CN106442625A - 基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝检测系统，包括：红外热像仪，用以获取后挡玻璃的热像图；可编程电源用以给后档玻璃提供设置的电压，并检测玻璃加热丝的电阻及功率，使得加热丝与其周围产生温度差，便于分析玻璃丝的通断状态；玻璃加热台，用以放置后挡玻璃；四色指示灯用以显示软件的运行状态和检测的最终结果，将检测结果通过IO模块传送至检测软件中；玻璃检测软件可以实时显示红外热像仪传输的正在检测的后挡玻璃加热丝的热像图，并可以根据热像图分析加热台上后挡玻璃板加热丝的通断状态，功率值，电阻值和最高温度，并将检测结果反馈至IO模块和四色指示灯。

Description

基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝检测系统及方法

技术领域

本发明涉及产品质量检测领域，尤其是涉及一种基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝检测系统及方法。

背景技术

在轿车后挡玻璃的生产加工过程中，后挡印刷加热丝的作用是在天冷时除霜化雪，以利于司机在行车时能够及时观察后方的情况，从而避免交通事故的发生。

加热丝一般是通过网印的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面，玻璃经钢化后，导电银浆烧结到玻璃表面，由于其具有一定的电阻，通电后可以发热用于消除玻璃表面的霜雾。汽车玻璃加热线的印刷和普通的玻璃装饰边的印刷有所不同，由于事关安全，质量要求也更严格。实际生产中过程中容易出现电阻不达标、功率不达标和断线等情况。

当前汽车后档加热丝的质量检测多采用人工抽检，残次品流入下游整车厂的概率非常高，既影响公司形象，也增加了售后成本。因此采用全检模式十分有必要。本系统能自动完成电阻、功率、加热丝数量等的采集与判断，可实现全检。

发明内容

针对后挡玻璃生产过程中可能出现的电阻不达标、功率不达标和断线等情况，本发明基于红外热成像技术开拓出一种后挡玻璃加热丝检测系统及方法，其采用适用于实际应用场合的解决方案。该方案能够有效检测出生产过程中出现的残次品，提高产品的合格率。

为实现上述目的，基于红外热成像技术的汽车后挡玻璃加热丝检测系统，该系统包括：红外热像仪，架设于玻璃加热台正上方，用以保证玻璃在监控画面没有畸变；可编程电源，用以给汽车后档玻璃提供设置的电压，并检测玻璃加热丝的电阻及功率，将检测信号通过IO模块传输至玻璃检测软件中；玻璃加热台，在玻璃检测过程中用以加热玻璃使其加热丝温度上升，使得加热丝与其周围产生温度差，便于分析玻璃丝的通断状态；四色指示灯，用以显示软件的运行状态和检测的最终结果，将检测结果通过IO模块传送至玻璃检测软件中；玻璃检测软件可以实时显示红外热像仪传输的正在检测的后挡玻璃加热丝的热像图，并可以根据热像图分析加热台上后挡玻璃板加热丝的通断状态，并将检测结果反馈至IO模块和四色指示灯。

根据本发明的实施例，其中所述的红外热像仪需要假设在所需检测的后挡玻璃面板的上方，用以获得加热后的后挡玻璃加热丝的热像图像，同时将该图像显示在检测软件中。检测软件可以根据热像图对玻璃面板中的导热丝的根数做出判断。

根据本发明的实施例，其中所述的可编程电源是为了输出电压在检测的后挡玻璃加热丝的两端，使玻璃丝加热，以便红外热像仪可以获取到玻璃加热丝的热像图。其中的输出电压可以在检测阶段开始前的模板设置里面进行设置。并可从检测软件控制电源的通断。

根据本发明的实施例，其中的IO模块是用以接收开始检测的触发信号，连接四色指示灯，同时可以将指示灯的状态反馈给检测软件，以便检测软件可以根据四色指示灯的状态判断检测的结果。

根据本发明的实施例，其中的四色的指示灯是为了显示系统的运行状态，其中的蓝灯代表设备是否就绪，黄灯代表检测正在进行中，绿灯代表检测结果为合格，红灯代表检测的结果为异常。检测软件在启动后会检测是否有开始的触发信号，一旦有开始检测的触发信号，软件四色指示灯的红灯就会亮起则进入检测阶段。

根据本发明的实施例，其中所述检测软件可以将检测结果中的最高温度值、红外图像、差值图像，检测的结果保存到相应的数据库中，当前时间是指检测的后挡玻璃的红外图像的时间，最高温度值是指检测的后挡玻璃制定区域内的温度的最高温度值，红外图像是指采集的加热阶段的后挡玻璃加热丝的红外图像。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝检测方法，其应用如上述所述的后挡玻璃加热丝检测系统来进行后挡玻璃加热丝的检测，该方法包括以下步骤：

1)进行设备配置，确保红外热像仪、可编程电源和IO模块已正确连接到检测系统中。

首先连接上热像仪，输入热像仪的IP地址，若连接正常，则测试会通过，同时保存到数据库；

然后连接可编程电源，输入连接的可编程电源的串口号，若连接正常，则测试测通过，同时保存到数据库；

最后连接IO模块，输入IO模块的IP地址，若连接正常，则测试会通过。其中，还需要设置IO模块的通道的作用，用来设置四色指示灯的各种颜色的灯的作用和接收触发信号的通道，同时保存到数据库。

2)进行系统设置，用来设置检测过程中所拍摄的热像图和差值图的保存路径。同时可设置检测模式。

3)进行模板配置。在设备配置正常的情况下进入模板配置后，界面可以显示红外热像仪获取到的热像图像，可以根据该热像图设置相应的检测区域和区域中导热丝的根数，同时可以设置测温范围，功率范围，电阻范围，若在检测过程中所检测的后挡玻璃的导热丝的根数和设置的区域中的根数不相同，或温度、功率或电阻的检测值超出设置的范围，则会在检测结果中显示相应的参数，同时记录值数据库。

点击开始检测，在设备配置正常的情况下，选择相应的模板后，若IO模块检测到开始检测的触发信号，则将该触发信号反馈给检测软件，系统进入模板中设置的第一个检测阶段。

可编程电源输出模板中设置好的第一阶段的电压加载在后挡玻璃加热丝上，加热丝发热，此时可以通过热像仪看到加热丝的发热情况，在第一阶段结束时记录功率值、电阻值和检测到的最高温度值；

第一阶段检测结束后，进入第二检测阶段，同样可编程电源输出模板中设置好的第二阶段的电压加载后挡玻璃加热丝上，该阶段结束时后识别所设置的检测区域中的加热丝的根数，同时将其显示在软件的主面板上，检测结束，检测软件将检测数据存储到数据库，一边同一个批次检测完成后对数据进行分析和检测；

检测结束后，四色指示灯根据检测结果显示相应的颜色，检测合格则显示绿色，不合格则显示绿色，然后等待触发信号，当检测到触发信号后返回步骤2开始检测第二块玻璃。

其中所述玻璃检测软件根据自定义算法计算加热丝通断个数，其中算法流程如下：

1)当可编程电源添加至玻璃两侧时，IO开始状态置为1，当玻璃检测软件检测到开始的触发信号后，则通过红外热像仪拍摄红外图像作为基础帧，设置为f₀；

2)当经过2秒后，玻璃加热台将加热丝加热，此时玻璃检测软件再通过红外热像仪拍摄红外图像作为比较帧，设置为f₁；

3)将两帧红外图像相减得出差异帧，即f_d＝f₁-f₀，并将该帧二值化，方法如下:

①计算f_d的最大灰度值和最小灰度值，分别记为g_h和g_l，令初始阈值为：

②根据阈值T⁰将图像分割为前景和背景，分别求出两者的灰度平均值：

③令如果T^k＝T^K+1,则取T^k为所求的阈值，否则转到步骤②继续迭代。

首先根据差异帧的二值图进行处理，滤除图像中的干扰的白色点，以提高识别准确率。

然后处理后的二值图，在每个检测区域从上往下检测每条线的根数，然后根据检测结果做出统计，选择检测出次数最多的数量作为判断的根数的最终结果。其中，当相邻的两个像素点的灰度值的差值不为0，即认定为加热丝是存在的。

根据本发明的实施例，该系统还包括交换机，通过网线与和红外热像仪、可编程电源以及IO模块连接并进行网络通信。

本发明具有以下优点：

1)本发明解决了生产过程中由产品抽检造成的漏检和产品不合格等情况。

2)本发明提出一种全新的基于红外热像图的是识别方法，能够有效滤除获取的红外图像中的干扰点，并准确识别出加热丝的根数。

附图说明

图1为本发明的具体实施图。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明的实施例做进一步详细地说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

任何红外热像仪都是靠温度的变化来实现成像、测温与报警的。而检测汽车后挡玻璃加热丝的根数与加热丝的发热情况相关。现有的红外检测技术或算法，一般仅会给出一个数值恒定(或至少在某一时间段内保持恒定)来对热像图中的信息进行提取。但是如何来根据相应的后挡玻璃加热丝的红外热像图来对其中的加热丝的根数来做出判断呢？

本发明通过提出一种全新的算法，先对获得的差值图像进行滤波，然后利用滤波后的图像进行加热丝根数的判断。

图1中的红外热像仪5需要假设在所需检测的后挡玻璃面板的上方，用以获得加热后的后挡玻璃加热丝的热像图像，同时将该图像显示在检测软件6中。检测软件6可以根据热像图对玻璃面板中的导热丝的根数做出判断。

图1中的可编程电源3是为了输出电压在检测的后挡玻璃加热丝的两端，使玻璃丝加热，以便红外热像仪可以获取到玻璃加热丝的热像图。其中的输出电压可以在检测阶段开始前的模板设置里面进行设置。并可从检测软件控制电源的通断。

图1中的IO模块4是用以接收开始检测的触发信号，连接四色指示灯1，同时可以将指示灯的状态反馈给检测软件6，以便检测软件6可以根据四色指示灯1的状态判断检测的结果。

图1中的四色的指示灯1是为了显示系统的运行状态，其中的蓝灯代表设备是否就绪，黄灯代表检测正在进行中，绿灯代表检测结果为合格，红灯代表检测的结果为异常。检测软件在启动后会检测是否有开始的触发信号，一旦有开始检测的触发信号，软件四色指示灯的红灯就会亮起则进入检测阶段。

图1中的检测软件6可以将检测结果中的最高温度值、红外图像、差值图像，检测的结果保存到相应的数据库中，当前时间是指检测的后挡玻璃的红外图像的时间，最高温度值是指检测的后挡玻璃制定区域内的温度的最高温度值，红外图像是指采集的加热阶段的后挡玻璃加热丝的红外图像。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝检测方法，其应用如上述所述的后挡玻璃加热丝检测系统来进行后挡玻璃加热丝的检测，该方法包括以下步骤：

1)进行设备配置，确保红外热像仪5、可编程电源3和IO模块4已正确连接到检测系统中。

首先连接上红外热像仪5，输入热像仪的IP地址，若连接正常，则测试会通过，同时保存到数据库；

然后连接可编程电源3，输入连接的可编程电源3的串口号，若连接正常，则测试测通过，同时保存到数据库；

最后连接IO模块4，输入IO模块4的IP地址，若连接正常，则测试会通过。其中，还需要设置IO模块4的通道的作用，用来设置四色指示灯的各种颜色的灯的作用和接收触发信号的通道，同时保存到数据库。

2)进行系统设置，用来设置检测过程中所拍摄的热像图和差值图的保存路径。同时可设置检测模式。

3)进行模板配置。在设备配置正常的情况下进入模板配置后，界面可以显示红外热像仪获取到的热像图像，可以根据该热像图设置相应的检测区域和区域中导热丝的根数，同时可以设置测温范围，功率范围，电阻范围，若在检测过程中所检测的后挡玻璃的导热丝的根数和设置的区域中的根数不相同，或温度、功率或电阻的检测值超出设置的范围，则会在检测结果中显示相应的参数，同时记录值数据库。

点击开始检测，在设备配置正常的情况下，选择相应的模板后，若IO模块检测到开始检测的触发信号，则将该触发信号反馈给检测软件，系统进入模板中设置的第一个检测阶段。

可编程电源3输出模板中设置好的第一阶段的电压加载在后挡玻璃加热丝上，加热丝发热，此时可以通过热像仪看到加热丝的发热情况，在第一阶段结束时记录功率值、电阻值和检测到的最高温度值；

第一阶段检测结束后，进入第二检测阶段，同样可编程电源3输出模板中设置好的第二阶段的电压加载后挡玻璃加热丝上，该阶段结束时后识别所设置的检测区域中的加热丝的根数，同时将其显示在软件的主面板上，检测结束，检测软件6将检测数据存储到数据库，一边同一个批次检测完成后对数据进行分析和检测；

检测结束后，四色指示灯1根据检测结果显示相应的颜色，检测合格则显示绿色，不合格则显示绿色，然后等待触发信号，当检测到触发信号后返回步骤2开始检测第二块玻璃。

其中所述玻璃检测软件6根据自定义算法计算加热丝通断个数，其中算法流程如下：

1)当可编程电源3添加至玻璃两侧时，IO开始状态置为1，当玻璃检测软件检测到开始的触发信号后，则通过红外热像仪拍摄红外图像作为基础帧，设置为f₀；

2)当经过2秒后，玻璃加热台将加热丝加热，此时玻璃检测软件6再通过红外热像仪5拍摄红外图像作为比较帧，设置为f₁；

3)将两帧红外图像相减得出差异帧，即f_d＝f₁-f₀，并将该帧二值化，方法如下:

①计算f_d的最大灰度值和最小灰度值，分别记为g_h和g_l，令初始阈值为：

②根据阈值T⁰将图像分割为前景和背景，分别求出两者的灰度平均值：

③令如果T^k＝T^K+1,则取T^k为所求的阈值，否则转到步骤②继续迭代。

首先根据差异帧的二值图进行处理，滤除图像中的干扰的白色点，以提高识别准确率。

然后处理后的二值图，在每个检测区域从上往下检测每条线的根数，然后根据检测结果做出统计，选择检测出次数最多的数量作为判断的根数的最终结果。其中，当相邻的两个像素点的灰度值的差值不为0，即认定为加热丝是存在的。

根据本发明的实施例，该系统还包括交换机，通过网线与红外热像仪5、可编程电源3以及IO模块4连接并进行网络通信。

本发明具有以下优点：

1)本发明解决了生产过程中由产品抽检造成的漏检和产品不合格等情况。

2)本发明提出一种全新的基于红外热像图的是识别方法，能够有效滤除获取的红外图像中的干扰点，并准确识别出加热丝的根数。

Claims (4)

1.基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝的玻璃检测系统，包括：

红外热像仪，架设于玻璃加热台正上方，用以拍摄玻璃加热台上后挡玻璃的红外热像图，且保证玻璃在监控画面没有畸变，并将热像信号传送至玻璃检测软件中；

可编程电源，用以给汽车后档玻璃提供设置的电压，并检测玻璃的电阻及功率，将检测信号通过IO模块传输至玻璃检测软件中；

玻璃加热台，在玻璃检测过程中用以加热后挡玻璃板使其加热丝温度上升，使得加热丝与其周围产生温度差，便于分析加热丝的通断状态；

四色指示灯用以显示软件的运行状态和玻璃检测的最终结果，将检测结果通过IO模块传送至玻璃检测软件中；

IO模块连接后挡玻璃检测软件和四色指示灯，实现将可编程电源及玻璃检测软件检测的加热丝通断状态信号与后续设备进行交互，实现与后续设备的联动；

玻璃检测软件通过红外热像仪传输的热像信号实时显示玻璃热像图，在检测过程中，当玻璃加热台加热后，通过自定义算法计算加热丝通断的个数，从而将检测结果通过IO模块传输到四色指示灯；同时实现对玻璃检测结果的分析、记录、查询、报告导出功能。

2.根据权利要求1所述的基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝的玻璃检测系统，其中所述系统的联动是指：

(1)在红外热像仪、可编程电源和IO模块连接正常的情况下，后挡玻璃板进入加热台后，将玻璃板与可编程电源的输出端连接，等待玻璃检测软件的启动；

(2)软件启动并选择检测模板后，四色指示灯上的蓝灯亮起，当软件检测到触发信号后，红外热像仪启动的同时可编程电源输出设定好的电压，进入检测阶段，四色指示灯的黄灯亮起；

(3)在检测阶段一中，根据设置的电压值，后挡加热丝逐渐被加热，在第一阶段结束时，可以记录导热丝的功率和电阻值；第二阶段结束时，软件端会显示检测出的条数，若检测出的导热丝的条数与模板中设置的条数相同并且功率、电阻和温度都在设定的范围内，则四色指示灯的绿灯会亮起，表示所检测的玻璃合格；若出现断线或者其他异常，则四色指示灯的红灯会亮起，同时蜂鸣器会报警一次，表示所检测的玻璃存在异常。

3.根据权利要求1所述的基于红外热成像技术的后挡玻璃加热丝的玻璃检测系统，其中所述玻璃检测软件根据自定义算法计算加热丝通断个数，其中算法流程如下：

(1)当可编程电源添加至玻璃两侧时，IO开始状态置为1，当玻璃检测软件检测到开始的触发信号后，则通过红外热像仪拍摄红外图像作为基础帧，设置为f₀；

(2)当经过2秒后，玻璃加热台将加热丝加热，此时玻璃检测软件再通过红外热像仪拍摄红外图像作为比较帧，设置为f₁；

(3)将两帧红外图像相减得出差异帧，即f_d＝f₁-f₀，并将该帧二值化，方法如下:

①计算f_d的最大灰度值和最小灰度值，分别记为g_h和g_l，令初始阈值为：

②根据阈值T⁰将图像分割为前景和背景，分别求出两者的灰度平均值：

$A_b=\underset{g=g_h}{\overset{T^0}{\Σ}}g\×h\left(g\right)/\underset{g=g_h}{\overset{T^0}{\Σ}}h\left(g\right)$

$A_f=\underset{g=T^0+1}{\overset{g_l}{\Σ}}g\×h\left(g\right)/\underset{g=T^0+1}{\overset{g_l}{\Σ}}h\left(g\right)$

③令如果T^k＝T^K+1,则取T^k为所求的阈值，否则转到步骤②继续迭代；

(4)根据差异帧的二值图，在每个区域内的中心点判断是否有阈值跨越，当相邻的灰度值的差值不为0，即认定为加热丝是通的。

4.一种采用如权利要求1-3中任一所述的检测系统的检测方法，包括以下步骤：

1)进行设备配置，确保红外热像仪、可编程电源和IO模块已正确连接到检测系统中；

首先连接上红外热像仪，输入热像仪的IP地址，若连接正常，则测试会通过，同时保存到数据库；

然后连接可编程电源，输入连接的可编程电源的串口号，若连接正常，则测试测通过，同时保存到数据库；

最后连接IO模块，输入IO模块的IP地址，若连接正常，则测试会通过；其中，还需要设置IO模块的通道的作用，用来设置四色指示灯的各种颜色的灯的作用和接收触发信号的通道，同时保存到数据库；

2)进行系统设置，用来设置检测过程中所拍摄的热像图和差值图的保存路径。同时可设置检测模式；

3)进行模板配置；在设备配置正常的情况下进入模板配置后，界面可以显示红外热像仪获取到的热像图像，可以根据该热像图设置相应的检测区域和区域中导热丝的根数，同时可以设置测温范围，功率范围，电阻范围，若在检测过程中所检测的后挡玻璃的导热丝的根数和设置的区域中的根数不相同，或温度、功率或电阻的检测值超出设置的范围，则会在检测结果中显示相应的参数，同时记录值数据库；

4)点击开始检测，在设备配置正常的情况下，选择相应的模板后，若IO模块检测到开始检测的触发信号，则将该触发信号反馈给检测软件，系统进入模板中设置的第一个检测阶段；可编程电源输出模板中设置好的第一阶段的电压加载在后挡玻璃加热丝上，加热丝发热，此时可以通过热像仪看到加热丝的发热情况，在第一阶段结束时记录功率值、电阻值和检测到的最高温度值；

第一阶段检测结束后，进入第二检测阶段，同样可编程电源输出模板中设置好的第二阶段的电压加载后挡玻璃加热丝上，该阶段结束时后识别所设置的检测区域中的加热丝的根数，同时将其显示在软件的主面板上，检测结束，检测软件将检测数据存储到数据库，一边同一个批次检测完成后对数据进行分析和检测；

检测结束后，四色指示灯根据检测结果显示相应的颜色，检测合格则显示绿色，不合格则显示绿色，然后等待触发信号，当检测到触发信号后返回步骤2开始检测第二块玻璃。