[发明专利]一种镜头隔热冷却及温度控制装置

说明书

技术领域

本发明属于高温物体测量领域，特别涉及一种高温环境下镜头隔热、冷却及温度控制装置。

背景技术

大型高温锻件几何尺寸在线精确测量是实现大型锻件高效、精确加工的重要保障。双目视觉测量系统具有结构简单，测量速度快，测量精度较高等优点，常用于大型锻件的尺寸测量。通常锻件现场的高温锻件均伴有强烈的热辐射，而测量系统镜头表面材质的吸收率较高，在此环境工作时会吸收锻件辐射出的大量电磁波导致镜头温度迅速升高；同时相机长时间工作时内部发热量较大，这部分热量会直接传导给镜头，使镜头处于一个不均匀的温度场中，导致镜筒和镜片等部件温度变化不均匀。镜筒受热膨胀后，对镜头成像质量产生的主要影响是离焦，而镜片产生的主要影响除离焦外还有球差、倾斜、彗差、畸变和象散。其中离焦和畸变直接导致视觉测量系统内参数发生改变，导致原有的标定结果无法应用于现场的测量，因此需要在测量时需要不断校正测量系统内参数，测量系统鲁棒性变差；其他像差会造成镜头成像质量的下降，导致拍摄的图片中特征信息的提取误差增大。因此在高温环境下，需要保证双目视觉测量系统中的镜头在温度稳定的环境下工作，从而消除镜头温度变化对测量系统造成的影响。

公开号为CN101303442A的发明专利《具有温度补偿机构的镜头模组》通过在镜头内部内置一个连接于镜筒与镜座之间的补偿片，并利用补偿片的膨胀变形效应达到对镜头模组进行温度补偿的目的。公开号为CN102375224A的发明专利《变焦镜头与其温度补偿方法》原理与鸿富锦公司类似，也是通过将一个补偿片内置于变焦镜头中，根据温度以补偿镜片沿着光轴进行位移以补偿焦距偏差。

目前常见的几种镜头温度补偿的方法主要是解决镜头温升造成的焦距变化，并没有考虑镜头温度不均匀对成像质量的影响。而且上述补偿方法均通过在镜头内部内置补偿镜片实现温度补偿，不易通过后期改造的方法实现，因此需要一种新的温度补偿机构解决上述问题。

发明内容

本发明主要解决的技术难题是在大型锻件几何尺寸在线测量过程中，针对摄像机镜头在高温锻造现场受热变形后导致测量系统精度下降，鲁棒性变差的问题，发明了一种高温环境中镜头隔热、冷却及温度控制装置，该装置由隔热部分和冷却及温度控制部分组成。隔热部分由高反射率金属箔片和低热导率隔热罩组成，隔绝了镜头与外部高温环境的热量交换。冷却及温度控制部分采用温度传感器实时测量镜头表面的温度并将测量结果反馈给温度控制器，温度控制器根据镜头温差大小实时调整冷却风扇的工作状态，实现镜头温度的实时控制。

本发明采用的技术方案为：一种镜头隔热冷却及温度控制装置，其特征在于，采用被动隔热装置与主动冷却装置相结合的方式进行温度控制；

所述的被动隔热装置由滤波片2、转接口3、转接口连接螺钉4、隔热罩5、金属箔片6组成；镜头7和CCD相机9通过相机连接螺钉11安装在隔热罩5内的底座10上，底座10粘接在隔热罩5下表面，在隔热罩5的外表面粘贴一层金属箔片6，滤波片2粘贴在转接口3上，转接口3通过转接口连接螺钉4安装在隔热罩5前端；

所述的主动冷却装置由贴片式温度传感器8、风扇连接螺钉12、冷却风扇13、温度控制器14、信号线15、控制线16组成；在镜头7表面粘贴多个贴片式温度传感器8，贴片式温度传感器8与温度控制器14通过信号线15相连，冷却风扇13通过风扇连接螺钉12安装在隔热罩5后端，温度控制器14与冷却风扇13通过控制线16相连。

本发明的显著效果是:该装置不仅可以显著地降低高温热辐射及相机发热对镜头造成的热影响，而且可以通过温度控制部分保证镜头在稳定的温度下工作。消除了镜头由温度变化带来的影响，不仅有效地保证了系统的测量精度不会下降，而且还提高了测量系统的鲁棒性，确保测量系统可以在高温恶劣工况下长时间稳定运行。

附图说明

图1是镜头隔热冷却及温度控制装置的工作示意图，其中：1-高温锻件，a-辐射电磁波，b-反射电磁波，c-冷却空气进气口。

图2是镜头隔热冷却及温度控制装置图，其中：2-滤波片，3-转接口，4-转接口连接螺钉，5-隔热罩，6-金属箔片，7-镜头，8-贴片式温度传感器，9-CCD相机，10-底座，11-相机连接螺钉，12-风扇连接螺钉，13-冷却风扇，14-温度控制器，15-信号线，16-控制线。

具体实施方案

结合附图详细说明本发明的具体实施方式：