[发明专利]基于偏振探测的金属物表面冰雪探测装置及方法

权利要求书

1.基于偏振探测的金属物表面冰雪探测装置，包括装置外壳（26）和装置升降平台（27），所述装置外壳（26）具有出射光学窗口（14）和入射光学窗口（23），所述装置升降平台（27）装配在装置外壳（26）下方，其特征在于，还包括激光发射系统（1）、偏振探测图像接收系统（2）、旋转控制系统（3）、偏振图像处理系统（4）和偏振图像显示系统（5），其中激光发射系统（1）、偏振探测图像接收系统（2）、旋转控制系统（3）和偏振图像处理系统（4）设置在装置外壳（26）内部，偏振图像显示系统（5）固定安装在装置外壳（26）的外壁上；所述激光发射系统（1）包括沿着光的传播方向依次设置的激光器（6）、旋转偏振器件和扩束镜（13），激光发射系统（1）被配置为用于向金属物目标体（25）按照预设频率交替发射垂直线偏振光和圆偏振光，金属物目标体（25）的表面具有冰雪区域（24）；所述偏振探测图像接收系统（2）位于金属物目标体（25）的反射光光路上，偏振探测图像接收系统（2）包括沿金属物目标体（25）反射光光路依次布置的旋转检偏器件、成像透镜（16）和偏振相机（15），金属物目标体（25）所反射的反射光经过旋转检偏器件和成像透镜（16）后成像于偏振相机（15），偏振相机（15）用于捕获目标偏振探测图像，其中旋转检偏器件配置为按照预设频率旋转，以使目标偏振探测图像中金属物目标体（25）的金属区域呈闪烁状态而冰雪区域（24）呈长亮状态；所述旋转控制系统（3）分别与旋转偏振器件和旋转检偏器件连接，用于控制旋转偏振器件和旋转检偏器件按照预设频率同步旋转；所述偏振图像处理系统（4）的输入侧与偏振相机（15）连接，输出侧与偏振图像显示系统（5）连接，偏振图像处理系统（4）用于接收所述偏振相机（15）捕获到的目标偏振探测图像并将其显示在偏振图像显示系统（5）上。

2.根据权利要求1所述的基于偏振探测的金属物表面冰雪探测装置，其特征在于：所述旋转偏振器件包括第一1/4波片（7）、第二垂直线偏振片（8）、第一转轴（9）、第二转轴（10）、第一垂直线偏振片（11）和第二1/4波片（12），第一1/4波片（7）和第一垂直线偏振片（11）固定在第一转轴（9）上下两侧，第二垂直线偏振片（8）和第二1/4波片（12）固定在第二转轴（10）上下两侧，在旋转控制系统（3）的控制下第一转轴（9）和第二转轴（10）能够按照预设频率同步旋转，以使旋转偏振器件按照所述预设频率在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态下，沿着光的传播方向第一垂直线偏振片（11）和第二1/4波片（12）顺次置于激光器（6）出射光路上；在第二状态下，沿着光的传播方向第一1/4波片（7）和第二垂直线偏振片（8）顺次置于激光器（6）出射光路上；所述旋转检偏器件包括第三垂直线偏振片（17）、第四1/4波片（18）、第三转轴（19）、第四转轴（20）、第三1/4波片（21）和第四垂直线偏振片（22），第三垂直线偏振片（17）和第三1/4波片（21）固定在第三转轴（19）上下两侧，第四1/4波片（18）和第四垂直线偏振片（22）固定在第四转轴（20）上下两侧，在旋转控制系统（3）的控制下第三转轴（19）和第四转轴（20）能够按照预设频率同步旋转，以使旋转检偏器件按照所述预设频率在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态下，第三垂直线偏振片（17）和第四1/4波片（18）置于金属物目标体（25）的反射光光路上，且第四1/4波片（18）靠近金属物目标体（25）侧；在第二状态下，第三1/4波片（21）和第四垂直线偏振片（22）置于金属物目标体（25）的反射光光路上，且第四垂直线偏振片（22）靠近金属物目标体（25）侧。

3.根据权利要求2所述的基于偏振探测的金属物表面冰雪探测装置，其特征在于：所述旋转控制系统（3）分别与第一转轴（9）、第二转轴（10）、第三转轴（19）和第四转轴（20）连接，用于控制第一转轴（9）、第二转轴（10）、第三转轴（19）和第四转轴（20）的同步，并按照预设的频率旋转。

4.根据权利要求3所述的基于偏振探测的金属物表面冰雪探测装置，其特征在于：所述旋转控制系统（3）包括驱动电机和电机控制器，所述驱动电机的数量为四个，四个驱动电机的输出端分别与所述第一转轴（9）、第二转轴（10）、第三转轴（19）和第四转轴（20）传动连接，所述电机控制器和四个所述驱动电机电性连接，用于控制四个所述驱动电机。