CN103105233A

CN103105233A - 一种冷库保温缺陷自动检测机及检测系统

Info

Publication number: CN103105233A
Application number: CN2013100099760A
Authority: CN
Inventors: 陈恩修; 王国利; 周峰; 张建喜
Original assignee: Shandong Institute of Commerce and Technology
Current assignee: Shandong Institute of Commerce and Technology
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-05-15

Abstract

本发明公开了一种冷库保温缺陷自动检测机及检测系统，包括智能小车，其特征是：所述智能小车上设置有安装平台，所述安装平台上设置有一组距离传感器、前置摄像头、小车控制单元，并垂直安装升降机，所述升降机上水平安装着升降平台，所述升降平台上面安装有一组水平调平电机，所述水平调平电机的上面设置有水平平台，所述水平平台上安装有红外热像仪、标尺矫正器和水平传感器，所述安装平台下面还安装着车载电池、轴承和轮子、动力电机和转向电机，所述小车控制单元连接升降机、动力电机、转向电机)、水平传感器、距离传感器、水平调平电机、标尺矫正器、无线路由器，所述前置摄像头和红外热像仪连接所述无线路由器。

Description

一种冷库保温缺陷自动检测机及检测系统

技术领域

本发明涉及一种保温缺陷机及其检测方法，具体地讲，涉及一种冷库保温缺陷自动检测机及检测系统。

背景技术

冷库是食品加工、贮存、销售过程中不可缺少的重要设施。冷库耗电量大，其围护结构、隔热层的传热量占冷库总热负荷的20％-35％。冷库保温性能的好坏，关系到冷库能耗的高低、食品加工贮存的质量、食品的成本，同时也影响到冷库的使用寿命。不仅需要在冷库建造工程完毕后按照设计要求检测验收冷库保温性能；冷库在投产使用后,也需要科学地检测冷库保温性能，以决定是否要大修、何时大修、如何进行大修？且在冷库的设计之初就要在冷库保温性能和冷库最佳经济厚度之间做权衡。

现有冷库保温缺陷的检测主要采用的是人工检测，人工检测在检测结果的准确程度和效率上都存在明显的缺陷且占用大量的人力资源。专利号200810012966.1专利《冷库保温缺陷的检测方法》，采用的也是红外辐射成像仪，但其每次仅能扫描冷库的一小部分区域；且提出的方法仍然需要人工在冷库中推动红外辐射成像仪才能扫描整个冷库。人的活动都干扰了冷库的冷环境，降低了探伤结果的准确度；人在冷库的低温环境中工作非常辛苦，极易冻伤、感冒和过量吸入泄露的制冷剂氨和消毒除臭用臭氧，对人体造成极大伤害。此为现有技术的不足之处。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供一种冷库保温缺陷自动检测机及检测系统，实现对整个冷库的各位置的保温缺陷全自动一次性检测完成。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种冷库保温缺陷自动检测机，包括智能小车（1），其特征是：所述智能小车（1）上设置有安装平台（3），所述安装平台（3）上设置有一组距离传感器（4）、前置摄像头（5）、小车控制单元（6），并垂直安装升降机（7），所述升降机（7）上水平安装着升降平台（8），所述升降平台（8）上面安装有一组水平调平电机（9），所述水平调平电机（9）的上面设置有水平平台（10），所述水平平台（10）上安装有红外热像仪（11）、标尺矫正器（12）和水平传感器（13），所述安装平台(3)下面还安装着车载电池(14)、轴承和轮子(15)、动力电机(16)和转向电机(17)，所述小车控制单元（6）连接升降机（7）、动力电机(16)、转向电机(17)、水平传感器（13）、距离传感器（4）、水平调平电机（9）、标尺矫正器（12）、无线路由器(18)，所述前置摄像头（5）和红外热像仪（11）连接所述无线路由器(18)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述距离传感器（4）的数量是4个。

作为对本技术方案的进一步限定，所述水平调平电机（9）的数量为4个。

作为对本技术方案的进一步限定，所述升降机（7）为单桅升降机。

一种冷库保温缺陷自动检测机的检测系统，其特征在于，包括：

无线通信模块：通过无线信号实现与所述小车控制单元（6）、前置摄像头（5）和红外热像仪（11）的通讯；

智能小车控制模块：通过所述小车控制单元(6)，控制所述动力电机(16)、转向电机(17)和单桅升降机(7)，实现所述红外热像仪(11)的上下、左右的均匀移动和转向，从而全自动均匀地扫描冷库各立面，实现热图像的均匀采集；

红外图像拼接模块：通过依据所述标尺校正器(12)和所述距离传感器(4)采集的3维位置数据将所述红外热像仪(11)采集的所有单幅热图像拼接成冷库各立面的整幅热图像；

冷库立壁各点温度数据查询和分析模块：依据红外图像拼接模块拼出的热图像，查询冷库立壁各点温度数据。依据红外图像拼接模块拼出的热图像，可计算出整个冷库立壁各点的平均温度和方差；并将冷库立壁各点温度与 “平均温度＋方差”进行比较，若该点温度大于“平均温度＋方差”，则该点可以确认为保温缺陷点；多个邻近的保温缺陷点组成保温缺陷区。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的智能小车在其车载小车控制单元和自动检测机的检测系统的统一指挥下，驱动车载动力电机、转向电机、单桅升降机，带动始终与冷库库壁保持等距的车载红外热像仪上下、左右的均匀地移动和转弯，且在转弯后车载红外热像仪与冷库库壁仍然保持原有距离，实现车载红外热像仪全自动均匀地扫描冷库各立面，使得车载红外热像仪所采集的所有热图像中相邻温度采集点之间始终保持等距。对冷库保温缺陷的整个检测过程，在车载小车控制单元和自动检测机的检测系统统一指挥，全自动地一次性完成；人在冷库外操纵自动检测机的检测系统，无人为活动对冷库冷环境的干扰。标尺校正器和4个距离传感器确定红外热像仪采集的每幅热图像所对应的冷库立壁在冷库内的3维空间相对位置，红外图像拼接模块据此将所有单幅热图像拼接成冷库各立面的整幅热图像，一次性得出整个冷库的保温状况。本系统采用具有检测准确、检测效率高，相邻温度采集点之间距离可调节且可保持整库一致、检测过程无需人为干预、检测由远端电脑控制全自动一次性完成的特点。同时智能小车与自动检测机的检测系统物理上分离，这样有利于智能小车载着红外热像仪在冷库内自由地移动，且自动检测机的检测系统利用无线信号全权控制智能小车及其车载设备。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构示意图。

图2为本发明优选实施例的原理方框图。

图中：1、智能小车，2、远端电脑，3、安装平台，4、距离传感器，5、前置摄像头，6、小车控制单元，7、单桅升降机，8、升降平台，9、水平调平电机，10、水平平台，11、红外热像仪，12、标尺校正器，13、水平传感器，14、车载电池，15、轴承和轮子，16、动力电机，17、转向电机，18、无线路由器。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。

参见图1，本发明包括智能小车1和远端电脑2，所述智能小车1上设置有安装平台3，所述安装平台3上设置有一组距离传感器4、前置摄像头5、小车控制单元6，并垂直安装升降机7，所述升降机7上水平安装着升降平台8，所述升降平台8上面安装有一组水平调平电机9，所述水平调平电机9的上面设置有水平平台10，所述水平平台10上安装有红外热像仪11、标尺矫正器（12）和水平传感器13，所述安装平台3下面还安装着车载电池14、轴承和轮子15、动力电机16和转向电机17，所述小车控制单元6连接升降机7、动力电机(16)、转向电机17、水平传感器13、距离传感器4、水平调平电机9）标尺矫正器12、无线路由器18，所述前置摄像头5和红外热像仪11连接所述无线路由器18。

参见图2，所述小车控制单元6是所述智能小车1的大脑。所述远端电脑设置有冷库保温缺陷自动检测机的检测系统，检测系统的无线通信模块通过Wi-Fi无线信号实现与所述小车控制单元6之间的通讯，进而实现了所述远端电脑2与所述小车控制单元6之间的通讯，实现所述远端电脑2对所述智能小车1的实时控制。

所述车载电池14负责整个所述智能小车1上各部件的供电，所述智能小车1与所述远端电脑2物理上分离，这样有利于所述智能小车1在冷库内自由地移动。

所述2个绝对水平传感器13用于检测所述水平平台10是否水平。如果所述水平平台10不在水平状态，所述2个绝对水平传感器13会发出数据信号给所述小车控制单元6；所述小车控制单元6通过数据分析，控制所述4个水平调平电机9，实现所述水平平台10的水平调节，从而使得所述水平平台10上的所述红外热像仪11始终处于绝对水平状态。

所述远端电脑2用Wi-Fi无线信号经所述小车控制单元6控制所述单桅升降机7，实现所述红外热像仪11的上下移动。所述远端电脑2用Wi-Fi无线信号经所述小车控制单元6控制所述动力电机16和所述转向电机17驱动所述轴承和轮子15，实现所述智能小车1的前后移动和转动，从而实现所述智能小车1上的所述红外热像仪11的前后左右移动。

所述红外热像仪11是通过非接触探测冷库当前位置立壁的红外能量（热量），生成单幅热图像和温度值，并存储在其内部SD卡上；这些数据直接经所述无线路由器18，用Wi-Fi无线信号再经所述无线通信模块传到所述远端电脑2上。

所述前置摄像头5负责观测所述智能小车1向前行驶时前方的路况、障碍物等，以便尽早调整所述智能小车1。所述前置摄像头5的实时视频直接经过所述无线路由器18，用Wi-Fi无线信号再经所述无线通信模块传到所述远端电脑2上。

所述标尺校正器12和所述4个距离传感器4负责确定所述智能小车1在冷库所处的3维空间相对位置，这些位置数据经所述小车控制单元6、所述无线路由器18，用Wi-Fi无线信号再经所述无线通信模块传到所述远端电脑2上。所述小车控制单元6利用这些小车3维位置数据，控制所述动力电机16和所述转向电机17，实现所述智能小车1与立壁保持恒定距离，进而实现所述智能小车1能有效地保持直线行驶，实现所述红外热像仪11采集的热图像中相邻的两个温度采集点之间距离恒定。通过调整所述智能小车1与库壁之间的距离，可调节相邻温度采集点之间距离；本发明所述红外热像仪11的最小对焦距离为0.4m（米），空间分辨率为1.36mrad（米弧度），3点测温，因此相邻温度采集点之间的最小距离为0.4x1.36=0.544mm=0.0544cm；约为每平方厘米338个温度采集点。

本发明设置于远端电脑的冷库保温缺陷自动检测机的检测系统包括：

无线通信模块：通过无线信号实现与所述小车控制单元6之间的通讯；

智能小车控制模块：本模块通过所述小车控制单元6，控制所述动力电机16、所述转向电机17，使所述智能小车1每次向前移动恒定的距离；控制所述单桅升降，使所述水平平台10每次向上移动恒定的距离。这样驱动所述智能小车1上的所述红外热像仪11的上下、前后的均匀地移动，从而全自动均匀地扫描冷库各立面，实现热图像的均匀采集。同时本模块通过所述小车控制单元6，控制所述动力电机16、所述转向电机17，实现所述智能小车1在冷库拐角处的转弯，且在转弯后所述智能小车1与冷库立壁仍然保持原有距离。

红外图像拼接模块：本模块先依据所述标尺校正器12和所述4个距离传感器4采集的所述智能小车1在冷库所处的3维空间相对位置，确定所述智能小车1上的所述红外热像仪11当前采集的这幅热图像所对应的冷库立壁在冷库内的3维空间相对位置。本模块再依据所述红外热像仪11采集的每幅热图像所对应的冷库立壁在冷库内的3维空间相对位置，将所有单幅热图像拼接成冷库各立面的整幅热图像。

冷库立壁各点温度数据查询和分析模块：依据红外图像拼接模块拼出的热图像，查询冷库立壁各点温度数据，依据红外图像拼接模块拼出的热图像，可计算出整个冷库立壁各点的平均温度及其方差；并将冷库立壁各点温度与 “平均温度＋方差”进行比较，若该点温度大于“平均温度＋方差”，则该点可以确认为保温缺陷点；多个邻近的保温缺陷点组成保温缺陷区。

本发明自动检测机的冷库保温缺陷检测流程为：

首先将冷库降温到某个指定的较低温度后，关闭冷库制冷机组，停留10分钟。同时初始化本检测机，远端电脑给智能小车下达在冷库内的定位指令，让车载红外热像仪面向冷库立壁，并与库壁保持指定距离。小车控制单元采集标尺校正器和4个距离传感器的数据，确定智能小车在冷库内的当前位置。小车控制单元比较定位位置和当前位置，给动力电机和转向电机下达定位指令，将智能小车移动到冷库的某个墙角，红外热像仪面向冷库立壁并与库壁保持指定距离；小车控制单元给单桅升降机下达指令将升降平台降到最低处。小车控制单元采集2个绝对水平传感器的数据，控制4个水平调平电机使水平平台的保持绝对水平。智能小车初始化结束，等待冷库停留的10分钟也结束后，开始采集库壁各立面的温度数据。

库壁各立面的温度采集：智能小车停靠在初始位置，首先红外热像仪采集冷库立壁当前区域的热图像，并通过无线路由器传给远端电脑；小车控制单元通过标尺校正器和4个距离传感器采集智能小车在冷库所处的3维空间相对位置，也通过无线路由器传给远端电脑。然后小车控制单元给单桅升降机下达上升指定长度指令，红外热像仪热图像，热图像传到远端电脑；如此往复，直到升到库顶，从下到上将当前库壁温度数据采集完毕。接下来小车控制单元给单桅升降机下达指令将升降平台降到最低处，给动力电机下达前进指定距离指令，智能下车前进到新的位置。

在新的位置，智能下车及车载设备在小车控制单元和远端电脑的控制下，重复智能下车在上一个水平位置所作的动作，从下到上采集新的位置库壁温度数据；如此重复，采集整面库壁的温度数据。到达冷库拐角处，小车控制单元给动力电机和转向电机下达转弯指令和再次定位指令，智能小车移动定位到另一面库壁的初始位置；然后采集该方面整面库壁的温度数据。整个温度检测过程无需人为干预，无人为活动对冷库冷环境的干扰，在小车控制单元和远端电脑的控制下，逐面采集，全自动扫描整个冷库各处。

采集的各幅热图像及其库内3维空间相对位置数据实时汇集到远端电脑，红外图像拼接模块对这些数据实时处理，将所有单幅热图像拼接成冷库各立面的整幅热图像。冷库内壁各点温度数据查询和分析模块，分析这些冷库各立面的整幅热图像，一次性得出整个冷库的保温状况。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种冷库保温缺陷自动检测机，包括智能小车（1），其特征是：所述智能小车（1）上设置有安装平台（3），所述安装平台（3）上设置有一组距离传感器（4）、前置摄像头（5）、小车控制单元（6），并垂直安装升降机（7），所述升降机（7）上水平安装着升降平台（8），所述升降平台（8）上面安装有一组水平调平电机（9），所述水平调平电机（9）的上面设置有水平平台（10），所述水平平台（10）上安装有红外热像仪（11）、标尺矫正器（12）和水平传感器（13），所述安装平台(3)下面还安装着车载电池(14)、轴承和轮子(15)、动力电机(16)和转向电机(17)，所述小车控制单元（6）连接升降机（7）、动力电机(16)、转向电机(17)、水平传感器（13）、距离传感器（4）、水平调平电机（9）、标尺矫正器（12）、无线路由器(18)，所述前置摄像头（5）和红外热像仪（11）连接所述无线路由器(18)。

2.根据权利要求1所述的冷库保温缺陷自动检测机，其特征是：所述距离传感器（4）的数量是4个。

3.根据权利要求1所述的冷库保温缺陷自动检测机，其特征是：所述水平调平电机（9）的数量为4个。

4.根据权利要求1所述的冷库保温缺陷自动检测机，其特征是：所述升降机（7）为单桅升降机。

5.利用权利要求1的冷库保温缺陷自动检测机的检测系统，其特征在于，包括：

冷库立壁各点温度数据查询和分析模块：依据红外图像拼接模块拼出的热图像，查询冷库立壁各点温度数据，依据红外图像拼接模块拼出的热图像，可计算出整个冷库立壁各点的平均温度和方差；并将冷库立壁各点温度与 “平均温度＋方差”进行比较，若该点温度大于“平均温度＋方差”，则该点可以确认为保温缺陷点，多个邻近的保温缺陷点组成保温缺陷区。