[发明专利]一种真视红外工业内窥镜及其取像方法

说明书

本发明提供了一种真视红外工业内窥镜及其取像方法，内窥镜包括外壳保护单元，该外壳保护单元包括壳体以及与壳体后端连接的电器组件箱，壳体内腔设置有双取像‑成像单元，双取像‑成像单元包括有至少两个取像‑成像子单元，取像‑成像子单元包括有分光器、取像镜头、红外成像管以及可见光成像管；电器组件箱内设置有通信模块以及分别与双取像‑成像单元、通信模块电连接的电源，通信模块通过通信总线分别与双取像‑成像单元通信、上位机连接，电源通过电源总线与双取像‑成像单元电连接，解决了高温、高压、高粉尘、密闭无光的恶劣环境中，获取清晰的工业炉窑内部图像，获取并利用景深信息进行三维重构的难题。

技术领域

本发明涉及光电子与红外成像技术领域，具体涉及一种真视红外工业内窥镜及其取像方法。

背景技术

加热或熔化金属的装置称为工业炉；加热或熔化非金属的装置称为窑炉。工业炉和窑炉通称工业炉窑，主要是指那些利用燃烧反应进行热利用的装置。工业炉窑是一个巨大的密闭反应容器，其内部复杂的生产反应过程及内部工况，都无法直接观测和有效测量，由于这种全封闭性，有效信息的缺失无法为其生产控制提供有效的指导。长期以来，工业炉窑控制完全依耐于炉长和工长的经验，而其运行过程中绝大多数关键参数检测也依耐于人工的经验估计。缺乏关键参数在线检测装置是造成其过度依耐人工的根本原因之一。而工业炉窑内部的高温、高压、高粉尘、密闭无光的恶劣环境，是造成检测设备难于对关键参数进行检测、难于进行三维重构的重要原因。因此设计一种可以克服炉内高温、高压、高粉尘、密闭无光的恶劣环境，获取清晰的工业炉窑内部图像，获取其中温度信息，获取并利用景深信息进行三维重构的在线监测设备具有重要意义。

公开号为CN104257341A的发明专利公开了一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，其工作原理是利用分色板透过中波红外光束形成后续红外支路，同时反射可见光束形成可见光支路。红外支路上利用场镜和二次成像镜组进行红外光束传导，并利用红外相机进行像面接受。可见光支路上利用成像透镜组进行可见光光束传导，并利用定制的可见光CCD进行成像。但是这种设计，本质上只是通用的光路设计，没有针对高炉特殊的环境设计相应的保护措施，无法在内部环境恶劣的高炉上使用。

公开号为CN103605204A的发明专利公开了一种平行低光损背光高温工业内窥镜。为了使设备能耐高温，其成像系统是由处在高温中的前端光学目镜，中部导像光纤束和导光结构，以及处于低温的后端成像芯片组成。该设备也利用主动背光使其适应工业炉窑高粉尘的环境。但是，只利用可见光无法完全避免工业炉窑高粉尘的影响，在粉尘特别高的情况下，设备依然会拍不了图像；只利用双螺旋的水冷结构，水冷效果不佳、设备的散热效果也不好，这样会导致设备的使用寿命大大缩短；该设备拍到的图像只是二维图像，无法利用其进行三维重构。

公开号为CN 201600497U的实用新型专利是一种双摄像头工业内窥镜，其利用上壳体和下壳体分别开孔，各放置一个摄像头。该设备可以同时拍摄两个方向的图像，但是其只能单独观察前方和侧方两个方向的景象；且前方只有一个摄像头，无法扩充前方视野，且不能进行双目立体成像。

发明内容

本发明提供了一种真视红外工业内窥镜，解决了在高温、高压、高粉尘、密闭无光的恶劣环境中，获取清晰的工业炉窑内部图像，获取其中温度信息，获取并利用景深信息进行三维重构的难题。

本发明的技术方案如下：

一种真视红外工业内窥镜，包括有外壳保护单元，该外壳保护单元包括有壳体以及与壳体后端连接的电器组件箱，壳体内腔设置有双取像-成像单元，双取像-成像单元包括有至少两个取像-成像子单元，取像-成像子单元包括有设置在壳体内腔中部的分光器、设置在壳体内腔前端部且与分光器前端通过导像纤维连接的取像镜头、设置在壳体内腔后端部且与分光器后端的出光口Ⅰ连通的红外成像管以及设置在壳体内腔后端部且与分光器后端的出光口Ⅱ连接的可见光成像管。