具有保温防霜功能的摄像装置及系统

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种具有保温防霜功能的摄像装置及系统。

背景技术

随着摄像监测技术的发展，越来越多的行业领域引进图像测量技术，并通过各种传输途径，使人类对原来无法接近的特殊环境(如有毒、高温、高压、辐射、低温、大风速等极端环境)、想看而看不到的特殊场景(如飞行器试验状态等)的观测和分析成为可能，并进一步成为现实。

目前摄像监测技术已经成功应用到航空地面试验技术领域。设计人员除通过遥、外测参数数据获得和确定航天器飞行状态外，还可以通过布置在试验装置内的摄像监控装置来实时、清晰、直观的看到飞行器模拟件的试验状态。一般摄像装置适用于在常温(-20℃～45℃)常压环境下进行工作，地面飞行器环境模拟试验条件一般为高风速、低温(-196℃～50℃)，因此一般摄像装置镜头会出现结雾结霜、摄像头冻坏的现象，直接影响摄像装置成像效果。

当摄像装置在高风速、低温环境中工作时，首先由于温度低，摄像装置容易降温，其次高风速使摄像装置与外界的对流换热系数大，增大了摄像装置的散热，因此需要对摄像装置进行热防护。环境中空气或氮气含水量不可能做到很低，由于环境极端温度过低，摄像装置和环境之间存在温差，摄像装置镜头温度低于环境露点时就会结霜。因此亟需一种能够适用于高风速低温环境具有保温防霜功能的摄像装置，以解决高风速低温环境中摄像监测问题。

综上可知，现有的方法在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有保温防霜功能的摄像装置及系统，具有保温防霜功能，适用于高风速低温环境。

为了实现上述目的，本发明提供一种具有保温防霜功能的摄像装置，包括有：

装置腔体，其前端为摄像窗口，所述摄像窗口为双层透光玻璃结构；

摄像模块，安装于所述装置腔体内部的安装座上，且所述摄像模块设有加热单元和预设的测温点；

控温模块，与所述加热单元连接并安装在所述测温点处，用于将从所述测温点采集到的温度信息上传至处理终端，并根据所述处理终端反馈的控制指令以控制所述加热单元工作；

换气吹扫模块，设于所述装置腔体的壳体上，用于对所述装置腔体进行换气以降低所述装置腔体内的空气湿度。

可选的，所述双层透光玻璃结构包括有外层玻璃和内层玻璃，所述内层玻璃封装在所述装置腔体的前端开口处，所述外层玻璃通过玻璃支撑环与所述内层玻璃正对间隔设置。

可选的，所述玻璃支撑环设置于所述外层玻璃和所述内层玻璃的环侧面以用于将所述外层玻璃和所述内层玻璃间隔开来，且所述玻璃支撑环的侧面为间隔立柱结构。

可选的，所述外层玻璃和所述内层玻璃为高透光光学玻璃。

可选的，所述内层玻璃与所述装置腔体的前端开口之间设有用于密封隔热的聚四氟乙烯材料垫片。

可选的，还包括有用于设备安装的前端法兰，所述前端法兰设于所述摄像窗口的外端面上。

可选的，所述换气吹扫模块包括进气管路和出气管路，所述进气管路与所述装置腔体的内部导通以用于向所述装置腔体内部吹扫常温纯氮气，所述出气管路与所述装置腔体的内部导通以用于排出所述装置腔体内的废气。

可选的，所述装置腔体包括有由玻璃钢材料制成的后端盖，所述后端盖外层与所述装置腔体的内层设为防热层；和/或

所述装置腔体的外壳体由铝合金材料制成；和/或

所述装置腔体的外壳体表面粘贴有用于降低热损失的保温材料。

可选的，还包括有照明模块，所述照明模块内置于所述装置腔体内的前端区域以用于透过所述摄像窗口向外照明；和/或

所述处理终端为计算机，所述计算机通过所述装置腔体上的航插头与所述控温模块连接，以用于根据从所述控温模块接收到的温度信息，通过PID算法向所述控温模块反馈所述控制指令。

可选的，所述装置腔体为圆柱筒体结构。

本发明所述的具有保温防霜功能的摄像装置至少包括有装置腔体、摄像模块、控温模块以及换气吹扫模块，其中，装置腔体前端为摄像窗口，所述摄像窗口为双层透光玻璃结构；所述摄像模块安装于所述装置腔体内部的安装座上，且设有加热单元和预设的测温点；所述控温模块与所述加热单元连接并安装在所述测温点处，用于将从所述测温点采集到的温度信息上传至处理终端，并根据所述处理终端反馈的控制指令以控制所述加热单元工作；所述换气吹扫模块设于所述装置腔体的壳体上，用于对所述装置腔体进行换气以降低所述装置腔体内的空气湿度。借此，本发明的摄像装置具有保温防霜功能，适用于高风速低温环境。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的所述具有保温防霜功能的摄像装置的截面剖视图；

图2为本发明一实施例提供的所述具有保温防霜功能的摄像装置的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

图1～图2示出本发明一实施例提供的具有保温防霜功能的摄像装置，所述摄像装置可适应于高风速低温环境下工作，如航空地面试验环境，飞行器的高空高速飞行环境等；所述摄像装置包括有装置腔体10、摄像模块20、控温模块30以及换气吹扫模块，其中：

装置腔体10的前端为摄像窗口101，所述摄像窗口101为双层透光玻璃结构；摄像模块20安装于装置腔体10内部的安装座201上，且摄像模块20设有加热单元202和预设的测温点；控温模块30与加热单元202连接并安装在所述测温点处，用于将从所述测温点采集到的温度信息上传至处理终端，并根据所述处理终端反馈的控制指令以控制加热单元202工作；所述换气吹扫模块设于装置腔体10的壳体上，用于对装置腔体10进行换气以降低所述装置腔体10内的空气湿度。即所述摄像模块20封装于装置腔体10内，并透过该装置腔体10前端的摄像窗口101进行摄像；具体实施时，利用控温模块30在工作过程中采集摄像模块20测温点的温度信息并上传给处理终端，若处理终端判断该温度信息过低时，则会向控温模块发送控制指令以使所述控温模块30控制加热单元202进行工作，所述加热单元202工作时产生热量将摄像模块20的环境温度升高，避免了因低温引起摄像模块20故障的问题；同时，温度升高也可防止摄像模块20结霜情况发生；同时，所述换气吹扫模块能够用于排出装置腔体10内部的低温空气以防止结霜现象。

所述装置腔体10优选为圆柱筒体结构，各个功能模块紧凑合理的安装于所述装置腔体10内，从而减小所述摄像装置的体积，方便安装。摄像模块20固定安装于装置腔体10内部的安装座201上，安装座201上还设有圆弧孔结构，摄像模块20可通过安装座201的圆弧孔结构手动调节摄像镜头角度；本实施例的所述加热单元202可以是电加热片。

本实施例的双层透光玻璃结构101包括有外层玻璃和内层玻璃，所述外层玻璃和所述内层玻璃优选为高透光光学玻璃；顾名思义，所述内层玻璃贴近于装置腔体10，外侧玻璃则远离装置腔体10；具体的，所述内层玻璃封装在装置腔体10的前端开口处，外层玻璃通过玻璃支撑环102与内层玻璃正对间隔设置。由于外层玻璃与内层玻璃间隔分布，两者之间存在一定的间隔空间，则最外侧的外层玻璃将与气流直接接触，气流流速最大，内侧的内层玻璃则由于玻璃支撑环102的作用而使得内层玻璃表面的气流流速相对较小，因此内层玻璃的对流换热系数要比外层玻璃外表面的对流换热系数小，由此即可减小摄像模块20前端与外层玻璃之间的温度梯度，从而减慢散热速度。

如图示，所述玻璃支撑环102设置于所述外层玻璃和内层玻璃的环侧面以用于将所述外层玻璃和内层玻璃间隔开来，且所述玻璃支撑环的侧面为间隔立柱结构。本实施例的装置腔体10为圆柱筒体结构，所述双层透光玻璃结构101也优选为圆柱状；具体的，所述外层玻璃和内层玻璃正对的尺寸面积一致，所述玻璃支撑环102设置在外层玻璃和内层玻璃的外弧侧，用以支撑固定着外层玻璃和内层玻璃；而玻璃支撑环102外侧面的间隔立柱结构上由若干立柱间隔开来形成立柱之间的通孔，这些通孔间隔分布在玻璃支撑环102的外侧面，因此从玻璃支撑环102外侧面的通孔经过的气流要比外层玻璃外表面经过的气流要小的多，故内层玻璃的对流换热系数要比外层玻璃外表面的对流换热系数小，由此即可减小摄像模块20前端与外层玻璃之间的温度梯度，从而减慢散热速度。

可选的，所述内层玻璃与所述装置腔体10的前端开口之间设有用于密封隔热的聚四氟乙烯材料垫片，以防止热量从装置腔体10的壳体耗散出去。

本实施例还包括有用于设备安装的前端法兰103，前端法兰103设于所述摄像窗口的外端面上；如图示，所述前端法兰103为环状结构，中间开孔位置用于安装外层玻璃，且所述前端法兰103与玻璃支撑环102固定连接，连接方式可以是卡接，螺接等固定方式；前端法兰103具体用于将所述摄像装置安装固定于外部设备上，例如整个摄像装置通过该前端法兰103连接在试验设备安装位上；具体实施时，前端法兰103与外层玻璃的外表面持平，因此可做到前端法兰103与试验设备内表面平齐，从而没有逆气流台阶。

本实施例的换气吹扫模块包括进气管路401和出气管路402，所述进气管路401与装置腔体10的内部导通以用于向装置腔体10内部吹扫常温纯氮气，从而替换掉装置腔体10内的空气，所述出气管路402与装置腔体10的内部导通以用于排出装置腔体10内的废气，所述废气即为装置腔体10内因受进气管路401吹扫的常温纯氮气而受挤压排出的腔体内空气，将废气排出后即可有效降低装置腔体10内部的空气水分，以降低摄像模块20结霜的风险。

所述装置腔体10包括有玻璃钢材料制成的后端盖104，所述后端盖104外层与装置腔体10的内层设为防热层60；由于防热层60具有导热性能差，在低气压下不会开裂的特性，故而能够起到隔热保温的作用。所述换气吹扫模块具体安装于所述后端盖104外层的防热层60上。所述装置腔体10的外壳体由铝合金材料制成，优选采用低温下机械性能优异的铝合金材料加工制成。

可选的，所述装置腔体10的外壳体表面粘贴有用于降低热损失的保温材料，所述保温材料可有效减少低温下的热量损失；更好的是，所述装置腔体10的内壁上也安装有用于提供热源的加热单元，如电加热片等。

本实施例还包括有照明模块50，照明模块50内置于装置腔体10内的前端区域以用于透过所述摄像窗口101向外照明。

在一种可选的实施方式中，所述处理终端为计算机，所述计算机通过所述装置腔体上的航插头与所述控温模块连接，以用于根据从所述控温模块30接收到的温度信息，通过PID算法向所述控温模块反馈所述控制指令。

当然，在其他实施方式中，所述处理终端还可以是内置于装置腔体10中的处理模块，利用预先配置的控制逻辑规则，基于控温模块30上传的温度信息以执行相应的温度控制指令。

综上所述，本发明的所述摄像装置结构紧凑、体积小、安装过程简便、内部结构设计巧妙、可靠性高；通过双层玻璃，控温模块和防护模块相结合，配合高纯氮气吹扫，使摄像装置具有保温和防霜的功能，经过试验验证，防雾霜效果良好，成像质量清晰，满足飞行器底面试验需求，适用于高风速低温环境。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。