Устройство для регулирования геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры

Изобретение относится к области оптико-механического приборостроения, а именно к устройствам для юстировки оптических элементов, и может быть использовано в устройствах определения геометрических параметров объекта с помощью видеокамеры, в частности в устройствах биометрической идентификации по геометрии кисти руки. Технический результат заключается в минимизации трудоемкости регулирования длины пути светового луча от видеокамеры до наблюдаемого объекта. Устройство содержит поверхность для размещения объекта, зеркало, зафиксированное в держателе, и видеокамеру, установленную на платформе, а также раму, каретку, механизм перемещения и механизм установки углов. Рама установлена перпендикулярно поверхности для размещения объекта с закрепленной на ней кареткой с возможностью перемещения перпендикулярно поверхности для размещения объекта. Платформа закреплена на раме с возможностью вращения вокруг оси, параллельной поверхности для размещения объекта и раме, и перпендикулярной оптической оси видеокамеры, механизм установки углов, выполненный в виде системы рычагов и тяг, соединяющих держатель, каретку и платформу таким образом, что оптическая ось видеокамеры пересекает ось вращения держателя, а биссектриса угла между плоскостью, проходящей через ось вращения держателя перпендикулярно поверхности для размещения объекта, и плоскостью, проходящей через ось вращения держателя и оптическую ось видеокамеры, совпадает с плоскостью, проходящей через ось вращения держателя перпендикулярно к отражающей поверхности зеркала. 1 ил.

 

Изобретение относится к области оптико-механического приборостроения, а именно к устройствам для юстировки оптических элементов, и может быть использовано в устройствах определения геометрических параметров объекта с помощью видеокамеры, в частности в устройствах биометрической идентификации по геометрии кисти руки.

Погрешность определения геометрических параметров уменьшается с увеличением длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры. Также для минимизации искажений ось видеокамеры должна проходить через центр наблюдаемого пространства перпендикулярно поверхности для размещения наблюдаемого объекта. Если расположить видеокамеру непосредственно над поверхностью для размещения наблюдаемого объекта, то для обеспечения расстояния, при котором геометрические искажения будут достаточно малыми, высота корпуса устройства окажется слишком большой. Известны технические решения, используемые в устройствах биометрической верификации личности по геометрии кисти руки для увеличения длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры.

Известна система для биометрической идентификации личности по параметрам кисти руки [п. РФ №2464634, МПК (2006.01) G06K 9/20, 9/46, опубликовано 20.10.2012 г.], содержащая соединенные между собой видеокамеру, осветительное устройство, подложку для кисти руки, корпус и вычислительную аппаратуру, содержащую соединенные между собой: блок обучения, блок выделения признаков, блок сравнения и блок принятия решения. Вычислительная аппаратура дополнительно содержит блок адаптивной предобработки изображения и блок выделения поверхностных признаков.

В известной системе видеокамера расположена непосредственно над наблюдаемым объектом, следовательно, геометрическая длина пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры минимальна.

Известно комбинированное устройство для биометрической верификации личности по геометрии кисти руки и обнаружения следов опасных веществ на кистях рук человека [п. РФ на полезную модель №136699, МПК (2006.01) А61В 5/117, опубликовано 20.08.2013 г.], содержащее газоанализатор, пробоотборную пластину, датчик температуры пробоотборной пластины, нагреватель, вентилятор, охлаждающий пробоотборную пластину, блок интерфейсов. В состав устройства дополнительно введены микроконтроллер, блок индикации и клавиатуры, блок инфракрасного осветителя, защитная заслонка, видеосенсор, зеркало, инфракрасный фильтр, основание с направляющими штырями, электропривод, который шарнирно-механически связан с инфракрасным фильтром, зеркалом, защитной заслонкой и газоанализатором.

Конструкция известного устройства позволяет получить приемлемую высоту корпуса, поскольку геометрическая длина пути светового луча равна сумме расстояний от центра зеркала до поверхности для размещения наблюдаемого объекта и видеокамеры. Однако регулировку геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры осуществить невозможно, так как зеркало и видеокамера жестко зафиксированы относительно поверхности для размещения наблюдаемого объекта.

В устройствах, известных из уровня техники, отсутствует возможность регулировки геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры, необходимой для подстройки поля зрения видеокамеры, что снижает точность определения геометрических параметров наблюдаемого объекта.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для регулирования геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры, обеспечивающего возможность регулирования геометрической длины пути светового луча от видеокамеры до наблюдаемого объекта с минимальной трудоемкостью.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в минимизации трудоемкости регулирования длины пути светового луча от видеокамеры до наблюдаемого объекта, за счет применения механизма перемещения, обеспечивающего перемещение зеркала, и механизма установки углов, обеспечивающего автоматическую регулировку углов наклона зеркала и платформы с видеокамерой.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно изобретению устройство содержит поверхность для размещения объекта, зеркало, зафиксированное в держателе, и видеокамеру, установленную на платформе, кроме того устройство содержит раму, каретку, механизм перемещения и механизм установки углов, при этом рама установлена перпендикулярно поверхности для размещения объекта, каретка закреплена на раме с возможностью перемещения перпендикулярно поверхности для размещения объекта с помощью механизма перемещения, держатель закреплен в каретке с возможностью вращения вокруг оси, расположенной в плоскости отражающей поверхности зеркала и параллельно поверхности для размещения объекта и раме, платформа закреплена на раме с возможностью вращения вокруг оси, параллельной поверхности для размещения объекта и раме, и перпендикулярной оптической оси видеокамеры, механизм установки углов, выполненный в виде системы рычагов и тяг, соединяющих держатель, каретку и платформу таким образом, что оптическая ось видеокамеры пересекает ось вращения держателя, а биссектриса угла между плоскостью, проходящей через ось вращения держателя перпендикулярно поверхности для размещения объекта, и плоскостью, проходящей через ось вращения держателя и оптическую ось видеокамеры, совпадает с плоскостью, проходящей через ось вращения держателя перпендикулярно к отражающей поверхности зеркала.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от технических решений аналогичного назначения, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежом.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для регулирования геометрической длины пути светового луча от видеокамеры до наблюдаемого объекта.

Устройство для регулирования геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры содержит поверхность 1 для размещения объекта, зеркало 2, зафиксированное в держателе 3 и видеокамеру 4, установленную на платформе 5. Также устройство содержит раму 6, установленную перпендикулярно поверхности 1 для размещения объекта, каретку 7, механизм перемещения и механизм установки углов.

Каретка 7 закреплена на раме 6 с возможностью перемещения перпендикулярно поверхности 1 для размещения объекта с помощью механизма перемещения. Механизм перемещения выполнен в виде винтовой передачи, состоящей из винта 8, закрепленного на раме 6 с возможностью вращения вокруг собственной оси, перпендикулярной поверхности 1 для размещения объекта, и гайки 9, жестко закрепленной на каретке 7.

Держатель 3 закреплен в каретке 7 стержнями с возможностью вращения вокруг оси, лежащей в плоскости отражающей поверхности зеркала 2 и расположенной параллельно поверхности 1 для размещения объекта и раме 6.

Механизм установки углов состоит из системы рычагов 10, 11 и тяг 12, 13, соединяющих держатель 3, каретку 7 и платформу 5. Рычаг 10 жестко соединен с платформой 5 и имеет пазы 14 и 15, оси которых расположены в плоскости, проходящей через оптическую ось видеокамеры 4 и ось вращения держателя 3. Рычаг 11 имеет Г-образную форму с тремя отверстиями, расположенными в вершинах прямоугольного треугольника. Первое отверстие расположено в вершине прямого угла, а второе и третье - в вершинах острых углов.

Рычаг 10 пазом 14 и Г-образный рычаг 11 первым отверстием, расположенным в вершине прямого угла, надеты на стержень, являющийся осью вращения держателя 3. Пазом 15 рычаг 10 надет на стержень, закрепленный во втором отверстии Г-образного рычага 11.

Тяги 12 и 13 имеют по два отверстия, расположенные на равном расстоянии. Обе тяги одним из отверстий надеты на стержень с возможностью вращения одной тяги относительно другой вокруг оси стержня, проходящего через паз 16 в боковой стенке держателя 3, причем продольная ось паза лежит в плоскости отражающей поверхности зеркала 2. Тяга 12 вторым отверстием надета на стержень, закрепленный в третьем отверстии Г-образного рычага 11, с возможностью вращения тяги 12 вокруг оси стержня. Тяга 13 вторым отверстием надета на стержень, проходящий через отверстие в боковой стенке каретки 7 с возможностью вращения тяги 13 вокруг оси стержня. Отверстие в боковой стенке каретки 7 расположено на прямой, проходящей через ось вращения держателя параллельно поверхности 1 для размещения объекта, и на равном расстоянии с третьим отверстием Г-образного рычага 11 от оси вращения держателя 3.

Для снижения требований к жесткости платформы 5 она может быть снабжена дополнительным рычагом 17 с пазом 18, надетым на стержень, ось которого совпадает с осью вращения держателя 3. Продольная ось паза 18 лежит в плоскости, проходящей через ось вращения держателя 3 и оптическую ось видеокамеры 4.

Работает устройство следующим образом.

Регулировку геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры 4 производят вращением винта 8.

В зависимости от направления вращения винта 8 каретка 7 с помощью жестко зафиксированной гайки 9 приближается к поверхности 1 для размещения объекта и платформе 5 с видеокамерой 4 или удаляется от них, что приводит к уменьшению или увеличению геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры 4 соответственно.

Двигаясь, каретка 7 изменяет положение рычага 10, надетого пазом 14 на стержень, являющийся осью вращения держателя 3, и устанавливает угол наклона платформы 5 с видеокамерой 4, при котором оптическая ось объектива видеокамеры 4 всегда направлена в центр отражающей поверхности зеркала 2. Одновременно Г-образный рычаг 11 и тяги 12 и 13 устанавливают угол наклона держателя 3 с зеркалом 2, при котором биссектриса угла между плоскостью, проходящей через ось вращения зеркала 2 перпендикулярно поверхности 1 для размещения объекта, и плоскостью, проходящей через ось вращения зеркала 2 и оптическую ось видеокамеры 4, совпадает с плоскостью, проходящей через ось вращения зеркала 2 перпендикулярно к нему. Следовательно, оптическая ось объектива видеокамеры 4 всегда направлена в центр поверхности 1 для размещения объекта и перпендикулярна к ней.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, относится к области оптико-механического приборостроения, а именно к устройствам для юстировки оптических элементов, и может быть использовано в устройствах определения геометрических параметров объекта с помощью видеокамеры, в частности в устройствах биометрической идентификации по геометрии кисти руки;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить возможность регулирования геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры с минимальной трудоемкостью.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Устройство для регулирования геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры, отличающееся тем, что устройство содержит поверхность для размещения объекта, зеркало, зафиксированное в держателе, и видеокамеру, установленную на платформе, кроме того устройство содержит раму, каретку, механизм перемещения и механизм установки углов, при этом рама установлена перпендикулярно поверхности для размещения объекта, каретка закреплена на раме с возможностью перемещения перпендикулярно поверхности для размещения объекта с помощью механизма перемещения, держатель закреплен в каретке с возможностью вращения вокруг оси, расположенной в плоскости отражающей поверхности зеркала и параллельно поверхности для размещения объекта и раме, платформа закреплена на раме с возможностью вращения вокруг оси, параллельной поверхности для размещения объекта и раме, и перпендикулярной оптической оси видеокамеры, механизм установки углов, выполненный в виде системы рычагов и тяг, соединяющих держатель, каретку и платформу таким образом, что оптическая ось видеокамеры пересекает ось вращения держателя, а биссектриса угла между плоскостью, проходящей через ось вращения держателя перпендикулярно поверхности для размещения объекта, и плоскостью, проходящей через ось вращения держателя и оптическую ось видеокамеры, совпадает с плоскостью, проходящей через ось вращения держателя перпендикулярно к отражающей поверхности зеркала.