双视场热像仪智能控制系统及方法.docx

双视场热像仪智能控制系统及方法双视场热像仪智能控制系统及方法本发明的双视场热像仪智能控制系统，包括红外镜头、热成像探测器、微处理器、步进电机、限位开关，特征在于：微处理器通过电机驱动电路驱使步进电机工作，微处理器的输入端连接有光电编码器和温度传感器本发明的控制方法，包括：a).检测状态；b).移动至起始位置；c).确定大视场距离；d).移动至大视场位置；e).是否需视场切换；f).确定位置、温度；g).获取基准温度；h).是否需要位置补偿；i).切换至小视场；j).确定聚焦偏移量；k).正向补偿；l).反向补偿本发明的热像仪，可实现不同温度下的视场聚焦位置补偿，精确可靠，运行稳定，满足视场快速切换，可广泛用于武器装备、侦察监控、人员搜救等诸多领域专利说明】双视场热像仪智能控制系统及方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种双视场热像仪智能控制系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种对双视场热像仪可进行快速准确视场切换、根据环境温度变化进行聚焦位置智能补偿的双视场热像仪智能控制系统及方法背景技术】[0002]红外线因其波长过长，无法被人眼感知，属于不可见光作为电磁频谱的一部分，我们可探测其热度。

只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射热量热成像技术是一种通过使用红外成像测量仪“查看”或“测量”物体辐射热能的技术热成像探测器上的红外光学镜头将从物体发出的红外线聚焦探测器向传感器电子元件发送信息，以便进行图像处理电子元件将探测器发来的数据转译成可在取景器或标准视频监视器上查看的图像红外探测尤其适用于夜间及不良气象条件下的目标探测，具有一定的穿透烟、雾、霾、雪等能力，可实现远距离、全天候观察，广泛应用于国防、工业、医疗、安防监控等领域[0003]双视场热像仪可以实现大视场的目标搜索瞄准和小视场的跟踪捕获，与单视场热像仪相比，功能全面，应用方便，可以满足多个模式下工作；与连续变倍热像仪相比，开发成本低，设计周期短，光学系统更加简捷、实用[0004]在实际应用中，双视场热像仪在进行视场切换时，要求快速准确，以满足对目标的搜索和捕获的要求在环境温度发生较大变化时，因为红外镜片本身特性，聚焦位置会发生偏移，造成成像不够清晰，影响监控效果发明内容】[0005]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了 一种的双视场热像仪智能控制系统及方法[0006]本发明的双视场热像仪智能控制系统，包括红外镜头、热成像探测器、微处理器、驱使红外镜头运动的步进电机、检测红外镜头起始位置的限位开关，红外镜头采集视场中的红外线，热成像探测器将光信号转化为电信号，限位开关与微处理器的输入端相连接；其特征在于:所述微处理器通过电机驱动电路驱使步进电机工作，微处理器的输入端连接有采集步进电机运动状态的光电编码器；微处理器还连接有用于采集外界环境温度的温度传感器。

[0007]外界的红外线通过红外镜头进入，热成像探测器将光信号转化为电信号，并可形成视频信号进行输出微处理器具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，微处理器通过电机驱动电路驱使步进电机转动，步进电机带动红外镜头进行移动微处理器通过限位开关可检测出红外镜头是否处于起始位置，通过光电编码器可获知红外镜头所处的位置信息通过温度传感器可测得外界的环境温度，以便根据外界的环境温度值进行位置补偿，以获取清晰、准确的红外图像[0008]本发明的双视场热像仪智能控制系统，所述微处理器通过RS232驱动电路控制热成像探测器的成像参数；微处理器通过RS485驱动电路连接有上位机微处理器通过RS232驱动电路控制热成像探测器的参数，如对比度、亮度、伪彩色、图像细节增强的调节和控制通过RS485驱动电路实现与上位机的通讯，可向上位机反馈当前系统的状态信息，如视场状态、镜头位置、环境温度和探测器参数，以方便工作人员实时掌握系统的运行状态[0009]本发明的双视场热像仪智能控制系统，所述微处理器连接有用于数据存储的EEPROM存储器[0010]本发明的双视场热像仪智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:a).检测限位开关状态，系统上电后，微处理器通过检测限位开关的状态，来判断红外镜头是否处于起始位置，如果处于起始位置，则执行步骤c);如果不处于起始位置，则执行步骤b) ；b).移动至起始位置，步进电机正向转动驱使红外镜头运动至起始位置，执行步骤c)；c).确定大视场距离，微处理器从EEPROM存储器中读取大视场的数据信息，并确定大视场与红外镜头起始位置的距离2 ;d).移动至大视场位置，步进电机反向转动驱使红外镜头运动，当检测到光电编码器输出的红外镜头的位置信息与J相等时，则表明红外镜头已运动至大视场位置；e).判断是否进行视场切换，判断是否接收到上位机发送的从大视场切换至小视场的指令，如果收到则执行步骤f);如果没有收到，则继续等待；f).确定视场位置和温度，获取需要切换到的目标视场位置A ,并通过温度传感器采集外界的温度、;g).获取基准温度，微处理器从EEPROM存储器中读取基准温度I； ；h).判断是否需要位置补偿，设I；为温度变化基准，判断|ra-幻与7:的大小关系，如果|r2-7；丨>?；,则表明外界温度变化已经超出变化基准，需要进行聚焦位置的补偿，执行步骤j);如果则表明外界温度变化在变化基准范围内，无需进行聚焦位置的补偿，执行步骤i) ；i).切换至小视场位置，微控制器通过步进电机驱使红外镜头向小视场位置A运动，当检测到光电编码器的输出信息A = 停止步进电机的转动，此时已切换至小视场位置；j).确定聚焦偏移量，如果7； -^为正数，则需要正向补偿聚焦位置，根据7；的大小从EEPROM存储器中读取聚焦偏移量^，执行步骤k);如果7；-1；为负数，则需要反向补偿聚焦位置，根据及-石的大小从EEPROM中读取聚焦偏移量^ J丸行步骤I) ；k).正向补偿，微控制器通过步进电机驱使红外镜头运动，当检测到光电编码器的输出信息A = 2, +Z辱时，停止步进电机的转动，带正向位置补偿的视场切换到位；1).反向补偿，微控制器通过步进电机驱使红外镜头运动，当检测到光电编码器的输出信息A = ^ 时，停止步进电机的转动，带反向位置补偿的视场切换到位。

[0011]步骤a)为通过限位开关的状态判断红外镜头是否处于起始位置，如不处于起始位置则通过步骤b)进行调整；步骤c)为确定大视场与起始位置的距离2步骤d)通过采集光电编码器输出的红外镜头位置信息，将其移至大视场位置步骤e)为判断是否接收到上位机发送的视场切换指令，如没有收到则继续等待步骤h)中，通过判断外界温度与基准温度？;差值的绝对值与温度变化基准的大小来确定是否需要进行聚焦位置的补偿;当|?；-7；卜-说明外界温度与系统中存储的基准温度差别较大，红外镜头中镜片的焦距发生了较大的变化，需要进行位置补偿；当|Ta-Tb|≤Tc:，说明红外镜头中镜片的焦距变化不明显，无需进行位置补偿步骤j)中，由于红外光学系统具有较明显的热效应，温度变化时，折射率会发生较大的变化，加之镜筒的热胀冷缩，这将影响光学系统的成像性能，需进行聚焦位置的补偿[0012]本发明的双视场热像仪智能控制系统的控制方法，所述步骤d)中还包括大视场的聚焦位置补偿步骤:d-l).采集外界温度，通过温度传感器采集外界的温度打；d-2).获取基准温度，微处理器从EEPROM存储器中读取基准温度I； ;d-3).判断是否需要位置补偿，判断与T的大小关系，如果Il-石丨>7；，则表明外界温度变化已经超出变化基准，需要进行聚焦位置的补偿，执行步骤d-4);如果fc-,则表明外界温度变化在变化基准范围内，无需进行聚焦位置的补偿，执行步骤e) ；d-4).确定聚焦偏移量，如果为正数，则需要正向补偿聚焦位置，根据乃-7；的大小从EEPROM中读取聚焦偏移量2；,执行步骤d-5);如果乃-忑为负数，则需要反向补偿聚焦位置，根据7；-石的大小从EEPROM存储器中读取聚焦偏移量^ ,执行步骤d-6) ；d-5).正向补偿，微控制器通过步进电机驱使红外镜头运动，当检测到光电编码器的输出信息A = ^ +巧^时，停止步进电机的转动，表明大视场的正向位置补偿完成；d-6).反向补偿，微控制器通过步进电机驱使红外镜头运动，当检测到光电编码器的输出信息A = A-zL时，停止步进电机的转动，表明大视场的反向位置补偿完成。

[0013]本发明的有益效果是:本发明的双视场热像仪智能控制系统和控制方法，微控制器通过步进电机带动红外镜头转动，并采集光电编码器的信息，对红外镜头进行准确定位，实现视场的快速精确切换通过温度传感器判断环境温度相对于基准温度的变化情况，配合EEPROM存储器中数据，计算获得不同温度条件下镜头聚焦位置的变化，驱动步进电机实现对镜头位置的智能补偿，可始终确保高质量的清晰成像[0014]本发明的双视场热像仪智能控制系统具有以下特点:(I)精确可靠，运行稳定，可作为各种规格的双视场或多视场红外镜头的控制系统使用2)应用灵活，操作简捷，满足视场快速切换、并可进行微调等要求3)在不同的环境温度条件下，可自行智能调节镜头聚焦位置，无需人工设置，智能高效，准确可靠可广泛用于武器装备、侦察监控、人员搜救等诸多领域专利附图】【附图说明】[0015]图1为本发明的双视场热像仪智能控制系统的电路原理图； 图2为本发明的双视场热像仪智能控制系统的控制方法流程图[0016]图中:I限位开关，2微处理器，3 EEPROM存储器，4 RS232驱动电路，5步进电机，6电机驱动电路，7 RS485驱动电路，8光电编码器，9温度传感器，10热成像探测器，11红外镜头，12上似机。

具体实施方式】[0017]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明[0018]如图1所示，给出了本发明的双视场热像仪智能控制系统的电路原理图，其包括微处理器2、红外镜头11、热成像探测器10、限位开关1、步进电机5、电机驱动电路6、光电编码器8、EEPR0M存储器3、温度传感器9;微控制器具有采集、运算和控制作用，外界物体发出的红外线通过红外镜头11进入，热成像探测器10用于将光信号转化为电信号，可形成视频信号并输出限位开关I用于检测红外镜头11是否处于初始位置，如红外镜头11位于初始位置时限位开关I为低电平，则微控制器检测到限位开关I为低电平状态时，可获知红外镜头11处于初始位置微控制器2通过温度传感器9可采集外界的实时温度值，以通过外界的温度来确定是否需要对热像仪进行位置补偿，以及位置补偿数值的大小[0019]微控制器2通过电机驱动电路6驱使步进电机5进行工作，以使步进电机5驱动红外镜头11进行移动光电编码器8用于测量步进电机5的运动状态，以反应出红外镜头11的位置信息EEPROM存储器3用于有关数据和参数的存储微控制器2通过RS232驱动电路4与热成像探测器10相连接，以便控制热成像探测器的参数，如对比度、亮度、伪彩色、图像细节增强的调节和控制。

微处理器2通过RS485驱动电路7与上位机12相连接，以实现与上位机12的通讯，可向上位机反馈当前系统的状态信息，如视场状态、镜头位置、环境温度和探测器参数，以方便工作人员实时掌握系统的运行状态[0020]如图2所示，给出了本发明的双视场热像仪智能控制系统的控制方法的流程图，其可以通过以下步骤来实现 : a).检测限位开关状态，系统上电后，微处理器通2过检测限位开关I的状态，来判断红外镜头11是否处于起始位置，如果处于起始位置，则执行步骤c);如果不处于起始位置，则执行步骤b)； b).移动至起始位置，步进电机5正向转动驱使红外镜头11运动至起始位置，执行步骤c)； c).确定大视场距离，微处理器2从EEPROM存。