专利名称：基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪及方法，更具体的说，尤其涉及一种首先人工设定并存储变倍、聚焦信息再调用的变焦红外热像仪及方法。
背景技术：
随着红外热成像技术的发展，已经出现连续变焦红外热像仪(专利申请号为200810015710. 6)，操作人员在后台控制端可单独控制热像仪的变倍和聚焦，使用同一个镜头，既能大范围的搜索，又能进行目标的放大识别，便于监控。由于热像仪多用于户外，且是针对大范围目标的巡航监控，在巡航监控过程中，往往要针对不同的场景、不同的目 标进行成像，现有的热像仪，在对某个点进行成像后，如果换到下个场景和目标，由于距离和视场角的变化，成像会不清晰，需要工作人员重新调节变倍和聚焦，以保证达到最好的成像效 果，因此应用上存在许多不便。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种首先人工设定并存储变倍、聚焦信息再调用的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪及方法。本发明的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，包括成像变倍镜组、成像聚焦镜组、热成像探测器组件和控制电路板；热成像探测器组件用于将红外光信号转化为电信号，并将电信号输入至控制电路板中；其特别之处在于所述控制电路板通过变倍步进电机组件、聚焦步进电机组件分别驱使成像变倍镜组、成像聚焦镜组工作。控制电路板具有采集、运算和控制功能，用于控制红外热像仪的工作。热成像探测器组件用于将接收到的图像光信号转化为电信号，输入至控制电路板中。成像变倍镜组、成像聚焦镜组实现红外热成像；控制电路板通过变倍步进电机组件、聚焦步进电机组件分别驱使成像变倍镜组、成像聚焦镜组进行工作，以便拍摄出清晰的图像。本发明的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，所述控制电路板由处理器组成，处理器连接有存储数据的存储器；控制电路板连接有与外部通讯的电连接器接口，变倍步进电机组件和聚焦部件电机组件均与处理器相连接。存储器可实现对预置位信息的存储；控制电路板通过电连接器接口实现与上位机、监视器的连接。本发明的基于步进电机的红外热像仪的预置位设置和调用方法，其特别之处在于，
预置位设置方法，包括以下步骤
I).热像仪安装，将红外热像仪置于可驱使其转动和定位的载重云台上，以便热像仪在监视范围内进行巡航监控；2).热像仪初始化，系统上电后，处理器将外设初始化，以便实现数据采集、通讯功能；3).人工变倍、聚焦，根据热像仪要监控的场景，人工调节热像仪的变倍、聚焦数值，直至热像仪在该场景内实现清晰成像；4).读取变倍、聚焦信息，以变倍步进电机组件、聚焦步进电机组件中步进电机转动的步数分别作为变倍、聚焦位置信息，获取当前的变倍、聚焦位置信息；5).存储变倍、聚焦信息，将步骤4)中获取的变倍步进电机的转动步数、聚焦步进电机的转动步数进行存储，以备调用；6).重复执行步骤3)、4)和5)，直至所有要监控的场景均设置完毕；
预置位调用方法，包括以下步骤
a).判断要监控的场景，控制电路板根据接收到的上位机指令，判断出热像仪需要监控的场景；b).调用要监控场景的变倍、聚焦信息，读取与要监控场景对应的变倍步进电机的转动步数和聚焦电机的转动步数，分别作为变倍、聚焦位置信息；c).调节热像仪，通过变倍步进电机组件、聚焦步进电机组件，按获取的变倍、聚焦位置信息分别对成像变倍镜组、成像聚焦镜组进行调节，直至变倍步进电机和聚焦步进电机达到调用的转动步数；d).调节完成后，即可获取监控该场景下的清晰图像信息。。 步骤I)中，在载重云台的驱使下，可使热像仪获取不同的监控场景；步骤3)中通过人工的变倍和聚焦调节，可获取要监控场景内的清晰图像；人工调节获取清晰图像后，通过步骤4)和步骤5)，读取并存储将此时的变倍、聚焦位置信息，以备调用。变倍、聚焦位置信息是以变倍步进电机组件、聚焦步进电机组件中步进电机的转动步数来标示的；由于步进电机转动的步数与驱使其运动的脉冲数相等，故通过统计脉冲个数即可获知步进电机的转动步数。步骤a)和b)为判断要监控的场景并获取该场景下的变倍和聚焦位置信息；步骤c)为根据变倍和聚焦位置信息对热像仪进行调节，由于载重云台、成像变倍镜组和成像聚焦镜组的参数均与人工设定时完全一致，故可获取与人工调节相一致的清晰画面。本发明的基于步进电机的红外热像仪的预置位设置和调用方法，设步骤b)中获取的变倍步进电机的转动步数为A、聚焦步进电机的转动步数为B ;变倍步进电机正转时变倍数值增加，反转时变倍数值减�。痪劢共浇缁本劢故翟黾樱醋本劢故导跣。凰霾街鑓)包括以下步骤c-l).读取变倍步进电机组件和聚焦步进电机组件中步进电机的当前转动步数，设其值分别为C、D ；c-2).判断变倍是否完成，判断C=A是否成立，如果成立，则变倍完成；如不成立，则执行步骤c-3) ；c-3).变倍操作，如果C>A，则控制变倍电机组件中的步进电机反转运行；如果C〈A，则控制变倍电机组件中的步进电机正转运行；并重新执行步骤c-1) ；c-4).判断聚焦是否完成，判断D=B是否成立，如果成立，则聚焦完成；如不成立，则执行步骤c-5 ；c-5).聚焦操作，如果D>B，则控制聚焦电机组件中的步进电机反转运行；如果D〈B，则控制变倍电机组件中的步进电机正转运行；并重新执行步骤c-1)。。本发明的有益效果是本发明的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，通过变倍步进电机组件和聚焦步进电机组件，步进实现了成像变倍镜组和成像聚焦镜组的变倍、聚焦，还可通过步进电机的转动步数实现变倍、聚焦位置信息的检测，便于将热像仪自动控制在设定的变倍、聚焦数值上。本发明的基于步进电机的红外热像仪的预置位设置和调用方法，首先通过人工调节，使热像仪在要监控的场景下获取清晰图像，并对此时的变倍步进电机和聚焦步进电机的转动步数作为变倍、聚焦信息进行存储；在巡航监控时，通过调用之前存储的变倍、聚焦信息，可获取特定场景下清晰的图像，无需人工调节，且效率更高。在对热像仪调节的过程中，首先采集红外镜头的变倍及聚焦位置信息，再比较镜头当前位置信息与存储的预置位信息，配合变倍步进电机组件和聚焦步进电机组件，实现预置位的准确调用，有效保证最佳成像效果。基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，通过脉冲计数确定热像仪的镜头位置信息，读写片内EEPROM实现数据的调用和存储。通过对比当前位置信息与存储位置信息，配合控制步进电机，实现预置位的准确存储和调用。在对多点目标巡航监控时，自动调节镜头变倍聚焦位置，无需工作人员调节，即可实现清晰成像，工作效率更高，操作更简便。具有精确可靠、结构简洁耐用、布局清晰合理的优点，能有效提高设备工作效率，实现红外热像仪的智能监控。同时，本发明可最多设置255个预置位，方便多点巡航监控的准确调用。
图I为本发明的红外热像仪的内部结构原理 图2为本发明的红外热像仪的电路部分的原理 图3为本发明中预置位设置方法的流程 图4为本发明中预置位调用方法的流程图。图中1成像变倍镜组，2成像聚焦镜组，3热成像探测器组件，4控制电路板，5电连接器接口，6变倍步进电机组件,7聚焦步进电机组件。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图I和图2所示，分别给出了本发明的红外热像仪的内部结构以及电路部分的原理图，其包括成像变倍镜组I、成像聚焦镜组2、热成像探测器组件3、控制电路板4、电连接器接口 5、变倍步进电机组件6以及聚焦步进电机组件7 ;所示的控制电路板4实现信息采集、数据运算和输出控制操作，控制电路板4中包括处理器和存储器，存储器可以为EEPR0M,以便实现对数据信息的存储。成像变倍镜组I和成像聚焦镜组2实现对外界景物的热成像；热成像探测器组件3用于将光信号转化为电信号，并输入至控制电路板4中。控制电路板4通过电连接器接口 5可实现与上位机、监控器的通讯，以便执行上位机或监控器发出的控制信号，以及将采集的图像信息进行上传。控制电路板4通过变倍步进电机组件6和聚焦步进电机组件7步进可以分别驱使成像变倍镜组I、成像聚焦镜组2进行工作，而且还可通过统计步进电机的转动步数，得出变倍步进电机组件6和聚焦步进电机组件7中步进电机的转动步数，进而得出成像变倍镜组I和成像聚焦镜组2的变倍、聚焦信息。如图3和图4所示，给出了本发明中预置位设置和调用方法的流程图，所示的预置位设置方法，包括以下步骤
1).热像仪安装，将红外热像仪置于可驱使其转动和定位的载重云台上，以便热像仪在监视范围内进行巡航监控；所示的控制电路板通过RS485总线与上位机通讯；
2).热像仪初始化，系统上电后，处理器将外设初始化，以便实现数据采集、通讯功能；外设初始化包括A/D转换电路的初始化、通信端口的初始化；
3).人工变倍、聚焦，根据热像仪要监控的场景，人工调节热像仪的变倍、聚焦数值，直至热像仪在该场景内实现清晰成像；
4).读取变倍、聚焦信息，以变倍步进电机组件6、聚焦步进电机组件(7)中步进电机转动的步数分别作为变倍、聚焦位置信息，获取当前的变倍、聚焦位置信息；
5).存储变倍、聚焦信息，将步骤4)中获取的变倍步进电机的转动步数、聚焦步进电机的转动步数进行存储，以备调用；
6).重复执行步骤3)、4)和5)，直至所有要监控的场景均设置完毕；
预置位调用方法，包括以下步骤
a).判断要监控的场景，控制电路板4根据接收到的上位机指令，判断出热像仪需要监控的场景；
b).调用要监控场景的变倍、聚焦信息，读取与要监控场景对应的变倍步进电机的转动步数和聚焦电机的转动步数，分别作为变倍、聚焦位置信息； 该步骤中，设获取的变倍步进电机的转动步数为A、聚焦步进电机的转动步数为B ;变倍步进电机正转时变倍数值增加，反转时变倍数值减小；聚焦步进电机正转时聚焦数值增力口，反转时聚焦数值减�。�
c).调节热像仪，通过变倍步进电机组件6、聚焦步进电机组件7，按获取的变倍、聚焦位置信息分别对成像变倍镜组I、成像聚焦镜组2进行调节，直至变倍步进电机和聚焦步进电机达到调用的转动步数；
该步骤可以采用以下方法来实现
c-Ι).读取变倍步进电机组件(6)和聚焦步进电机组件(7)中步进电机的当前转动步数，设其值分别为C、D ;
c-2).判断变倍是否完成，判断C=A是否成立，如果成立，则变倍完成；如不成立，则执行步骤c-3)；
c-3).变倍操作，如果C>A，则控制变倍电机组件(6)中的步进电机反转运行；如果C〈A，则控制变倍电机组件中的步进电机正转运行；并重新执行步骤c-Ι)；
c-4).判断聚焦是否完成，判断D=B是否成立，如果成立，则聚焦完成；如不成立，则执行步骤c-5 ；
c-5).聚焦操作，如果D>B，则控制聚焦电机组件(9)中的步进电机反转运行；如果D〈B，则控制变倍电机组件中的步进电机正转运行；并重新执行步骤c-Ι)。d).调节完成后，即可获取监控该场景下的清晰图像信息。本发明的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪及方法，通过对步进电机转动步数进行计数，确定当前变倍、聚焦位置信息，并将数据存入片内EEPROM存储器中；当调用预置位时，将当前变倍、聚焦位置信息与EEPROM中存储的变倍、聚焦位置信息进行比较，配合驱动变倍、聚焦步进电机，实现预置位的准确调用。本发明电路控制精确可靠，结构简洁耐用，布局清晰合理，经济实用，能有效提高设备工作效率，实现红外热像仪的智能监控。
权利要求
1.一种基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，包括成像变倍镜组(I)、成像聚焦镜组(2)、热成像探测器组件(3)和控制电路板(4);热成像探测器组件用于将红外光信号转化为电信号，并将电信号输入至控制电路板中；其特征在于所述控制电路板通过变倍步进电机组件(6)、聚焦步进电机组件(7)分别驱使成像变倍镜组(I)、成像聚焦镜组(2)工作。
2.根据权利要求I所述的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，其特征在于所述控制电路板(4)由处理器组成，处理器连接有存储数据的存储器；控制电路板连接有与外部通讯的电连接器接口(5)，变倍步进电机组件(6)和聚焦部件电机组件(7)均与处理器相连接。
3.一种基于权利要求I所述的基于步进电机的红外热像仪的预置位设置和调用方法，其特征在于， 预置位设置方法，包括以下步骤 1).热像仪安装，将红外热像仪置于可驱使其转动和定位的载重云台上，以便热像仪在监视范围内进行巡航监控； 2).热像仪初始化，系统上电后，处理器将外设初始化，以便实现数据采集、通讯功能； 3).人工变倍、聚焦，根据热像仪要监控的场景，人工调节热像仪的变倍、聚焦数值，直至热像仪在该场景内实现清晰成像； 4).读取变倍、聚焦信息，以变倍步进电机组件(6)、聚焦步进电机组件(7)中步进电机转动的步数分别作为变倍、聚焦位置信息，获取当前的变倍、聚焦位置信息； 5).存储变倍、聚焦信息，将步骤4)中获取的变倍步进电机的转动步数、聚焦步进电机的转动步数进行存储，以备调用； 6).重复执行步骤3)、4)和5)，直至所有要监控的场景均设置完毕； 预置位调用方法，包括以下步骤 a).判断要监控的场景，控制电路板(4)根据接收到的上位机指令，判断出热像仪需要监控的场景； b).调用要监控场景的变倍、聚焦信息，读取与要监控场景对应的变倍步进电机的转动步数和聚焦电机的转动步数，分别作为变倍、聚焦位置信息； c).调节热像仪，通过变倍步进电机组件(6)、聚焦步进电机组件(7)，按获取的变倍、聚焦位置信息分别对成像变倍镜组(I)、成像聚焦镜组(2)进行调节，直至变倍步进电机和聚焦步进电机达到调用的转动步数； d).调节完成后，即可获取监控该场景下的清晰图像信息。
4.根据权利要求3所述的基于步进电机的红外热像仪的预置位设置和调用方法，其特征在于，设步骤b)中获取的变倍步进电机的转动步数为A、聚焦步进电机的转动步数为B ;变倍步进电机正转时变倍数值增加，反转时变倍数值减�。痪劢共浇缁本劢故翟黾樱醋本劢故导跣。凰霾街鑓)包括以下步骤 c-Ι).读取变倍步进电机组件(6)和聚焦步进电机组件(7)中步进电机的当前转动步数，设其值分别为C、D ; c-2).判断变倍是否完成，判断C=A是否成立，如果成立，则变倍完成；如不成立，则执行步骤c-3)；c-3).变倍操作，如果C>A，则控制变倍电机组件(6)中的步进电机反转运行；如果C〈A，则控制变倍电机组件中的步进电机正转运行；并重新执行步骤c-Ι)； c-4).判断聚焦是否完成，判断D=B是否成立，如果成立，则聚焦完成；如不成立，则执行步骤c- 5 ； c-5).聚焦操作，如果D>B，则控制聚焦电机组件(9)中的步进电机反转运行；如果D〈B，则控制变倍电机组件中的步进电机正转运行；并重新执行步骤c-Ι)。
全文摘要
本发明的基于步进电机实现预置位功能的红外热像仪，包括成像变倍镜组、成像聚焦镜组、热成像探测器组件和控制电路板；特征在于控制电路板通过变倍步进电机组件、聚焦步进电机组件分别驱使成像变倍镜组、成像聚焦镜组工作。本发明的方法包括1).热像仪安装；2).热像仪初始化；3).人工变倍、聚焦；4).读取变倍、聚焦信息；5).存储信息；a).判断要监控的场景；b).调用信息；c).调节热像仪；d).获取清晰图像。本发明首先人工获取清晰图像，并对此时的变倍、聚焦信息进行存储；在巡航监控时，通过调用之前存储的变倍、聚焦信息，可获取特定场景下清晰的图像，无需人工调节，且效率更高。
文档编号G01J5/02GK102967375SQ20121053049
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者丁鉴彬, 徐玉惠 申请人:山东神戎电子股份有限公司
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