一种航天红外相机非均匀校正快门及航天红外相机

1.本实用新型属于光学元件及对应仪器，具体涉及一种航天红外相机非均匀校正快门及航天红外相机。


背景技术：

2.受材料和工艺水平等限制，红外成像系统各探测单元响应的非均匀性程度较大，各探测单元响应特性曲线随工作温度的变化差异也较大，导致红外成像系统得到的图像存在非均匀性，影响红外成像系统的实际使用。除此之外，红外图像的非均匀性还容易受到温度的影响，导致红外成像质量降低。因此，对图像进行非均匀校正，尽可能消除红外图像非均匀性的影响，是红外成像的重要环节。
3.近年来，一些红外无快门校正算法被提出，用以提高红外图像的质量，但此类算法一般只考虑焦平面温度变化对图像质量的影响，因此，并没有取得令人满意的校正效果。所以校正快门依然有其存在的必要性。但是，现有的校正快门普遍存在体积大、功耗大、抗力学冲击能力弱的问题，还会短暂中断成像过程。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有红外成像系统中的校正快门体积大、功耗大、抗力学冲击能力弱，还会短暂中断成像过程的技术问题，提供一种航天红外相机非均匀校正快门及航天红外相机。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种航天红外相机非均匀校正快门，其特殊之处在于，包括快门支架、电机、连杆和检测组件；
7.所述快门支架上设有直线导轨；
8.所述电机安装在快门支架上，电机的输出端上安装有转盘，用于通过电机驱动转盘转动；
9.所述连杆一端与转盘铰接，另一端铰接叶片，连杆的轴线与转盘的旋转轴线相垂直；所述叶片上设有滑块，滑块与直线导轨相适配；
10.所述检测组件包括安装在快门支架上的两个检测件，以及安装在叶片上的被检测件，两个检测件分别设置在被检测件移动方向的两端，且两个检测件均与电机电连接，用于根据叶片的移动位置控制电机工作状态。
11.进一步地，所述检测件为霍尔器件，被检测件为磁钢。
12.进一步地，还包括安装在快门支架上的温度传感器；
13.所述温度传感器的检测端与叶片相连，用于检测叶片的温度。
14.进一步地，所述叶片呈矩形状，所述滑块和所述直线导轨均设置有两个；
15.两个所述滑块分别位于叶片长边方向的两端，两个所述直线导轨平行设置在快门支架两端的相应位置，连杆与叶片的连接处位于叶片长边方向的中部。
16.进一步地，所述连杆与转盘通过连杆螺栓铰接，所述连杆与叶片通过连杆螺栓铰接；
17.连杆与连杆螺栓之间的配合间隙为0.02mm
±
0.005mm。
18.进一步地，所述电机为步进电机。
19.进一步地，还包括控制单元和驱动器；
20.所述控制单元的输入端分别连接两个检测件，输出端与驱动器的输入端相连，驱动器的输出端与电机相连，用于使控制单元根据检测件的检测结果，通过驱动器控制电机的工作状态。
21.本实用新型还提供了一种航天红外相机，其特殊之处在于，包括上述航天红外相机非均匀校正快门，以及红外镜头；
22.所述航天红外相机非均匀校正快门中的叶片设置在红外镜头前端，用于遮挡或露出红外镜头。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
24.1.本实用新型航天红外相机非均匀校正快门，通过电机驱动转盘转动，连杆与转盘的旋转轴线相垂直，转盘转动的同时，能够带动连杆运动，滑块与直线导轨相适配，使与连杆相连的叶片能够在直线导轨限制下同步进行直线运动，叶片的直线运动使叶片遮挡或露出红外相机的红外镜头，形成一种体积小且功耗小的校正快门，当叶片运动露出红外镜头时，红外相机通过红外镜头持续采集图像，不会中断成像过程，当叶片运动遮挡红外镜头时，红外相机进行持续校正。整体结构简单，零件数量少，快门中叶片位置切换快，加工成本较低，同时，装配要求也较低，推广应用中生产效率较高。
25.2.本实用新型中设置了检测组件，当检测件检测到被检测件时，说明叶片处于遮挡红外镜头或露出红外镜头的状态，电机停止驱动转盘转动，相应的叶片也不再运动，快门工作状态更加准确。另外，通过调整检测组件，可使快门遮挡视场范围能够根据光路要求进行调整，适用范围广。
26.3.本实用新型的结构对力、热和电磁等环境适应性好，使用安全可靠，稳定性高。
27.4.本实用新型中检测件采用霍尔器件，被检测件为磁钢，检测稳定性好且检测精度较高。
28.5.本实用新型中设置有用于检测叶片温度的温度传感器，能够在标定过程中实时采集叶片的温度。
29.6.本实用新型中连杆和连杆螺栓之间的配合间隙控制在0.02mm
±
0.005mm，能够使运动更顺畅。
30.7.本实用新型中还设置了控制单元和驱动器，控制单元接收两个检测件的输出，即可判断叶片的位置，并据此控制电机工作状态。
31.8.本实用新型基于上述航天红外相机非均匀校正快门，还提供了一种带有该快门的航天红外相机，兼具了上述快门的所有优势。
附图说明
32.图1为本实用新型航天红外相机非均匀校正快门实施例的结构示意图（未示出控制单元和驱动器）；
33.图2为图1的a-a剖视图；
34.图3为本实用新型航天红外相机非均匀校正快门中控制单元的连接示意图。
35.其中，1-快门支架、2-电机、3-直线导轨、4-转盘、5-叶片、6-连杆、7-滑块、801-检测件、802-被检测件、9-温度传感器、10-控制单元、11-驱动器、12-连杆螺栓。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本实用新型的限制。
37.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种航天红外相机非均匀校正快门，覆盖范围大、占用空间小、运行稳定。如下是本实用新型一个优选的实施例，用以对本实用新型的结构进行说明。
38.一种航天红外相机非均匀校正快门，包括快门支架1、电机2、连杆6和检测组件，快门支架1上设有两个相互平行的直线导轨3。电机2安装在快门支架1上，一般采用步进电机，可根据实际需要进行调整，电机2的输出端上安装有转盘4，转盘4通过轴承安装在快门支架1上，通过电机2能够驱动转盘4转动，连杆6一端通过连杆螺栓12与转盘4铰接，连杆6与连杆螺栓12的配合间隙一般控制在0.02mm
±
0.005mm，连杆6与转盘4的连接处位于转盘4外沿，连杆6的轴线与转盘4的旋转轴线相垂直，连杆6另一端通过连杆螺栓12铰接叶片5，连杆6与连杆螺栓12的配合间隙一般控制在0.02mm
±
0.005mm，叶片5呈矩形状，叶片5长边方向的两端各设有一个滑块7，两个滑块7分别与两个直线导轨3相适配，连杆6与叶片5的连接处位于叶片5长边方向的中部，使叶片5的运行更加稳定。电机2工作时，电机2驱动转盘4转动，随着转盘4的转动，带动连杆6运动，同时，带动叶片5沿直线导轨3上下直线运动。检测组件包括安装在快门支架1上的两个检测件801，以及安装在叶片5上的被检测件802，两个检测件801均与被检测件802相适配，一个检测件801位于上方，另一个位于下方，作为一种优选方案，检测件801采用霍尔器件，被检测件802采用磁钢，当磁钢随叶片5运动至位于上方的霍尔器件时，表明叶片5已运行至最高处，此时，快门的叶片5处于遮挡红外镜头的位置，使红外相机可进行非均匀校正，当磁钢随叶片5运动至位于下方的霍尔器件时，表明叶片5已运行至最低处，此时，快门的叶片5处于打开位置，是红外相机可进行正常拍摄，叶片5位于最高处和最低处之间的过渡阶段时，快门的叶片5在运动过程中。两个检测件801均与电机2电连接，当叶片5运行至最高处或最低处时，电机2停止工作。在本实用新型的其他实施例中，检测件801和被检测件802还可以采用其他相互配合的检测方式，如其他方式的接近开关等。
39.本实用新型结构紧凑，在保证运行平稳的情况下，还能做到小体积，实际加工，并通过运行验证，整个快门的尺寸可达：长32.8mm
×
宽97mm
×
高56mm，含电机2重量可不超过220g。
40.作为一种优选方案，可以在快门支架1上安装温度传感器9，温度传感器9的检测端与叶片5相连，用于实时检测叶片5的温度，在进行标定时，能够实时获取叶片5的温度数据。
41.如图3，为了对叶片5的运动进行更好的控制，本实用新型还提供了一种较为简便的控制方式，包括控制单元10和驱动器11。控制单元10的输入端分别连接两个检测件801，通过两个霍尔器件采集位置信息，输出端与驱动器11的输入端相连，驱动器11的输出端与电机2相连，控制单元10根据检测件801的检测结果通过驱动器11控制电机2的工作状态。
42.基于上述航天红外相机非均匀校正快门，本实用新型还提出了一种航天红外相机，包括上述航天红外相机非均匀校正快门和红外镜头，具体工作原理如下：
43.霍尔器件采集的位置信息，通过控制单元10，控制单元10可直接采用fpga模块进行逻辑运算，并根据运算结果控制驱动器11，对电机2进行反馈控制。航天红外相机需要执行校正时，先驱动电机2，使叶片5升起，当叶片5达到最高位置时，叶片5上的磁钢靠近高位的霍尔器件，高位的霍尔器件输出电压将变为0，控制单元10检测到高位的霍尔器件输出电压为0后，确定叶片5已经升起至高位，电机2停止工作，航天红外相机可以开始执行快门校正的后续操作。
44.当快门校正操作完成后，控制单元10通过驱动器11驱动电机2继续转动，使得叶片5从最高位置开始下降。当叶片5达到最低位置时，叶片5上的磁钢靠近低位的霍尔器件，低位的霍尔器件输出电压将变为0，控制器检测到低位的霍尔器件输出电压为0后，确定叶片5已经下降至最低处，电机2停止工作，航天红外相机可以开始进行正常的图像采集输出。
45.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。