一种挡片切换机构及热成像设备的制作方法

本发明涉及热成像技术领域，特别涉及一种挡片切换机构及热成像设备。

背景技术：

热成像设备是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形，生成红外热像图的成像设备。热成像设备的探测器在其工作过程中，随着邻近的电子元件产生的热量或容器温度的变化，或视野中的目标本身辐射热量的变化，探测器的增益和标准值将发生固有的漂移而偏离稳定区，导致图像不均匀。为了校正探测器的不均匀性，目前通常在探测器前方安装有挡片切换机构，挡片切换机构中包括一个可相对于探测器运动的挡片，在挡片运动到工作位置时位于探测器的前方，可阻隔来自目标的所有入射能量，并且可以相对于一个固定的热源对探测器进行温度标定，温度标定的时间间隔为几秒钟到几分钟。

目前一种常用的挡片切换机构采用直流电机和减速机构驱动挡片运动，由于直流电机的行程不能精准控制，在直流电机驱动挡片运动到工作位置时，为使挡片停留在工作位置，挡片切换机构中需要设置一个限位结构，当挡片运动到工作位置时，限位结构与挡片接触从而阻止挡片的进一步运动。但是，在挡片每次与限位结构接触的过程中会产生冲击并传递到减速机构上，频繁的冲击会导致减速机构的使用寿命缩短，降低了挡片切换机构的使用可靠性，进而降低了热成像设备的使用可靠性。

技术实现要素：

本发明提供了一种挡片切换机构及热成像设备，用以解决现有技术中的挡片切换机构由于其减速机构的冲击问题导致挡片切换机构的使用可靠性降低、进而导致热成像设备的使用可靠性降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种挡片切换机构，用于热成像设备，包括机架、挡片、驱动拨杆、弹性复位件和驱动电机，其中：

所述挡片包括挡片本体和与所述挡片本体固定连接的连接柄，所述连接柄活动安装于所述机架，并可绕第一旋转轴转动；所述驱动拨杆活动安装于所述机架，并可绕第二旋转轴转动，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴平行；所述挡片本体的转动路径上具有初始位置和标定位置，所述驱动拨杆的转动路径上具有第一工作位置和第二工作位置；

所述弹性复位件与所述挡片的连接柄连接，并为所述连接柄提供使所述挡片本体由所述标定位置向所述初始位置转动的弹性力；所述驱动电机与所述驱动拨杆传动连接；

在所述驱动拨杆被所述驱动电机驱动、并由第一工作位置向第二工作位置转动时，所述驱动拨杆与所述挡片的连接柄接触并推动所述连接柄转动，以使所述挡片本体由初始位置转动到标定位置；在所述驱动拨杆被所述驱动电机驱动、并由第二工作位置向第一工作位置转动时，所述连接柄在所述弹性力的作用下转动，以使所述挡片本体由标定位置转动到初始位置；在所述挡片本体位于所述标定位置时，所述连接柄对所述驱动拨杆的压力指向所述第二旋转轴。

本发明提供的挡片切换机构中，挡片和驱动拨杆均活动安装于机架，且挡片可绕第一旋转轴转动，驱动拨杆可绕第二旋转轴转动，驱动电机可带动驱动拨杆转动，使驱动拨杆推动挡片的连接柄转动，并使挡片本体由初始位置向标定位置转动，在挡片本体位于标定位置时，由于连接柄对驱动拨杆的压力指向第二旋转轴，则连接柄形成自锁，挡片本体在不受力时其位置可保持固定，因此，在本发明提供的挡片切换机构中不需设置用于使挡片本体保持在标定位置的限位机构，可减少挡片在转动过程中产生的冲击，改善了由于冲击问题导致挡片切换机构的使用可靠性降低、进而导致热成像设备的使用可靠性降低的问题。

可选地，所述连接柄上设有圆弧形凹陷部，在所述挡片本体运动到所述标定位置时，所述圆弧形凹陷部的圆心与所述第二旋转轴重合，且所述驱动拨杆与所述圆弧凹陷部相切。

进一步地，所述圆弧形凹陷部的圆心角为30°-120°。

进一步地，所述圆弧形凹陷区靠近所述连接柄上与所述机架连接的一端。

可选地，所述驱动拨杆包括拨杆本体和与所述拨杆本体固定连接的第一齿轮，所述驱动电机的驱动轴上固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合。

进一步地，所述第一齿轮的轴线与所述第二齿轮的轴线垂直。

进一步地，所述第一齿轮为冠齿轮，所述第二齿轮为圆柱齿轮；或，所述第一齿轮为锥齿轮，所述第二齿轮为锥齿轮。

进一步地，当所述第一齿轮为冠齿轮时，所述冠齿轮为不完全齿轮。

可选地，所述弹性复位件为扭力弹簧。

本发明还提供了一种热成像设备，包括红外探测器和上述技术方案提供的挡片切换机构，所述挡片切换机构中的挡片与所述红外探测器的检测端的入光方向垂直，且所述挡片由所述初始位置运动至所述标定位置时遮挡所述红外探测器的检测端。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种挡片切换机构的结构示意图；

图2是图1所示的挡片切换机构的爆炸结构示意图；

图3是图1所示的挡片切换机构的工作原理示意图；

图4是图1所示的挡片切换机构的工作原理示意图。

附图标记：

01、02，螺钉；10，机架；20，挡片；21，挡片本体；22，连接柄；

221，圆弧形凹陷部；30，驱动拨杆；31，拨杆本体；32，第一齿轮；

40，弹性复位件；50，驱动电机；51，第二齿轮；

100，第一旋转轴；200，第二旋转轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种挡片切换机构，用于热成像设备，该挡片切换机构包括机架10、挡片20、驱动拨杆30、弹性复位件40和驱动电机50。

结合图2所示，挡片20包括挡片本体21和与挡片本体21固定连接的连接柄22，连接柄22活动安装于机架10，并可绕第一旋转轴100转动；具体地，如图2所示，挡片20的连接柄22通过螺钉01安装于机架10上。

驱动拨杆30活动安装于机架10，并可绕第二旋转轴200转动，第一旋转轴100和第二旋转轴200平行；具体地，如图2所示，驱动拨杆30包括拨杆本体31，拨杆本体31为圆柱形结构，驱动拨杆30通过螺钉02安装于机架10上。具体实施中，机架10可为一个独立结构，也可与热成像设备为一体式结构。

结合图3和图4所示，挡片本体21的转动路径上具有初始位置和标定位置，图3所示的挡片20处于初始位置，图4所示的挡片20处于标定位置；驱动拨杆30的转动路径上具有第一工作位置和第二工作位置，图3所示的驱动拨杆30处于第一工作位置，图4所示的驱动拨杆30处于第二工作位置。

继续参见图2所示，弹性复位件40与挡片20的连接柄22连接，并为连接柄22提供使挡片本体21由标定位置向初始位置转动的弹性力；具体地，弹性复位件40为扭力弹簧，扭力弹簧的一端与机架10固定连接，另一端与连接柄22固定连接。

驱动电机50与驱动拨杆30传动连接，驱动拨杆30可在驱动电机50的驱动下绕第二旋转轴200转动。

结合图3和图4所示，在驱动拨杆30被驱动电机50驱动、并沿图3所示的a箭头方向转动，以由图3所示的第一工作位置转动到图4所示的第二工作位置时，此时驱动拨杆30与挡片20的连接柄22接触并推动连接柄22转动，以使挡片本体21沿图3所示的b箭头方向转动，并由图3所示的初始位置转动到图4所示的标定位置，在此过程中，由于连接柄22受到弹性复位件40的弹性力作用，连接柄22与驱动拨杆30之间保持接触；

在驱动拨杆30被驱动电机50驱动、并沿图3所示的a箭头方向转动，以由图4所示的第二工作位置向图3所示的第一工作位置转动时，连接柄22在弹性力的作用下沿图3所示的b箭头方向转动，以使挡片本体21由图4所示的标定位置转动到图3所示的初始位置。

通过驱动拨杆30和弹性复位件40的驱动，使挡片本体21在初始位置和标定位置之间进行切换，即可实现安装有该挡片切换机构的热成像设备的热成像功能和温度标定功能。

为了减少挡片本体21在初始位置和标定位置之间切换时造成的冲击问题，本发明实施例提供的挡片切换机构中未设有现有技术中用于使挡片本体21保持在标定位置的限位结构，而是采用自锁原理使挡片本体21保持在其标定位置，具体原理为在挡片本体21位于标定位置时，连接柄22对驱动拨杆30的压力指向第二旋转轴200，则可使连接柄22形成自锁，且在受力时不易脱离标定位置。一种具体实施方式中，连接柄22的自锁可采用图4所示结构实现，具体地，连接柄22上设有圆弧形凹陷部221，在挡片本体21运动到标定位置时，如图4所示，圆弧形凹陷部221的圆心与第二旋转轴200重合，且驱动拨杆30与圆弧凹陷部221相切，则驱动拨杆30在圆弧形凹陷部221内运动到任意位置时，连接柄22对驱动拨杆30的压力f均指向第二旋转轴200，使得驱动拨杆30不会由于连接柄22的压力而发生转动，进而使连接柄22保持在标定位置上，并可使挡片本体21的位置保持固定。因此，本发明提供的挡片切换机构中不需设置用于使挡片本体21保持在标定位置的限位机构，可减少挡片20在转动过程中产生的冲击，改善了由于冲击问题导致挡片切换机构的使用可靠性降低、进而导致热成像设备的使用可靠性降低的问题。另外，现有技术中，由于在探测器重新进行温度标定时，挡片20需要在工作位置停留一段时间，为使挡片20保持在工作位置，需要在温度标定过程中对直流电机持续通电，直流电机在此过程中处于堵转状态，还会导致直流电机的使用寿命缩短。而本发明实施例提供的挡片切换机构中，由于挡片本体21运动到标定位置时通过自锁保持位置固定，因此在标定过程中不需要对挡片本体21施加外力，驱动电机50此时可停止工作，改善了由于电机堵转导致的电机使用寿命下降的问题。在标定过程结束后使驱动电机50带动驱动拨杆30转动出圆弧形凹陷部221内，即可使挡片本体21解除自锁。

具体实施中，圆弧形凹陷部221的圆心角可根据驱动拨杆30的拨杆本体31的直径进行设置，一种具体实施方式中，圆弧形凹陷部221的圆心角为30°-120°，具体例如30°、45°、60°、90°、120°，在圆弧形凹陷部221的圆心角越大时，驱动拨杆30与挡片20之间的形成的冲击越小。圆弧形凹陷部221在连接柄22上的的位置需根据挡片本体21的标定位置进行设置，具体地，本实施例中如图3和图4所示，圆弧形凹陷区靠近连接柄22上与机架10连接的一端。

为提高驱动电机50的输出扭矩和上电控制余量，驱动电机50和驱动拨杆30之间采用减速机构进行传动连接，一种具体实施方式中，参见图2所示，驱动拨杆30还包括与拨杆本体31固定连接的第一齿轮32，驱动电机50的驱动轴上固定连接有第二齿轮51，第一齿轮32和第二齿轮51啮合，以形成一个减速机构，从而可提高驱动电机50的输出扭矩和上电控制余量。

为减小挡片切换机构的体积，一种具体实施方式中，参见图2所示，第一齿轮32的轴线与第二齿轮51的轴线垂直，可减小驱动电机50的空间占用，进而减小挡片切换机构的体积。

具体实施中，在第一齿轮32的轴线与第二齿轮51的轴线垂直时，参见图2所示，第一齿轮32为冠齿轮，第二齿轮51为圆柱齿轮，则第一齿轮32和第二齿轮51的轴线互相垂直时可保证两个齿轮的啮合，且由于驱动拨杆30不需要做整圈的圆周运动，则当第一齿轮32为冠齿轮时，冠齿轮为不完全齿轮，可进一步减小第一齿轮32的空间占用。在其他实施方式中，第一齿轮32和第二齿轮51还可均为锥齿轮，以实现第一齿轮32和第二齿轮51的轴线互相垂直时两个齿轮的啮合。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种热成像设备，包括红外探测器和上述实施例提供的挡片切换机构，挡片切换机构中的挡片与红外探测器的检测端的入光方向垂直，且挡片由初始位置运动至标定位置时遮挡红外探测器的检测端。当红外探测器的检测端被挡片遮挡时，可阻隔来自检测目标的所有入射能量，使红外探测器相对于一个固定的热源进行温度标定，进而校正红外探测器的不均匀性。一种具体实施方式中，挡片切换机构可安装于红外探测器的检测端所在的一侧。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。