BRPI0617579A2 - sensor de visão para aquisição de imagem digital - Google Patents

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Abstract

<B>Sensor de visão para aquisição de imagem digital.<D> Onde uma câmara de televisão (2) define um eixo (T) de captação, e um dispositivo luminoso (4) associado com a câmara de televisão tem uma lente Fresnel (17) conectada à câmara de televisão de modo que a câmara de televisão é integrada com o dispositivo luminoso, e a energia liberada pelo dispositivo luminoso é substancialmente co-axial com o eixo (T) de captação.

Description

Sensor de visão para aquisição de imagem digital.
A presente invenção refere-se a um sensor de visão paraaquisição de imagem digital.
Sensores de visão são conhecidos, os quais constituem oelemento sensível dos sistemas de visão artificial usados para vários propósitos, taiscomo captação de cartões de licença, leitura artificial, monitoramento por vídeo esistemas de segurança, e outros.
Os sensores de visão normalmente compreendem umacâmara de televisão e um dispositivo luminoso associado com a câmara de televisãopara iluminar uma área no espaço coberto pela câmara de televisão.
Os dispositivos luminosos normalmente compreendemdiscretos L E D s ou lâmpadas alógenas filtradas.
Os dispositivos luminosos conhecidos tem certo número dedesvantagens, incluindo:
- eficiência normalmente pobre;
- tamanho normalmente considerável.
É um objetivo da presente invenção o de prover um sensorde visão altamente eficiente, o qual provê para iluminar eficientemente a área no espaçocoberto pela câmara de televisão.
De acordo com a presente invenção há o provimento de umsensor conforme descrito na reivindicação 1.
A invenção será agora descrita com referência particular nodesenho anexo que mostra um sensor em concordância com os ensinamentos dapresente invenção.
O numerai (1) no desenho anexo indica como um todo umsensor de visão para aquisição de uma imagem digital.
O sensor (1) compreende uma câmara (2) de televisão,comercial (em particular, mono-cromática) e um dispositivo luminoso (4) de altaintensidade integrado na câmara de televisão (2).
O sensor (1) também compreende um alojamento (6) deproteção que aloja a câmara de televisão (2), o dispositivo luminoso (4) de altaintensidade, e os circuitos (7) eletrônicos (mostrados esquematicamente) que controlam aoperação do dispositivo luminoso (4) de alta intensidade e da câmara de televisão (2).
O suprimento de potência (não mostrado) do sensor (1)pode ser disposto tanto fora (como mostrado) como dentro do sensor (1).
No exemplo de configuração mostrado, a câmara (2) detelevisão tem um corpo (9) cilíndrico e uma objetiva (11) cilíndrica padrão (por exemplo,de 25mm), coaxial, com um eixo (T) de captação. É entendido, entretanto, que a câmarade televisão (2) pode ser de qualquer formato, e compreender outras objetivas que nãoaquela mostrada.
O dispositivo luminoso (4) de alta intensidade é disposto emum lado do corpo (9) cilíndrico da câmara de televisão (2), e compreende uma fonte deluz (13) que opera na faixa do infravermelho, um dispositivo refletor (15)substancialmente no formato-de-cone-truncado preso à fonte de luz (13) e tendo um eixo(S) paralelo ao eixo (T) da câmara de televisão (2), e uma lente (17) Fresnel que fica deface ao dispositivo (15) refletor e à objetiva (11).
Como é conhecido, uma lente Fresnel é uma lente plano-convexa tendo certo número de anéis concêntricos escalonados na forma de seções desuperfície convexa, para conseguir a mesma curvatura do feixe de luz como uma lentenormal muito mais espessa.
O dispositivo (15) refletor é convenientemente formado pordeposição de metal (por exemplo, prata ou ouro) sobre a superfície interna de ummembro (151) em forma de um copo-de-cone-truncado .
Mais especificamente, a fonte de luz (13) é definida por umamatriz (por exemplo, uma matriz quadrada ou redonda) de L E D s (19) que opera nafaixa do infravermelho e presa a uma base (20) plana (por exemplo, um circuito impresso)perpendicular ao eixo (S).
Os L E D s (19) são dispostos adjacentes um com os outrospara formar, como um todo, uma fonte de luz plana (13) disposta adjacente a umaprimeira extremidade do membro (151) em forma de um copo.
No exemplo de configuração mostrado, a lente Fresnel (17)tem um perímetro circular plano, é perpendicular aos eixos (T) e (S), e tem um eixocoincidente com o eixo (S) da fonte de luz (13).
Mais especificamente, a lente Fresnel (17) circular tem umraio (R), uma borda (22) circular livre se estendendo para além das intersecções doseixos (T) e (S) e lente (17), e uma abertura (24) vazada circular de face à objetiva (11) ,co-axial com o eixo (T), e tendo um raio (r), onde (r) < (R).
O raio (r) da abertura (24) depende do raio de fora daobjetiva (11) usada, e é alguns milímetros menor que este.
O alojamento (6) compreende um corpo (26) tubularcilíndrico tendo um eixo (Y) paralelo aos eixos (T) e (S), e compreendendo uma primeiraporção de extremidade (26 a) fechada por uma parede (27) transversal ao eixo (Υ). Aparede (27) é convenientemente preparada com certo numero de conectores elétricos(28) que se comunicam com os circuitos (7) eletrônicos.
O corpo (26) tubular cilíndrico tem uma segunda porção deextremidade (26 b) fechada pela lente Fresnel (17), a borda (22) livre da qual descansasobre uma borda do corpo (26) tubular com a interposição de um anel de retenção (29)do tipo anel-0 (O-Ring).
Um filtro (31) infravermelho é disposto de face à lenteFresnel (17), sobre o lado oposto à fonte de luz (13), e é preso a uma porca (33) circularanular parafusada no corpo (26) tubular.
No uso efetivo, quando os L E D s (19) são energizados,alguns dos raios emitidos pela fonte de luz (13) atingem a lente Fresnel (17) diretamente,e alguns são dirigidos sobre a lente Fresnel (17) pelo dispositivo (15) refletor.
A fonte de luz (13) plana de fato emite em um ângulo sólidomais largo do que aquele subtendido pela lente (17) Fresnel (com relação à fonte (13) deluz).
O dispositivo (15) refletor em formato-de-cone-truncadorecobre, de outro modo, os raios perdidos emitidos pela fonte (13), e os reflete de voltapara perto da fonte, assim aumentando sua dimensão virtual (fonte mais imagemrefletida), mas, acima de tudo, aumentando o fluxo de energia para a lente.
A fonte de luz (13) plana tem somente um ponto no foco dodispositivo refletor (15), de modo que, por razões ópticas conhecidas, os raios incidemem diferentes ângulos de incidência na lente Fresnel. A lente Fresnel (17) provê a"retificação" do feixe incidente, de modo que os raios que excitam a lente (17) sedeslocam substancialmente paralelos ao eixo (S) e por isso ao eixo (T) da câmara detelevisão.
A câmara de televisão (2) é assim integrada com odispositivo luminoso (4), e a energia liberada pelo dispositivo luminoso (4) ésubstancialmente co-axial com o eixo (T) de captação. Os eixos (T) e (S) de fato estão auma distância muito pequena, tipicamente 35mm, separados, mas os raiosinfravermelhos mais próximos ao eixo (T) de captação estão a uma distância de não maisdo que 15mm.
O eixo (T) de captação da câmara de televisão é assimtrazido para mais perto do fluxo de energia do infravermelho emitido pelo dispositivoluminoso.
A câmara de televisão (2) pode também "ver" através daabertura (24) co-axial com o eixo (T) e de face à objetiva (11), ou seja, os raios de luz dacena sendo vistos deslocando através da abertura (24) na lente (17) Fresnel para oelemento sensitivo da câmara de televisão (2).
A fonte de luz (13) plana (ou seja, a matriz de L E D) temuma área (A) muito menor do que a área (A F> definida pelo perímetro da lente Fresnel(17). A eficiência do dispositivo luminoso (4) de fato aumenta como uma função da razão(A f) I (A d , onde (A L> é a área ativa do dispositivo luminoso (ou seja, a área que inclui aárea da fonte de luz (13) plana e a área da imagem refletida).
O sensor de visão (1) pode também compreender umdispositivo (34) de ajuste para ajustar a distância-medida ao longo do eixo (S)-entre alente Fresnel (17) e o dispositivo luminoso (4).
O dispositivo (34) de ajuste pode, por exemplo, permitirmovimento linear reversível da fonte de luz (13) e do dispositivo refletor (15) com relaçãoà lente Fresnel (17), a qual permanece fixa.
A distância entre a lente Fresnel (17) e a área ativa dodispositivo luminoso (fonte de luz (13) plana mais a imagem refletida) define o ângulo desaída do fluxo de energia.
Aumentando a distância entre a lente Fresnel (17) e a áreaativa se reduz o ângulo de saída do feixe (feixe "colimado"), e reduzindo a distância entrea lente Fresnel (17) e a área ativa se aumenta o ângulo de saída do feixe.
Ligado a isto, deve ser notado que, em dispositivosconhecidos que usam L E Ds, o ângulo de emissão do dispositivo luminoso depende dotipo de L E D usado, e pode assim somente ser modificado usando um diferente tipo de LE D .
Em uma configuração preferida, o filtro (31) é de um tipo depasso-alto , a câmara de televisão (2) também tem um filtro interno de passo-baixo (nãomostrado), e os dois filtros combinam para formar um filtro de passo-de-banda centradona freqüência da radiação emitida pelo dispositivo luminoso (4).
O dispositivo de acordo com a presente invenção tem umnúmero de vantagens que inclui:
- máximo acoplamento do eixo (T) de captação da câmara de televisão (2) com o fluxo deenergia do dispositivo luminoso;
- o sensor de visão, por si próprio, sendo extremamente compacto para um impactovisual mínimo;
- ajustagem (pelo dispositivo (34) de ajuste) do ângulo de emissão de energia dodispositivo luminoso; e
- possibilidade de prover-dentro do alojamento (6)-dois ou quatro dispositivos luminosos ecorrespondentes lentes Fresnel para desempenho aumentado sobre distâncias muitolongas (mais do que 30m).

Claims (9)

1. Sensor de visão compreendendo:- uma câmara de televisão ( 2 ) definindo um eixo ( T) de captação; e- ao menos um dispositivo luminoso ( 4 ) associado com a câmara de televisão;caracterizado pelo fato do dispositivo luminoso (4) compreender uma lente Fresnel( 17 ) acoplada com a câmara de televisão de modo que a câmara de televisão éintegrada com dito dispositivo luminoso, e a energia liberada por dito dispositivo luminososer substancialmente co - axial com o eixo ( T ) de captação; dita lente Fresnel tendo aomenos uma abertura vazada ( 24 ) substancialmente co - axial com dito eixo ( T ) decaptação e adjacente a uma objetiva (11 ) da câmara de televisão ( 2).
2. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de dito dispositivo luminoso (4) compreender uma fonte de luz plana.
3. Sensor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de dita fonte de luz plana ser definida por uma matriz de L E D s.
4. Sensor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de dita fonte de luz plana (13 ) ter uma área (A) muito menor do que aárea (Af) definida pelo perímetro da lente Fresnel (17 ).
5. Sensor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de dito dispositivo luminoso ( 4 ) também compreender um dispositivo ( 15 )refletor interposto entre dita fonte de luz plana e dita lente Fresnel.
6. Sensor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de dito dispositivo refletor ( 15 ) compreender uma superfície refletora em umformato - de - cone - truncado tendo uma primeira extremidade livre de face à dita fontede luz plana, e uma segunda extremidade livre de face à dita lente Fresnel ( 17 ).
7. Sensor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de dita lente Fresnel ( 17 ) ter um eixo coincidente com o eixo ( S ) da fonte deluz.
8. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de meios de ajuste ( 34 ) serem providos para ajustar a distância entre a lenteFresnel (17) e o dispositivo luminoso (4 ).
9. Sensor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de um primeiro filtro externo ( 31 ) ser provido de modo a ficar de face à ditalente Fresnel ( 17 ); dita câmara de televisão ( 2 ) tendo um segundo filtro interno, e osdois filtros combinando para formar um filtro de passo - de - banda centrado nafreqüência da radiação emitida pelo dispositivo luminoso (4 ).
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