玻璃(6-1)通過玻璃壓圈(6-3)固定在筒體(6-6)前端，後 蓋(6-7)與筒體(6-6)固定連接，"0"型密封圈(6-8)位於後蓋(6-7)和筒體(6-6)之間， 抽屜板(6-5)安裝在筒體(6-6)內，視頻攝像機(6-4)固定安裝在抽屜板(6-5)上。
3. 根據權利要求2所述的防爆熱成像攝像儀，其特徵在於俯仰攝像機筒體(6)上安 裝有雨刮器，該雨刮器由雨刷刮(6-10)、雨刷電機(6-9)和雨刷軸傳動機構(6-11)組成，雨 刷刮(6-10)安裝在雨刷軸傳動機構(6-11)的輸出端，且雨刷刮(6-10)緊貼在透明鋼化玻 璃(6-1)上，雨刷軸傳動機構(6-11)的輸入端與雨刷電機(6-9)的主軸連接。
4. 根據權利要求1或2或3所述的防爆熱成像攝像儀，其特徵在於水平傳動機構(3) 由水平電機(3-l)、電機小帶輪(3-2)、第一同步齒形帶(3-3)、第一被動大帶輪(3-4)、第 一小齒輪(3-5)、第二同步齒形帶(3-6)、第二被動大帶輪(3-7)、齒輪軸(3-8)、行星齒輪 (3-9)、支架(3-10)、水平機板(3-ll)、中心齒輪(3-12)和中心軸(3-13)組成，電機小帶 輪(3-2)固定在水平電機(3-1)的輸出軸上，第一被動大帶輪(3-4)通過第一同步齒形帶 (3-3)與電機小帶輪(3-2)連接，第一小齒輪(3-5)與第一被動大帶輪(3-4)安裝在同一 根軸上，第二被動大帶輪(3-7)通過第二同步齒形帶(3-6)與第一小齒輪(3-5)連接，第二 被動大帶輪(3-7)與行星齒輪(3-9)均固定安裝在齒輪軸(3-8)上，行星齒輪(3-9)與中 心齒輪(3-12)嚙合，中心齒輪(3-12)固定安裝在中心軸(3-13)上，中心軸(3-13)與底座 (1)固定連接，齒輪軸(3-8)通過軸承可旋轉地支承在支架(3-10)上，支架(3-10)與水平 機板(3-11)固定連接，水平機板(3-11)與水平筒體(4)固定連接。
5. 根據權利要求1或2或3所述的防爆熱成像攝像儀，其特徵在於俯仰傳動機構(5) 由俯仰電機(5-l)、電機小齒輪(5-2)、第三同步齒形帶(5-3)、第三被動大帶輪(5-4)、第二 小齒輪(5-5)、第四同步齒形帶(5-6)、熱感應俯仰軸(5-7)、第四被動大帶輪(5-8)、聯軸 器(5-9)和攝像機俯仰軸(5-10)組成，俯仰電機(5-1)固定安裝在殼體(10)上，電機小 齒輪(5-2)固定在俯仰電機(5-1)的主軸上，第三被動大帶輪(5-4)通過第三同步齒形帶(5-3)與第二小齒輪(5-5)連接，第四被動大帶輪(5-8)通過第四同步齒形帶(5-6)與第二 小齒輪(5-5)連接，第四被動大帶輪(5-8)固定在熱感應俯仰軸(5-7)上或攝像機俯仰軸 (5-10)上，攝像機俯仰軸(5-10)和熱感應俯仰軸(5-7)通過聯軸器(5-9)連接，攝像機俯 仰軸(5-10)和熱感應俯仰軸(5-7)均可轉動地支撐在殼體(10)上，熱感應俯仰軸(5-7) 與俯仰熱感應筒體(8)固定連接，攝像機俯仰軸(5-10)與俯仰攝像機筒體(6)固定連接。
全文摘要
一種防爆熱成像攝像儀，包括底座(1)、線纜裝置(2)、水平傳動機構(3)、水平筒體(4)、殼體(10)、罩殼(11)、俯仰傳動機構(5)、解碼控制器(7)和電源板(9)，還包括內裝視頻攝像機(6-4)的俯仰攝像機筒體(6)和內裝熱感應攝像機(8-4)的俯仰熱感應筒體(8)，俯仰攝像機筒體(6)和俯仰熱感應筒體(8)均與俯仰傳動機構(5)連接，俯仰熱感應筒體(8)為一個由筒體(8-1)、鍺玻璃(8-2)、玻璃壓圈(8-3)、抽屜板(8-5)、後蓋(8-6)和密封圈(8-7)組成的密封隔爆腔體，鍺玻璃(8-2)位於熱感應攝像機(8-4)鏡頭前方，且鍺玻璃(8-2)通過玻璃壓圈(8-3)固定在筒體(8-1)前端板內側。本發明實現了夜間、零照度和惡劣氣候條件下的全向的可見光部分或熱圖像的目標採集。
文檔編號G01J5/10GK101694403SQ20091023397
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者凡灼華, 周嵩, 陳瑞 申請人:常州裕華電子設備製造有限公司;