RU2720441C1

RU2720441C1 - Система машинного зрения с механическим отклонением луча

Info

Publication number: RU2720441C1
Application number: RU2019132439A
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Семенов; Владимир Яковлевич Савицкий
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-04-29

Abstract

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы машинного зрения с механическим отклонением луча. Система содержит прожекторы, лазеры, объектив и ПЗС-матрицу. Прожекторы закреплены в корпусе два по вертикали и два по горизонтали. В каждом прожекторе установлен вращаемый двигателем лазер, луч которого направлен на вращающееся зеркало, выполненное с возможностью углового перемещения в вертикальной плоскости. Луч лазера отражается от зеркала и при помощи собирающей линзы направляется на объект. Отраженные от объекта лучи попадают в объектив, ПЗС-матрицу и через нее - на оптический преобразователь, связанный с компьютером. Технический результат заключается в повышении качества изображения на малых и больших дальностях и обеспечении возможности видеонаблюдения. 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам машинного зрения и предназначено для получения и анализа изображений на различных дальностях.

Известен способ ночного и/или дневного наблюдения удаленного объекта, являющийся ближайшим аналогом, в котором формируют серию импульсов лазерного излучения, причем первый импульс лазерного излучения направляют на удаленный объект, принимают отраженное от удаленного объекта излучение с помощью лавинного фотодиода и определяют время Т распространения излучения от передающего канала до удаленного объекта, после чего формируют последующие импульсы лазерного излучения, направляют их на удаленный объект и с помощью приемного объектива и оптически сопряженной с ним ФПЗС-матрицы, имеющей длительность кадра Т_к, принимают отраженное от наблюдаемого удаленного объекта излучение и получают его изображение (US 5013917, опубл. 7 мая 1991 г.).

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую эффективность обнаружения и невозможность распознавания наблюдаемых оптических и оптико-электронных объектов и приборов. Это обусловлено малой информативностью процесса обнаружения наблюдаемых объектов в данном устройстве, в котором обнаружение осуществляется в единственном узком спектральном диапазоне длин волн по одному признаку - величине интенсивности отраженного импульсного лазерного излучения.

Наиболее близким по технической сущности является способ ночного и/или дневного наблюдения, включающий формирование серии из m импульсов лазерного излучения. Первый импульс длительностью ≤100 не направляют на объект и по отраженному излучению определяют время Т распространения излучения до объекта. Формируют (m-1) импульсов и с помощью приемного объектива и ФПЗС-матрицы получают изображение объекта. При этом смещают начало каждого из (m-1) лазерных импульсов от начала кадра ФПЗС-матрицы на время Т_упр.ли, а начало каждого периода накопления ФПЗС-матрицы смещают от начала кадра на время Т_упр.н. Устройство содержит в передающем канале импульсный лазер, блок питания и управления лазером и оптическую систему, в первом приемном канале -первый приемный объектив, ФПЗС-матрицу и монитор, во втором - второй приемный объектив и фотодиод, а также блок управления для управления длительностью импульсов, смещением начала импульсов и начала периода накопления ФПЗС-матрицы. Обеспечивается повышение качества изображения как в дневное, так и в ночное время, а также повышение помехозащищенности за счет применения синхронной фазовой манипуляции лазерными импульсами подсвета.

(Патент RU №2269804 С1, МПК G02B 23/12, опубл. 10.02.2006).

Недостатком предложенного способа является слабое качество получаемого видеоизображения. Наличие помех при локации в дневное время.

Целью изобретения является повышение качества изображения на малых и больших дальностях, а также обеспечение возможности видеонаблюдения.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать четыре прожектора, которые обеспечивают растр лазерного изображения. В каждом прожекторе имеется устройство для поворота лазера в пределах корпуса прожектора по горизонтали и вертикали, при этом строится растр в прямоугольной области, вписываемой в прожектор. Через собирающую линзу этот поток лазерного излучения направляется на объект. При этом учитывается дальность до объекта. При небольшой дальности до 2000 м используется максимальный растр (при максимальном угле поворота лазера). С большей дальностью растр уменьшается, но увеличивается мощность излучения. Отраженный сигнал принимается объективом передается ФПЗС-матрице, а затем через оптический преобразователь - в компьютер.

Устройство содержит прожекторы, объектив, ПЗС-матрицу, компьютер в котором два прожектора установлены по вертикали и два по горизонтали, в прожекторах излучение лазеров, установленных на подвижном основании, приводимом в движение двигателем направлено в сторону зеркала. Наклон и вращение зеркала, установленным на шаровом кронштейне, осуществляется соответствующими электроприводами.

На фиг. 1 представлена схема системы машинного зрения с механическим отклонением луча, на фиг. 2 вид спереди. Система содержит четыре прожектора с лазерами 6, объектив 1, ПЗС-матрицу 2, в которой два прожектора закреплены в корпусе по вертикали и два - по горизонтали, в каждом прожекторе установлен вращаемый двигателем 10 лазер 6 луч которого направлен на вращающееся зеркало 7, с возможным угловым перемещением в вертикальной плоскости электродвигателем 9, во вращение зеркало приводится двигателем 8, а луч лазера, отражаясь от зеркала при помощи собирающей линзы 5, направляется на объект, отраженные лучи попадают в объектив 1, ПЗС-матрицу 2 и через нее - на оптический преобразователь 3, связанный с компьютером 4.

Устройство работает следующим образом. Вращающееся зеркало 7 и лазер 6 выставляются таким образом, чтобы световой поток с прожекторов равномерно распределялся по площади сечения прожектора. Вращающееся зеркало 7 приводится во вращение двигателем 8, включается лазер 6, в результате через собирающую линзу 5 равномерный лазерный поток освещает объект. Отраженные от объекта лучи принимаются объективом 1, образуя картинку на ПЗС-матрице 2, затем видеоинформация передается в оптический преобразователь 3 и компьютер 4, электронные очки оператора.

Применение устройства позволит получать качественную картинку объекта на ближних (до 2000 м) и дальних (до 30000 м) дистанциях, а также обеспечить видеосопровождение объекта.

Claims

Система машинного зрения с механическим отклонением луча содержит прожекторы, лазеры, объектив, ПЗС-матрицу, отличающаяся тем, что прожекторы закреплены в корпусе два по вертикали и два по горизонтали, в каждом прожекторе установлен вращаемый двигателем лазер, луч которого направлен на вращающееся зеркало, с возможным угловым перемещением в вертикальной плоскости электродвигателем, во вращение зеркало приводится двигателем, а луч лазера, отражаясь от зеркала, при помощи собирающей линзы направляется на объект, отражаясь, лучи попадают в объектив, ПЗС-матрицу и через нее - на оптический преобразователь, связанный с компьютером.