CN103475827A - 基于红外热成像技术的检测系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外热成像技术的检测系统及其实现方法，主要解决了现有技术中存在的电路板检测方法耗时耗力，且容易产生误检，不能满足人们需求的问题。该基于红外热成像技术的检测系统，包括红外热像仪，输入端与红外热像仪相连的图像采集卡，输入端与图像采集卡相连的图像处理器，输入端与图像处理器相连的控制电路，输入端与控制电路相连、在控制电路的控制下沿X轴或Y轴运动的移动机构，所述红外热像仪的输入端与控制电路相连。通过上述方案，本发明达到了实现方便、结果准确，能充分满足人们需求的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

基于红外热成像技术的检测系统及其实现方法

技术领域

 本发明涉及一种检测系统，具体地说，是涉及一种基于红外热成像技术的检测系统及其实现方法。

背景技术

 电路板是各电子设备中的核心器件，为了实现对电路板的故障检测，现有技术中大都采用万用表等进行人工验电检测，这样的检测方法耗时耗力，且容易产生误检，无法满足人们需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外热成像技术的检测系统及其实现方法，主要解决现有技术中存在的电路板检测方法耗时耗力，且容易产生误检，不能满足人们需求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于红外热成像技术的检测系统，包括红外热像仪，输入端与红外热像仪相连的图像采集卡，输入端与图像采集卡相连的图像处理器，输入端与图像处理器相连的控制电路，输入端与控制电路相连、在控制电路的控制下沿X轴或Y轴运动的移动机构，所述红外热像仪的输入端与控制电路相连。

以上述器件为基础，本发明提供了一种基于红外热成像技术的检测系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）在图像处理器上建立待检测电路板的标准图像数据库；

（2）将待检测电路板通电工作后放置于移动机构上，控制电路根据图像处理器的命令控制移动机构沿X轴或Y轴方向移动，并控制红外热像仪往返进行图像采集，直至采集到清晰完整的电路板红外热像图；

（3）图像采集卡对红外热像仪采集到的电路板红外热像图进行捕捉和存储；

（4）图像处理器读取图像采集卡中的电路板红外热像图，并将其与标准图像数据库中的图像进行对比，判定待检测电路板是否存在故障，并将检测结果进行显示。

所述步骤（1）具体包括以下步骤：

（1a）制作待检测电路板的标准件，将标准件通电工作后放置于移动机构上，控制电路根据图像处理器的命令控制移动机构沿X轴或Y轴方向移动，并控制红外热像仪往返进行图像采集，直至采集到清晰完整的电路板红外热像图；

（1b）图像采集卡对红外热像仪采集到的电路板红外热像图进行捕捉和存储；

（1c）图像处理器读取图像采集卡中的电路板红外热像图，对其进行滤波处理，并在读取的电路板红外热像图为两幅以上时进行图像拼接，之后将拼接完成的图像传递至图像传感器；

（1d）图像传感器将接收到的图像信号转换为电子信号，并将转换后的电子信号传递至数据采集器；

（1e）数据采集器将采集到的信号传递回图像处理器存储至标准图像数据库。

所述步骤（4）具体包括以下步骤：

（4a）图像处理器将读取的电路板红外热像图进行滤波处理，并在读取的电路板红外热像图为两幅以上时进行图像拼接，之后将拼接完成的图像传递至图像传感器；

（4b）图像传感器将接收到的图像信号转换为电子信号，并将转换后的电子信号传递至数据采集器；

（4c）数据采集器将采集到的信号传递回图像处理器；

（4d）图像处理器从标准图像数据库中读取标准图像信号，并将其与采集到的待检测图像信号进行对比分析，判定待检测电路板是否存在故障电流回路或元器件，并将检测结果进行输出显示。

所述步骤（1c）和步骤（4a）中，均采用可见光视觉系统和红外图像拼接算法完成图像拼接，具体步骤如下：

（a）在可见光视觉系统中建立拼接参考图像；

（b）找出待拼接图像中的模板或特征点在参考图像中对应的位置，进而确定两幅图像之间的变化关系；

（c）根据模板或特征点的对应关系，结合红外图像拼接算法计算出数学模型中的参数值，从而建立图像的数学变换模型；

（d）根据建立的数学变换模型将待拼接图像转换至参考图像坐标系中，进行统一坐标变换；

（e）将拼接图像的重合区域进行融合得到拼接重构的平滑无缝全景图像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明中，克服了现有技术中主要将外热成像技术应用于医学、报警等领域的技术偏见，将红外热成像技术巧妙地应用至电路板故障检测中，从而实现了对电路板故障的有效检测，操作方便，精确度较高，省时省力，符合实际需求，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

为了实现对电路板有效、精确、省时省力的检测，如图1、图2所示，本发明公开了一种基于红外热成像技术的检测系统及其实现方法，该方法通过将电路板通电后使用红外热像仪对其进行图像采集、处理，并将待检测电路板的图像与标准件的图像进行对比，进而检测出待检测电路板是否存在故障。

由于红外热像仪的视场大都较小，大都无法一次性将整块电路板成像完成，需要多次成像才能采集完一块电路板，因而优选采用可见光视觉系统实现整块电路板图像采集，然后将红外图像与其通过配准策略找出可见光图像与红外图像的对应关系，完成图像拼接。

为了实现图像拼接，需解决视觉处理难度高和高精度检测定位与控制难的问题，因此对于视觉成像系统的标定模块有着较高要求，需要对光学系统的畸变进行校正，尺寸分辨率进行标定，以得到亚像素级的标定精度，因而只能借助可见光视觉系统来完成，并采用红外图像拼接算法进行图像拼接。

图像拼接主要包括以下步骤：

图像配准：采用一定的匹配策略，找出待拼接图像中的模板或特征点在可见光参考图像中对应的位置，进而确定两幅图像之间的变换关系；

建立变换模型：根据模板或者图像特征之间的对应关系计算出数学模型中的各参数值，从而建立两幅图像的数学变换模型；

统一坐标变换：根据建立的数学转换模型，将待拼接图像转换到参考图像的坐标系中，完成统一坐标变换；

融合重构：将待拼接图像的重合区域进行融合得到拼接重构的平滑无缝全景图像。

本发明中提供了一种图像拼接的实现举例：

设新区域为红外图像上对应电路板上的实际位置，新区域的描述如下：

定义（P1，P2），P1为区域的左上角，P2为区域的右下角，取P1’为一个点（x ，y），可见光相机分辨率为A mm/pix ，红外相机分辨率为B mm/pix ，则，P1 → P1’的公式为：P1’= P1 * A/B，（x’ ，y’）= （x * A/B ，y * A/B），新区域为（P1’，P2’）。

由图1可看出，本发明中的检测系统主要由热像仪、图像采集卡、图像处理器、控制电路、移动机构组成。系统工作时，用户还应提供待测的标准电路板和故障电路板以及相应的电源和适配负载等，电路驱动需要按照正常工作或测试时的驱动状态来驱动被测板才能更好地检测出差别。

本发明优选采用二维运动机构作为移动机构，该移动机构能带动待采集部件沿水平X轴方向运动及垂直Y轴方向的运动，从而实现二维平面空间上的大尺寸电路板的多幅热像采集。

上述中，图像处理器主要进行图像处理、存储、显示、自动/手动故障检测，同时是整个检测系统的控制核心，用户通过其能进行整个检测过程的操作。

本发明的实现原理如图2所示：先将标准件的辐射信号经滤波、成像后送到图像传感系统，其输出图像信号经图像采集系统输入图像处理器，经处理后存入标准数据库，再将故障件(待检测电路板)的辐射信号经滤波、成像，也送到图像传感器，其输出信号经图像处理器处理再送故障诊断系统，诊断系统从标准数据库中取出标准信号与故障信号进行比较分析，诊断出故障电流回路或元器件，最后诊断结果输出显示或打印。

对标准信号和故障信号进行比较前，需要对标准图像和故障图像进行配准。为此，可增加定位标志。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (5)

1.基于红外热成像技术的检测系统，其特征在于，包括红外热像仪，输入端与红外热像仪相连的图像采集卡，输入端与图像采集卡相连的图像处理器，输入端与图像处理器相连的控制电路，输入端与控制电路相连、在控制电路的控制下沿X轴或Y轴运动的移动机构，所述红外热像仪的输入端与控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的基于红外热成像技术的检测系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在图像处理器上建立待检测电路板的标准图像数据库；

（2）将待检测电路板通电工作后放置于移动机构上，控制电路根据图像处理器的命令控制移动机构沿X轴或Y轴方向移动，并控制红外热像仪往返进行图像采集，直至采集到清晰完整的电路板红外热像图；

（3）图像采集卡对红外热像仪采集到的电路板红外热像图进行捕捉和存储；

（4）图像处理器读取图像采集卡中的电路板红外热像图，并将其与标准图像数据库中的图像进行对比，判定待检测电路板是否存在故障，并将检测结果进行显示。

3.根据权利要求2所述的基于红外热成像技术的检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括以下步骤：

（1a）制作待检测电路板的标准件，将标准件通电工作后放置于移动机构上，控制电路根据图像处理器的命令控制移动机构沿X轴或Y轴方向移动，并控制红外热像仪往返进行图像采集，直至采集到清晰完整的电路板红外热像图；

（1b）图像采集卡对红外热像仪采集到的电路板红外热像图进行捕捉和存储；

（1c）图像处理器读取图像采集卡中的电路板红外热像图，对其进行滤波处理，并在读取的电路板红外热像图为两幅以上时进行图像拼接，之后将拼接完成的图像传递至图像传感器；

（1d）图像传感器将接收到的图像信号转换为电子信号，并将转换后的电子信号传递至数据采集器；

（1e）数据采集器将采集到的信号传递回图像处理器存储至标准图像数据库。

4.根据权利要求3所述的基于红外热成像技术的检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（4）具体包括以下步骤：

（4a）图像处理器将读取的电路板红外热像图进行滤波处理，并在读取的电路板红外热像图为两幅以上时进行图像拼接，之后将拼接完成的图像传递至图像传感器；

（4b）图像传感器将接收到的图像信号转换为电子信号，并将转换后的电子信号传递至数据采集器；

（4c）数据采集器将采集到的信号传递回图像处理器；

（4d）图像处理器从标准图像数据库中读取标准图像信号，并将其与采集到的待检测图像信号进行对比分析，判定待检测电路板是否存在故障电流回路或元器件，并将检测结果进行输出显示。

5.根据权利要求3或4所述的基于红外热成像技术的检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（1c）和步骤（4a）中，均采用可见光视觉系统和红外图像拼接算法完成图像拼接，具体步骤如下：

（a）在可见光视觉系统中建立拼接参考图像；

（b）找出待拼接图像中的模板或特征点在参考图像中对应的位置，进而确定两幅图像之间的变化关系；

（c）根据模板或特征点的对应关系，结合红外图像拼接算法计算出数学模型中的参数值，从而建立图像的数学变换模型；

（d）根据建立的数学变换模型将待拼接图像转换至参考图像坐标系中，进行统一坐标变换；

（e）将拼接图像的重合区域进行融合得到拼接重构的平滑无缝全景图像。

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