本发明专利技术公开了一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，属于智能化监测领域。包括同轴排布的七片式球面透镜构成的光学镜头，通过选用四种光学玻璃材料并优化各个球面透镜的光焦度分配以实现成像传感器系统像差的均衡校正，获得大视场下具有接近衍射极限的成像性能。本发明专利技术通过可见光与近红外波段的共孔径共焦设计实现在大视场下对公路隧道现场施工场景的全天时高清成像监测。施工场景的全天时高清成像监测。施工场景的全天时高清成像监测。
【技术实现步骤摘要】
一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器
[0001]本专利技术涉及智能化监测
，更具体的说是涉及一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器。
技术介绍
[0002]公路隧道具有节约土地资源、改善路网等方面的优点，已经成为公路建设的关键部分。目前，中国是世界上公路隧道最多的国家，随着我国经济的快速发展，公路隧道的建设项目与日俱增。另一方面，由于公路隧道的特殊性，使得其施工环境存在视线差、结构封闭、空间狭窄等方面的特点，导致公路隧道安全施工的问题显得越来越突出，现场施工监测已成为公路隧道安全施工作业的重要课题。
[0003]公路隧道工程由于施工环境特殊、施工工艺复杂、专业性较强，施工环境危险系数较大，而易出现不同类型的安全事故，严重威胁工作人员和机械的安全。公路隧道工程安全系数低，在集中注意力进行施工作业时，现场工作人员难以发现事故发生的特征情况，影响其在第一时间做出正确判断。而随着智能化现场施工监测系统在公路隧道投入使用后，可以显著提高施工作业时的安全系数。通过结构监测传感器可以获得隧道相关的应力、应变、变线等工程物理参数；通过环境监测传感器可以获得施工现场的温湿度、噪声、风速等环境参数；通过成像及视频传感器可实现对指定施工场景区域的监视，并把场景内的图像信息传递给监控者，使其能在第一时间内根据施工时的复杂环境情况采取保障安全作业的措施。
[0004]为了实现对公路隧道现场施工场景的全天时高清成像监测，需要成像传感器在白昼、黑夜以及能见度较低的环境时都能清晰成像。由于利用红外光的“大气窗口”可在黑暗中或能见度不佳的环境中得到清晰的图像，因此目前市面上这样的成像传感器多采用工作在可见光和近红外波段的日夜两用镜头，然而大多数的产品不是真正的宽光谱共焦设计，而是利用短焦镜头，采用小的相对孔径产生大的景深，使用时聚焦成像在白天和夜间的焦面之间，这样的成像效果不能保证在白天和夜晚都成像清晰。由于在夜间用近红外光成像时，焦点位置会发生变化，使图像变模糊，夜间成像效果较差。
[0005]因此，如何提供一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，使其在白天和夜间成像时实现可见光与近红外波段共焦的同时兼具大视场、宽光谱工作范围、低畸变、像面辐照度均匀以及轻小型化的性能优势。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，其特征在于，包括：同轴排布的第一片透镜(1)、第二片透镜(2)、第三片透镜(3)、第四片透镜(4)、孔径光阑(5)、第六片
透镜(6)、第七片透镜(7)、第八片透镜(8)以及探测器件(9)；
[0009]其中，所述第二片透镜的前表面与所述第一片透视镜的后表面的距离为2.13mm～2.17mm；
[0010]所述第三片透镜的前表面与所述第二片透镜的后表面的距离为4.98mm～5.02mm；
[0011]所述第四片透镜的前表面与所述第三片透镜的后表面的距离为1.64mm～1.68mm；
[0012]所述孔径光阑与所述第四片透镜的后表面的距离为2.34mm～2.38mm；
[0013]所述第六片透镜的前表面距离与所述孔径光阑的距离为2.34mm～2.38mm；
[0014]所述第七片透镜的前表面距离与所述第六片透镜的后表面为0.98mm～1.02mm；
[0015]所述第八片透镜的前表面距离与所述第七片透镜的后表面为0.498mm～0.502mm；
[0016]所述探测器件与所述第八片透镜的后表面距离为4.98mm～5.02mm。
[0017]优选的，所述第一片透镜的材质为H
‑
QK3L的光学玻璃；
[0018]其中，所述第一片透镜的厚度为4.18mm～4.22mm，前表面曲率半径为15.38mm～15.42mm，透镜的后表面曲率半径为5.51mm～5.53mm，折射范围为1.46～1.50，阿贝数范围为70～71。
[0019]优选的，所述第二片透镜的材质为H
‑
ZPK1A的光学玻璃；
[0020]所述第二片透镜的厚度为1.48mm～1.52mm，前表面曲率半径为42.36mm～42.46mm，后表面曲率半径为6.42mm～6.44mm，折射范围为1.61～1.64，阿贝数范围为63～64。
[0021]优选的，所述第三片透镜的材质为H
‑
QK3L的光学玻璃；
[0022]其中，所述第三片透镜厚度为4.18mm～4.22mm，前表面曲率半径为31.94mm～32.00mm，后表面曲率半径为
‑
10.33mm～
‑
10.31mm，折射范围为1.46～1.50，阿贝数范围为70～71。
[0023]优选的，所述第四片透镜的材质为H
‑
QK3L的光学玻璃；
[0024]所述第四片透镜的厚度为1.48mm～1.52mm，前表面曲率半径为9.33mm～9.35mm，后表面曲率半径为
‑
326.69mm～
‑
326.09mm，折射范围为1.46～1.50，阿贝数范围为70～71。
[0025]优选的，所述孔径光阑为铝合金材质的环形机械平板；
[0026]其中，所述孔径光阑厚度为0.48mm～0.52mm，环形内直径为3.98mm～4.02mm，环形外直径为5.98mm～6.02mm。
[0027]优选的，所述第六片透镜的材质为H
‑
ZF52的光学玻璃；
[0028]所述第六片透镜的厚度为1.48mm～1.52mm，前表面曲率半径为23.71mm～23.75mm，后表面曲率半径为5.84mm～5.86mm，折射范围1.83～1.87，阿贝范围为23～24。
[0029]优选的，所述第七片透镜的材质为H
‑
QK3L的光学玻璃；
[0030]所述第七片透镜的厚度为1.86mm～1.90mm，前表面曲率半径为8.24mm～8.26mm，后表面曲率半径为
‑
10.52mm～
‑
10.50mm，折射范围1.46～1.50，阿贝范围70～71。
[0031]优选的，所述第八片透镜的材质为BK7的光学玻璃；
[0032]所述第八片透镜的厚度为3.73mm～3.77mm，前表面曲率半径为6.47mm～6.49mm，后表面曲率半径为10.73mm～10.75mm，折射范围1.50～1.55，阿贝范围64～65。
[0033]优选的，使用时的工作波段为可见光0.42μm～0.65μm以及近红外波长0.85μm，采用双波段的共孔径共焦距结构，系统焦距为6mm，相对孔径为1/3，全视场为45
°
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，其特征在于，包括：同轴排布的第一片透镜、第二片透镜、第三片透镜、第四片透镜、孔径光阑、第六片透镜、第七片透镜、第八片透镜以及探测器件；其中，所述第二片透镜的前表面与所述第一片透视镜的后表面的距离为2.13mm～2.17mm；所述第三片透镜的前表面与所述第二片透镜的后表面的距离为4.98mm～5.02mm；所述第四片透镜的前表面与所述第三片透镜的后表面的距离为1.64mm～1.68mm；所述孔径光阑与所述第四片透镜的后表面的距离为2.34mm～2.38mm；所述第六片透镜的前表面距离与所述孔径光阑的距离为2.34mm～2.38mm；所述第七片透镜的前表面距离与所述第六片透镜的后表面为0.98mm～1.02mm；所述第八片透镜的前表面距离与所述第七片透镜的后表面为0.498mm～0.502mm；所述探测器件与所述第八片透镜的后表面距离为4.98mm～5.02mm。2.根据权利要求1所述的一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，其特征在于，所述第一片透镜的材质为H
‑
QK3L的光学玻璃；其中，所述第一片透镜的厚度为4.18mm～4.22mm，前表面曲率半径为15.38mm～15.42mm，透镜的后表面曲率半径为5.51mm～5.53mm，折射范围为1.46～1.50，阿贝数范围为70～71。3.根据权利要求1所述的一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，其特征在于，所述第二片透镜的材质为H
‑
ZPK1A的光学玻璃；所述第二片透镜的厚度为1.48mm～1.52mm，前表面曲率半径为42.36mm～42.46mm，后表面曲率半径为6.42mm～6.44mm，折射范围为1.61～1.64，阿贝数范围为63～64。4.根据权利要求1所述的一种用于公路隧道现场施工监测系统的成像传感器，其特征在于，所述第三片透镜的材质为H
‑
QK3L的光学玻璃；其中，所述第三片透镜厚度为4.18mm～4.22mm，前表面曲率半径为31.94mm～32.00mm，后表面曲率半径为
‑
10.33mm～
‑
10.31mm，折射范围为1.46～1.50，阿贝数范围为70～71。5.根据权利要求1所述的一种用于公路隧道现场施工监测系统的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾佳佳，吴波，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：
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