便携式激光光斑检测仪及其测量系统的制作方法

本发明属于图像检测领域，特别涉及无人机打靶试验中一种靶面激光光斑检测仪及其测量系统。

背景技术：

光斑检测仪是用来检测激光器照射到物体上的光斑大小及位置的专用设备。在对无人机机载激光制导武器进行打靶测试时，需要对激光照射位置进行观测与分析，避免由于激光照射偏差导致脱靶。另外，在机载光电载荷长期使用或经过振动后，需要对激光照射器光轴进行校正。

目前，现有相关产品均为零散的部件，只能实现单一功能，或者是这些部件的简单组合，操作步骤多、可靠性低，不能满足现场应用需求，还没有形成集成化、便携化的专用仪器设备。

打靶试验时，靶区附近比较危险，要求试验人员快速部署检测设备，尽快撤离靶区。现有的解决方案基本上都是将检测所需部件简单连接起来，整套系统部署和撤收时间长、体积大、集成度低，没有实现仪器化。因此，需要从仪器设计的角度对光斑检测用到的各个部件进行合理选型和布局，通过设计一种紧凑且合理的仪器布局，提高设备的便携性和使用性。

为确保外场人员安全撤离，打靶现场要求能够远距离快速部署相关检测仪器，这对仪器的便携性及自动化程度要求较高。因此，研制一种便携式激光光斑检测仪及其测量系统作为专用仪器具有现实意义，可以保障打靶试验顺利实施。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：将现有可靠性高、功能单一的产品集成起来，实现仪器化、便携化，提供一种专用的激光光斑检测仪及其测量系统，仪器具有可靠性高、操作简单、便携性强的特点，满足外场试验应用需求。

本发明的便携式激光光斑检测仪包括壳体、支撑构架和仪器组件，所述仪器组件包括相机、镜头、工控机、电池和电池充电器，所述支撑构架为承力件，其包括底板、固定架、连接板和支撑板，所述连接板包括竖板部分和上板部分，并以竖板部分固定在所述底板上，所述支撑板和所述固定架分别在所述竖板部分的左右侧固定在所述底板上，所述固定架用于对配置在所述竖板部分右侧底板上的所述电池进行紧固，所述镜头固定支撑在所述固定架上表面，所述电池充电器在所述竖板部分的左侧固定在所述底板上，所述工控机配置于所述电池充电器上，并固定于所述竖板部分，所述相机配置于所述工控机上，并借助胶垫固定于所述上板部分的下表面，所述镜头穿过所述竖板部分通过卡扣与所述相机连接，所述上板部分的上表面固定有把手。

优选所述连接板为Z形板，通过下板部分固定在所述底板上，下板部分与竖板部分连接。

优选所述相机采用红外相机、可见光相机或紫外相机。

优选所述镜头采用变焦镜头。

优选所述电池为锂电池、镍氢电池或镍镉电池

优选所述壳体穿过所述把手罩住所述支撑构架和仪器组件，并固定在所述底板上。

优选所述支撑构架选用铝合金材料。

本发明的便携式激光光斑检测仪的测量系统包括基于权利要求1-7所述便携式激光光斑检测仪和本地显示器，通过所述便携式激光光斑检测仪的工控机将相机采集的光斑图像处理后显示在本地显示器上，也可以通过无线传输设备将图像数据传输到远程计算机上，并显示在远程显示器上，进而实现激光光斑的现场监控和远程监控。

优选所述显示器能够采用头戴显示器、普通显示器、触摸屏显示器或带有显示接口的电视等。

本发明与现有技术的优点在于：

1、本发明将现有单一功能的设备集成起来，实现了激光光斑检测的仪器化、便携化。

2、本发明整体布局为上下结构，紧凑合理，体积小，重心分布在中间，满足激光光斑检测仪便携化的要求。

3、根据各个部件的特点和外形设计主要承力框架，保证框架的刚度和强度，框架结构采用减重设计，框架材料为铝合金，进一步减轻重量。

4、电池和电池充电器均集成在仪器内部，不需要外接电源，满足外场工作需求，而且电池充电方便。

5、相机和镜头的固定采用一端固定，一端游动的形式，相机与Z形连接板之间有一个厚的弹性胶垫，既保证中间卡扣不会受力过大，又能将相机和镜头可靠固定。

6、该布局保证嵌入式工控机的操作按钮和接口漏在外面，便于操作，而且，各个部件之间线缆连接简单，固定方便。

7、本发明所提供的便携式激光光斑检测仪及其测量系统既可以实现现场监控又可以实现远程监控。

附图说明

图1为便携式激光光斑检测仪的布局示意图；

图2为承力框架简图。

图3为承力框架的俯视图。

图4为测量系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2、图3所示，所示本发明的便携式激光光斑检测仪包括红外相机8、镜头9、电池10、电池充电器6、嵌入式工控机7。合理选择各个部件的型号规格，使其既满足便携性要求，又满足性能要求。根据各个部件的外观结构、重量及相互连接关系，确定了仪器内部整体布局为上下结构，并且确保重心在仪器中间位置。红外相机8和镜头9放在最上面，电池10和电池充电器6放在最下面，嵌入式工控机7放在中间。

根据各个部件的特点和外形设计仪器的主要承力框架，如图2所示。本实施例中，仪器的主要的承力件包括底板1、固定架2、Z形连接板3、支撑板4、把手5。其中，Z形连接板3通过其Z形底边的下板部分固定在底板上，支撑板4在竖板部分的左侧安装在Z形连接板3的上板部分和底板1之间，是对整体框架进行加固处理的关键零件，可以增大仪器承力框架的刚度和强度，防止Z形连接板3变形，同时也可以作为绑线架。电池充电器6固定安装在底板1上，嵌入式工控机7放置在电池充电器6上，并固定在Z形连接板3的竖板部分上。红外相机8配置在嵌入式工控机7上，红外相机8与镜头9经由Z形连接板3的竖板部分通过卡扣连接，固定架2在竖板部分的右侧固定在底板1上，将镜头9固定安装在固定架2上，然后将其整体通过固定架2装在底板1上，最后将红外相机通过胶垫11固定在Z形连板上板部分的下表面上。电池10放置在底板上，通过固定架2可靠紧固。把手5装在Z形连接板的上板部分的上表面上，可以利用把手提起整个仪器，根据整个仪器的重心位置确定把手安装位置。通过合理分布各个部件的位置，可使整个仪器的重心位于底板1的中心位置。

整个仪器可以利用壳体罩住，壳体固定在底板1上，把手5穿过壳体露于外部，在搬运过程中，壳体不受力。

在设计仪器外壳时，只需将嵌入式工控机开关漏出来。其余接口，如视频接口、USB接口、电池充电器接口等，可以用延长线引到外壳上。电池电量显示器也可以安装在外壳上，用于显示电池电量。

如图4所示，便携式激光光斑检测仪与本地显示器12。红外相机8与9镜头连接，用于采集激光光斑图像；红外相机8将采集的图像传输到所述工控机7中进行处理和存储；所述本地显示器12连接所述工控机7作为人机交互界面，用于显示光斑图像；光斑图像传输可以采用有线传输，实现现场检测，也可采用无线传输实现远程操控与检测。

本发明的实施例中采用InGaAs红外相机，可以检测到红外激光器照射到靶面的激光光斑，也可以采用可见光相机或紫外相机；镜头采用变焦镜头，使得仪器能在较远的距离看清整个靶面。计算机与仪器之间通过网线通讯，红外相机采集的光斑图像通过网线传输到嵌入式工控机中进行处理和存储。嵌入式工控机外接显示器作为人机交互界面，显示光斑图像。显示器可以采用头戴式显示器，可以避免外场使用时强光的干扰。电池采用大容量锂电池，为仪器各个部件提供电能，充电器可为锂电池快速充电。锂电池带有电量显示器，确保外场试验中能够准确预测仪器保障时间。

在本实施例中，激光光斑检测仪各个部件集成在一起，结构紧凑，便携性好，能很好地适应外场工作环境，大大减少了试验人员的工作量。在实际使用时，仪器放置在带有云台的三脚架上，通过调节镜头姿态，可找到光斑检测最佳图像。

仪器与远程计算机也可以通过无线传输通讯，可以实现异地远程监控，可以将图像数据传给1号无线传输设备，1号无线传输设备将数据传输给2号无线传输设备，2号无线传输设备将信号传给所述远程计算机，反之亦然。在无中继的情况下，使用图传电台作为无线传输设备时，传输距离能达到几十公里。如果需要传输更远距离，可以通过卫星中继或者其他中继方式实现。