CN101937727A - 用于工业监控系统的热成像设备的屏蔽室 - Google Patents

用于工业监控系统的热成像设备的屏蔽室 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热成像设备的屏蔽室。可以结合在工业监控系统中的热成像设备由包括窗组件的室包含并且屏蔽。窗组件包括可移除的窗以及温度传感器，其中，窗为红外辐射进入室中的成像设备提供通道，并且温度传感器定位于室中，用于测量可移除的窗的温度，并且适合于与成像设备的电路相通讯。窗组件可以进一步包括可移除的扣环与安装板。安装板可以包括形成于其第一侧边中的边框与外肩部，其中，边框接收可移除的窗，并且外肩部接收扣环，以使得扣环可以相对于边框固定窗。

Description

用于工业监控系统的热成像设备的屏蔽室
技术领域
本发明涉及热成像，尤其涉及用于工业监控系统的热成像设备的屏蔽室。
背景技术
工业监控系统经常使用热、或红外线(IR)成像设备，其优选地安装于固定的位置，以捕获目标的IR图像，该目标可以是一件加工装备的特定部分和/或加工过程中间的产品。这些设备典型地适合于与远程监控站通讯，并且在某些情况中，这些设备与过程控制包集成。
在苛刻或相对较热的工业环境下，经常需要将这些成像设备包含在屏蔽室中，以保持设备低温并且没有例如灰尘颗粒的污染物。该室必须包括窗，通过该窗，热成像设备可以观察该环境中的目标一段时间。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于热成像设备的屏蔽室，包括：安装结构，其用于将该热成像设备固定于固定位置；侧壁，其围绕该成像设备；窗组件，其包括可移除的窗与温度传感器，该窗为红外辐射提供了至该室内的该成像设备的通道，以及当该窗被接收在该窗组件中时，该温度传感器用于测量该窗的温度，并且适合于与该成像设备的电路通讯。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于热成像设备的屏蔽室的窗组件，该窗组件包括：可移除的窗；可移除的扣环；安装板，其包括第一侧边、第二侧边、边框、以及围绕该边框的外肩部，该边框与该外肩部形成于该安装板的该第一侧边中，该边框用于接收该可移除的窗，并且该外肩部用于接收该扣环，从而该扣环将该窗保持靠着该边框，该安装板适合于被固定地连接至该屏蔽室的端部，从而该第一侧边面向该室外，并且该第二侧边面向该室内；以及温度传感器，当该窗由该安装板的该边框接收时，该温度传感器用于测量该窗的温度，该温度传感器适合于与该成像设备的电路通讯。
根据本发明的又一方面，提供了一种工业监控系统，包括：热成像设备，其适合于与该系统的远程图像监控中心通讯；室，其用于包含与屏蔽该热成像设备，该室包括：安装结构，其用于将该热成像设备固定于固定位置；侧壁，其围绕该成像设备；窗组件，其包括可移除的窗与温度传感器，该窗为红外辐射提供了至该室内的该成像设备的通道，以及当该窗被接收在该窗组件中时，该温度传感器用于测量该窗的温度，并且该温度传感器适合于与该成像设备的电路通讯。
附图说明
以下附图为本发明的特定实施例的示例，并且因此并不限制本发明的范围。该图并不是成比例的(除非这样声明)，并且旨在与以下详细描述中的说明相结合使用。本发明的实施例此后将结合附图进行说明，其中相同的附图标记表示相同的元件。
图1为根据本发明的一些实施例的用于热成像设备的屏蔽的透视图。
图2为根据一些实施例的图1的室与包含在室中的热成像设备的透视横截面视图。
图3为根据一些实施例的图1中所示的室的窗组件的透视横截面视图。
图4为根据一些实施例的图3中所示的窗组件的分解透视图。
具体实施方式
以下详细说明为本质上的典型示例，并且不打算以任何方式限制本发明的范围、应用或结构。而是，以下说明提供用于实施本发明的示范实施例的实际示例。
图1为根据本发明的一些实施例的屏蔽室100的透视图；室100适合于保护封闭的设备不受来自周围环境的污染。图2为示出根据一些实施例的封闭在室100内的热成像设备500的横截面视图。室100可以由主动冷却附件(未示出)围绕，该主动冷却附件例如由铸铝形成，并且包括用于冷却剂循环的内部铜管，冷却剂可以保持特定的内部温度。热成像设备500被示成为IR摄像机模块，该IR摄像机模块包括光学组件510、微辐射热测试仪(microbolometer)探测器构件的IR焦平面阵列(FPA)520、以及电子设备530，根据本领域技术人员公知的方法，该电子设备具有将由FPA 520探测的原始的IR辐射转换为温度和数字成像数据的能力。示出光学组件510安装在凸缘中，该凸缘被连接至散热结构，在该散热结构中保持FPA 520与相关联的组件。示出电子设备530安装在多个堆叠的印刷电路板上，该印刷电路板经由柔性电路517被连接至电馈通组件210的连接器213。连接器213可以被连接至电缆导线111(图1)，其经由通道211(图2)从室100延伸出来，至远程监控站。可替换地，根据本领域技术人员公知的方法，电子设备530可以与远程站无线通讯。
图1-2示例了包括侧壁104的室100，该侧壁104围绕热成像设备500；示出电馈通组件210连接至侧壁104的第一端101，以及示出窗组件210连接至侧壁104的第二端102。图1-2进一步示出了窗组件120，其根据一些实施例，包括安装板121、可移除的窗123、可移除的扣环125、密封元件122，以及安装在印刷电路板127上的温度传感器327。根据本发明的实施例，室100适合于安装在工业环境中的固定的位置处，窗组件120指向目标，以使得成像设备500可以通过窗123监控目标。示出包括安装槽219的馈通组件210，以接收安装螺栓，该安装螺栓位于电缆导线111的通道211的任一侧上。
因为室100保护设备500不受极端的温度，如上所述，窗123可以被环境温度加热至明显高于屏蔽室100内的设备500的温度的温度，例如，高出大约10℃至大约30℃。如果窗123的发射率大于大约0.1至0.2，被这样加热的窗123可以发射足够的辐射，来增加从目标发射并且由FPA 520探测的辐射，并且从而向由设备500生成的温度与数字成像数据中引入例如高达5-10％的误差。根据一些优选的实施例，窗123由硅形成，其大约2mm厚，并且具有大约0.3的发射率；根据可替换的实施例，窗123由更薄与更便宜的塑料形成。为了补偿来自窗123的辐射发射，温度传感器327测量窗123的温度，并且电路板127将温度数据传输至设备500的电子设备作为编程在其中的标定算法的修正项的输入。尽管图2示例了将电路板127连接至设备500的电路的柔性电路217，根据本领域技术人员公知的方法，其间的通讯可以可替换的为无线的。
图3为窗组件120的透视横截面视图，示出该窗组件120与室100的其余部分分开。图3示例了包括边缘、或边框323以及外肩部325的组件120的安装板121，该边框和外肩部两者均形成于板121的第一侧边201中。示出边框323接收可移除的窗123，并且示出外肩部325接收可移除的扣环125，从而扣环125将窗123保持靠着边框323。图3进一步示例了例如弹性O环的密封元件22，其插入在扣环125与窗123之间，以及可选择的内肩部322，其围绕边框323，以接收密封元件122。根据示例的实施例，可以移除扣环125，例如，通过在带螺纹的界面335处与安装板121旋转地脱开，以使得密封件122和/或窗123可以被拆除，并且以新的相配物替换，例如，在其磨损和/或损伤之后。
图3进一步示例了连接至安装板121的第二侧边202的电路板127，以便定位用于测量窗123的温度的温度传感器327。温度传感器327可以是两种类型之一：直接接触类型327A，例如阻抗温度探测器(RTD)或热敏电阻，或者非接触类型327B，例如IR传感器。值得注意的是，根据可替换的实施例，温度传感器327并不必须安装在电路板上。
根据本发明的优选实施例，当扣环125由外肩部325接收并且窗123由边框323接收时，扣环125以与安装板121导热接触地保持窗123，从而温度传感器327可以通过检测安装板121的温度来测量窗123的温度。硅(对于窗123的优选材料)的相对较高的导热率允许这样的配置。安装板121和扣环125可以由铝形成。
现在转到图4，其为窗组件120的分解透视图，示出了安装板121的第二侧边202，其包括第一部分427A以及第二部分427B，当电路板127被连接至第二侧边202时，第一类型的温度传感器327A与第一部分427A产生导热接触，第二类型的温度传感器327B被定位于第二部分427B的对面，以接收来自那里的IR辐射。根据一些可替换的实施例，如果窗123由具有比硅的导热率更低的导热率的材料制成，例如塑料材料，窗123可以包括不透明的区域，并且为了接收来自那里的IR辐射，电路板127可以被连接至第二侧边202，以便于将第二类型的温度传感器327B定位于不透光部分的对面。可替换地，第一类型的温度传感器327A可以被定位成直接接触窗123。根据这些可替换的实施例，当由边框323接收时，窗123不必被保持成与安装板121导热接触。图4进一步示例了用于将温度传感器327A或327B连接至柔性电路217(图2)的连接器417。
因此，参考之前的详细说明，应该知道的是，当连接至室侧壁104的端部102时，窗组件120可以允许IR辐射从外部目标进入室100的通过，用于由设备500探测，同时保持室100的屏蔽特性，并且为了补偿从窗123发射的辐射，进一步经由两种类型的温度传感器327A、327B之一来提供修正。而且，窗组件120的配置允许在没有重大的和破坏性的维护过程的情况下，移除和替换窗123和/或密封元件122。
在之前的详细描述中，已经参照特定实施例描述了本发明。然而，应该知道的是，各种修改与改变都可以在不脱离在所附权利要求中提出的本发明的范围的情况下作出。

Claims (27)

1.一种用于热成像设备的屏蔽室，包括：
安装结构，其用于将该热成像设备固定于固定位置；
侧壁，其围绕该成像设备；
窗组件，其包括可移除的窗与温度传感器，该窗为红外辐射提供了至该室内的该成像设备的通道，以及当该窗被接收在该窗组件中时，该温度传感器用于测量该窗的温度，并且适合于与该成像设备的电路通讯。
2.根据权利要求1所述的室，其中，该可移除的窗包括硅。
3.根据权利要求1所述的室，其中，该可移除的窗包括塑料。
4.根据权利要求1所述的室，其中，该温度传感器包括直接接触型温度传感器。
5.根据权利要求1所述的室，其中，该温度传感器包括非接触型温度传感器。
6.根据权利要求1所述的室，其中，
该窗组件进一步包括可移除的扣环以及连接至该侧壁的端部的安装板；并且
该安装板包括朝向外的第一侧边，朝向内的第二侧边，形成于该第一侧边中的边框，以及还形成于该第一侧边中并且围绕该边框的外肩部，该边框用于接收该可移除的窗，并且该外肩部用于接收该扣环，从而该扣环将该窗保持靠着该边框。
7.根据权利要求6所述的室，其中，当该窗由该边框接收并且该扣环由该外肩部接收时，该窗组件进一步包括被定尺寸成插入到该扣环与该可移除的窗之间的可移除的密封元件。
8.根据权利要求7所述的室，其中，该安装板进一步包括内肩部，该内肩部围绕该边框并且由该外肩部围绕，该内肩部用于接收该密封元件。
9.根据权利要求6所述的室，其中，
当该窗由该边框接收时，该扣环当由该外肩部接收时将该可移除的窗保持成处于与该安装板的导热接触；
该温度传感器包括直接接触型温度传感器；并且
该温度传感器被安装在电路板上，该电路板被连接至该安装板的该第二侧边，以便将该温度传感器定位成处于与该安装板的该第二侧边的一部分的导热接触。
10.根据权利要求6所述的室，其中，
当该窗由该边框接收时，该扣环当由该外肩部接收时将该可移除的窗保持成处于与该安装板的导热接触；
该温度传感器包括非接触型温度传感器；并且
该温度传感器被安装在电路板上，该电路板被连接至该安装板的该第二侧边，以便将该温度传感器定位成接收来自该安装板的该第二侧边的一部分的红外辐射。
11.一种用于热成像设备的屏蔽室的窗组件，该窗组件包括：
可移除的窗；
可移除的扣环；
安装板，其包括第一侧边、第二侧边、边框、以及围绕该边框的外肩部，该边框与该外肩部形成于该安装板的该第一侧边中，该边框用于接收该可移除的窗，并且该外肩部用于接收该扣环，从而该扣环将该窗保持靠着该边框，该安装板适合于被固定地连接至该屏蔽室的端部，从而该第一侧边面向该室外，并且该第二侧边面向该室内；以及
温度传感器，当该窗由该安装板的该边框接收时，该温度传感器用于测量该窗的温度，该温度传感器适合于与该成像设备的电路通讯。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，该可移除的窗包括硅。
13.根据权利要求11所述的组件，其中，该可移除的窗包括塑料。
14.根据权利要求11所述的组件，其中，当该窗由该边框接收并且该扣环由该外肩部接收时，进一步包括被定尺寸成插入到该扣环与该可移除的窗之间的可移除的密封元件。
15.根据权利要求14所述的组件，其中，该安装板进一步包括内肩部，该内肩部围绕该边框并且由该外肩部围绕，该内肩部用于接收该密封元件。
16.根据权利要求11所述的组件，其中，
当该窗由该边框接收时，该扣环当由该外肩部接收时将该可移除的窗保持成处于与该安装板的导热接触；
该温度传感器包括直接接触型温度传感器；并且
该温度传感器被安装在电路板上，该电路板被连接至该安装板的该第二侧边，以便将该温度传感器定位成处于与该安装板的该第二侧边的一部分的导热接触。
17.根据权利要求11所述的组件，其中，
当该窗由该边框接收时，该扣环当由该外肩部接收时将该可移除的窗保持成处于与该安装板的导热接触；
该温度传感器包括非接触型温度传感器；并且
该温度传感器被安装在电路板上，该电路板被连接至该安装板的该第二侧边，以便将该温度传感器定位成接收来自该安装板的该第二侧边的一部分的红外辐射。
18.一种工业监控系统，包括：
热成像设备，其适合于与该系统的远程图像监控中心通讯；
室，其用于包含与屏蔽该热成像设备，该室包括：
安装结构，其用于将该热成像设备固定于固定位置；
侧壁，其围绕该成像设备；
窗组件，其包括可移除的窗与温度传感器，该窗为红外辐射提供了至该室内的该成像设备的通道，以及当该窗被接收在该窗组件中时，该温度传感器用于测量该窗的温度，并且该温度传感器适合于与该成像设备的电路通讯。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，该室的该可移除的窗包括硅。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，该室的该可移除的窗包括塑料。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，该室的该温度传感器包括直接接触型温度传感器。
22.根据权利要求18所述的系统，其中，该室的该温度传感器包括非接触型温度传感器。
23.根据权利要求18所述的系统，其中，
该室的该窗组件进一步包括可移除的扣环以及连接至该侧壁的端部的安装板；并且
该安装板包括朝向外的第一侧边，朝向内的第二侧边，形成于该第一侧边中的边框，以及还形成于该第一侧边中并且围绕该边框的外肩部，该边框用于接收该可移除的窗，并且该外肩部用于接收该扣环，从而该扣环将该窗保持靠着该边框。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，当该窗由该边框接收，并且该扣环由该外肩部接收时，该室的该窗组件进一步包括被定尺寸成插入到该扣环与该可移除的窗之间的可移除的密封元件。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，该安装板进一步包括内肩部，该内肩部围绕该边框并且由该外肩部围绕，该内肩部用于接收该室的该密封元件。
26.根据权利要求23所述的系统，其中，
当该窗由该边框接收时，该扣环当由该外肩部接收时将该可移除的窗保持成处于与该安装板的导热接触；
该温度传感器包括直接接触型温度传感器；并且
该温度传感器被安装在电路板上，该电路板被连接至该安装板的该第二侧边，以便将该温度传感器定位成处于与该安装板的该第二侧边的一部分的导热接触。
27.根据权利要求23所述的系统，其中，
当该窗由该边框接收时，该室的该扣环当由该外肩部接收时将该室的该可移除的窗保持成处于与该室的该安装板的导热接触；
该温度传感器包括非接触型温度传感器；并且
该温度传感器被安装在电路板上，该电路板被连接至该安装板的该第二侧边，以便将该温度传感器定位成接收来自该安装板的该第二侧边的一部分的红外辐射。
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