CN107462345A - 温度测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温度测定装置，能够使用热图像传感器更准确地测定温度。根据二维地对测定区域(151)的表面温度分布进行测定的热图像传感器(101)的温度可测定范围(152)内被配置的接触式温度传感器(102)的测定结果，和该位置的热图像传感器(101)的测定结果，通过校正值计算部(103)求出校正值，校正部(104)使用求出的校正值对热图像传感器(101)的输出进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及温度测定装置，该温度测定装置使用了对测定区域的二维温度分布进行测定的热图像传感器。
背景技术
在无法接触部分的温度测量中，使用能够非接触地进行温度测定的放射温度计。例如，在食品加工的现场等，根据卫生上的观点，使用放射温度计在不接触食材的状态下测量温度并使加工生产线运转。然而，放射温度计会因为周围的温度而产生测定误差。这是由于放射温度计的镜筒部的温度变化与内部的红外线检测元件的温度变化速度不一致而产生的。采用放射温度计的话，在周围温度发生剧烈变化的情况下就会变为伴有巨大误差的测定结果。为了解决这些问题，提出如下技术：在放射温度计内配置多个红外线检测元件，通过对来自这些红外线检测元件的多个检测信号进行运算，从而对测定温度施加校正(参照专利文献1)。
作为无法以接触的方式测定温度的对象，有半导体晶片、液晶晶片等。在对这些进行加热时，由于无法与被处理物件接触而进行温度检测，因此无法使用接触型的温度传感器。此外，采用放射温度计的话，由于是点测量，因此例如对晶片整体的温度测量困难。
对此，开发了使用对测定区域的二维温度分布进行测定的热图像传感器的温度测定。例如，提出使用红外热像仪，其能够检测从测量对象物放射的红外线，将所检测到的能量数据转换为表观(見かけ)的温度数据，并作为表示温度分布的图像数据来显示(参照专利文献2)。在该技术中，从构成温度数据的图像数据中随机选出多个像素，根据被选出的像素所记录的温度数据求出平均温度，采用该平均温度作为各间接加热区域的代表温度，算出相对于设定温度的误差并使用于控制中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-248201号公报
专利文献2：日本专利特开2009-238773号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在使用上述的热图像传感器的温度测定中，虽然能够对传感器的输出进行校正，但由于周边环境的影响，使引入红外线的光学系统没有正常运转，或者在光学系统自身发生异常时，使测定结果产生误差。例如，会有如下课题：在暂时产生水蒸气的食品加工生产线或者热处理工序很多的薄膜制造工序等中，红外热像仪所进行的温度测量对于光学系统来说是苛刻的条件，由于对于光学系统的影响，温度测量值产生误差，从而无法进行准确的温度测定。
本发明是为了解除上述的问题点而做出的，其目的在于，能够使用热图像传感器更准确地测定温度。
解决课题的技术手段
本发明所涉及的温度测定装置包括：热图像传感器，其二维地对测定区域的表面温度分布进行测定；接触式温度传感器，其在热图像传感器的温度可测定范围内被配置于测定区域的外侧；校正值计算部，其求出校正值，该校正值使通过热图像传感器得到的配置有接触式温度传感器的位置的温度测定结果与接触式温度传感器的测定结果一致；以及校正部，其采用校正值计算部求出的校正值来校正通过热图像传感器得到的测定区域的测定结果。
在上述温度测定装置中，也可以具备温度可变控制部，其使配置有接触式温度传感器的位置的温度变化，校正值计算部针对温度可变控制部变化的每个温度求出校正值，校正部采用校正值计算部求出的多个校正值实施校正。
在上述温度测定装置中，也可以具备温度控制部，其将配置有接触式温度传感器的位置的温度控制为测定区域被设定的管理温度。
在上述温度测定装置中，也可以具备警报输出部，其对校正值变为所设定的上限值以上的情况进行检测并输出警报。
发明的效果
如以上所说明的，根据本发明，由于在通过热图像传感器测量温度分布时，根据不受周围环境影响的接触式温度传感器的测定结果来校正在测定区域之外配置有接触式温度传感器的位置的温度测定结果，因此获得了能够使用热图像传感器来更准确地测定温度这样的优异效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的温度测定装置的构成的构成图。
图2是用于说明本发明的实施方式1中的温度测定装置的动作例的流程图。
图3是表示本发明的实施方式2中的温度测定装置的构成的构成图。
图4是用于说明本发明的实施方式2中的温度测定装置的动作例的流程图。
图5是表示本发明的实施方式3中的温度测定装置的构成的构成图。
图6是用于说明本发明的实施方式3中的温度测定装置的动作例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[实施方式1]
首先，使用图1对本发明的实施方式1进行说明。图1是表示本发明的实施方式1中的温度测定装置的构成的构成图。该温度测定装置包括热图像传感器101、接触式温度传感器102、校正值计算部103以及校正部104。
热图像传感器101二维地测定表面温度分布。热图像传感器101例如是由被二维地排列的多个热电堆构成的热电堆阵列传感器。热电堆是由热电偶构成的热电转换元件(红外线传感器)，在热图像传感器101中构成1个像素。能够测定二维温度分布的热图像传感器101具有规定宽度的温度可测定范围152。温度可测定范围152根据热图像传感器101的像素数、光学系统的构成而变化。热图像传感器101使用于被输送至温度可测定范围152内的规定范围的测定区域151中的产品等的温度测定。
接触式温度传感器102在热图像传感器101的温度可测定范围152内被配置于测定区域151的外侧。接触式温度传感器102在温度可测定范围152内对测定区域151的外侧的基准温度测定位置的温度(基准温度)进行测定。接触式温度传感器102例如由测温电阻、热电偶、荧光温度传感器等构成即可。接触式温度传感器102通常与热图像传感器101相比较测温精度优异。另外，基准温度测定位置在温度可测定范围152内，热图像传感器101也进行温度测量。
校正值计算部103求出校正值，该校正值使通过热图像传感器101得到的配置有接触式温度传感器102的位置(基准温度测定位置)的温度测定结果与接触式温度传感器102的测定结果(基准温度)一致。校正值计算部103使用接触式温度传感器102测定出的基准温度测定位置的基准温度和热图像传感器101在同一时刻测定出的基准温度测定位置的测定温度来求出校正值。
校正部104根据校正值计算部103所求出的校正值来对通过热图像传感器101得到的测定区域151的测定结果进行校正。接触式温度传感器102的温度测定结果(基准温度)不受水蒸气的产生、空间的温度分布等环境的影响。使用在这样的不受环境影响的状态下所测定的基准温度来校正热图像传感器101的测定结果，由此获得消除了热图像传感器101所受到的环境影响的、更准确的测定结果。
例如，通过传送带等输送装置111输送的产品112的温度测定是在被设定为输送装置111的温度规定位置的测定区域151中通过热图像传感器101实施的。产品112例如是加工食品等。或者产品112是薄膜。这样的产品制造的热处理工序等如输送装置111那样连续地使产品112通过测定区域151，在这样的生产设备中也使用温度测定装置。
在测定区域151中，为了将产品112加热处理至规定温度，使用通过热图像传感器101实施的温度测定的结果将处理温度控制为设定值。如果在这样的控制中使用由校正部104校正的热图像传感器101的测定结果的话，能够实现更可靠的控制。另外，由于配置有接触式温度传感器102的测定区域151的外侧与输送装置111分离，因此能够固定并配置接触式温度传感器102。此外，接触式温度传感器102不与输送装置111上的产品112接触。
此外，实施方式1中的温度测定装置具备警报输出部105，其对校正值计算部103所求出的校正值变为所设定的上限值以上的情况进行检测并发出警报。在通过热图像传感器101得到的基准温度测定位置的测温结果与通过接触式温度传感器102得到的基准温度测定位置的测温结果有较大差异的情况下，例如认为热图像传感器101发生故障。为了检测这样的状况，使用警报输出部105对校正值变为规定值以上的情况发布警报。规定值是正通过热图像传感器进行温度测定的产品112的容许温度范围等。
接下来，使用图2的流程图对本发明的实施方式1的温度测定装置的动作例进行说明。
首先，在步骤S201中，校正值计算部103获取配置于基准温度测定位置的接触式温度传感器102测定出的测定结果(基准温度)。接下来，在步骤S202中，校正值计算部103获取热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果。
接下来，在步骤S203中，校正值计算部103比较所获取的两个测定结果，并判断是否一致。在不一致的情况下(步骤S203的否)，在步骤S204中，校正值计算部103求出校正值，该校正值使通过热图像传感器101得到的配置有接触式温度传感器102的位置(基准温度测定位置)的温度测定结果与接触式温度传感器102的测定结果(基准温度)一致。在一致的情况下(步骤S203的是)，不求出校正值而结束动作。
接下来，在步骤S205中，警报输出部105判断所求出的校正值是否变为所设定的上限值以上。在所求出的校正值变为上限值以上的情况下(步骤S205的是)，警报输出部105输出警报。在所求出的校正值不到上限值的情况下(步骤S205的否)，警报输出部105不输出警报而进入步骤S206，校正部104采用校正值计算部103求出的校正值对通过热图像传感器101得到的测定区域151的测定结果进行校正。
[实施方式2]
接下来，使用图3对本发明的实施方式2进行说明。图3是表示本发明的实施方式2中的温度测定装置的构成的构成图。该温度测定装置包括热图像传感器101、接触式温度传感器102、校正值计算部103以及校正部104。这些构成与上文所述的实施方式1相同，省略说明。
在实施方式2中具备温度可变控制部106，其使配置有接触式温度传感器102的位置的温度变化。温度可变控制部106通过控制加热器107来使配置有接触式温度传感器102的位置的温度变化。温度可变控制部106使配置有接触式温度传感器102的位置的温度变化为被设定的多个温度条件。
在实施方式2中，校正值计算部103针对温度可变控制部106变化的每个温度求出校正值，校正部104根据校正值计算部103求出的多个校正值实施校正。
接触式温度传感器102得到的温度测定结果(基准温度)不受水蒸气的产生、空间的温度分布等环境的影响。使用在这样的不受环境影响的状态下所测定的基准温度来校正热图像传感器101的测定结果，由此获得消除了热图像传感器101所受到的环境影响的、更准确的测定结果。此外，使用在设为各种不同温度条件的状态下所获得的多个校正值进行校正，由此能够在更广的温度范围内进行更准确的校正，并且在更广的温度范围内获得更准确的测定结果。
接下来，使用图4的流程图对本发明的实施方式2中的温度测定装置的动作例进行说明。
首先，在步骤S301中，温度可变控制部106按照所设定的多个温度条件中的某一个条件控制加热器107。例如，在将30℃、40℃、50℃、60℃设定为条件的情况下，温度可变控制部106将加热器107设定为温度条件30℃。
接下来，在步骤S302中，校正值计算部103获取接触式温度传感器102测定出的测定温度(基准温度)，接触式温度传感器102被配置于通过被设定为温度条件30℃的加热器107而被加热至30℃的基准测定位置。接下来，在步骤S303中，校正值计算部103获取热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果。
接下来，在步骤S304中，校正值计算部103比较所获取的两个测定结果，并判断是否一致。在不一致的情况下(步骤S304的否)，在步骤S305中，校正值计算部103求出第1校正值，该第1校正值使通过热图像传感器101得到的配置有接触式温度传感器102的位置(基准温度测定位置)的温度测定结果与接触式温度传感器102的测定结果(基准温度)一致。在一致的情况下(步骤S304的是)，不求出校正值而进入步骤S306。
接下来，在步骤S306中，温度可变控制部106判断是否实施了所设定的全部温度条件，在存在没有实施的温度条件的情况下(步骤S306的否)，在步骤S307中，温度可变控制部106将加热器107控制为还没有被设定的温度条件。例如，在将30℃、40℃、50℃、60℃设定为条件、30℃的条件已经被实施的情况下，温度可变控制部106将加热器107设定为温度条件40℃。
如果在步骤S307中温度可变控制部106对加热器107设定了新的温度条件的话，则实施上述的步骤S302～S305。在步骤S306中，在判断为所设定的全部的温度条件被实施的情况下(步骤S306的是)，在S308中，判断是否存在通过校正值计算部103求出的校正值。
例如，在30℃、40℃、50℃、60℃的全部的条件下，在接触式温度传感器102测定出的基准温度与热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果不同的情况下，求出第1校正值、第2校正值、第3校正值、第4校正值，则校正值存在。此外，在40℃、50℃、60℃的条件下，在接触式温度传感器102测定出的基准温度与热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果不同的情况下，求出第1校正值、第2校正值、第3校正值，则校正值存在。
此外，例如在30℃、50℃、60℃的条件下，在接触式温度传感器102测定出的基准温度与热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果不同的情况下，求出第1校正值、第2校正值、第3校正值，则校正值存在。此外，例如在50℃、60℃的条件下，在接触式温度传感器102测定出的基准温度与热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果不同的情况下，求出第1校正值、第2校正值，则校正值存在。
另一方面，在30℃、40℃、50℃、60℃的全部的条件下，在接触式温度传感器102测定出的基准温度与热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果一致的情况下，不求出校正值，则校正值不存在。
在至少一个校正值被求出的情况下(步骤S308的是)，在步骤S309中，校正部104采用校正值计算部103所求出的校正值对通过热图像传感器101得到的测定区域151的测定结果进行校正。在此，校正部104例如在求出有多个校正值的情况下，采用这些校正值的平均值实施校正。此外，根据求出校正值的基准温度与对应的校正值的关系，针对热图像传感器101测定出的每个温度范围实施校正。
[实施方式3]
接下来，使用图5对本发明的实施方式3进行说明。图5是表示本发明的实施方式3中的温度测定装置的构成的构成图。该温度测定装置包括热图像传感器101、接触式温度传感器102、校正值计算部103以及校正部104。这些构成与上文所述的实施方式1、2相同，省略说明。
在实施方式3中具备温度控制部206，其将配置有接触式温度传感器102的位置的温度控制为测定区域151被设定的管理温度。温度控制部206控制加热器107，由此将配置有接触式温度传感器102的位置的温度控制为测定区域151被设定的管理温度。例如，未图示的工程管理系统实施通过输送装置111输送的产品112的温度控制。温度控制部206从未图示的工程管理系统获取该控制信息，以所获取的控制信息为基础进行控制，以使加热器107的温度变为管理温度。
在实施方式3中，校正值计算部103求出温度控制部206正在控制的管理温度的状态的校正值，校正部104采用校正值计算部103求出的校正值实施校正。
接触式温度传感器102的温度测定结果(基准温度)不受水蒸气的产生、空间的温度分布等环境的影响。使用在这样的不受环境影响的状态下所测定的基准温度来校正热图像传感器101的测定结果，由此获得消除了热图像传感器101所受到的环境影响的、更准确的测定结果。此外，使用在控制为测定区域151被设定的管理温度的状态下获得的校正值，由此能够进行更准确的校正，并能获得更准确的测定结果。
接下来，使用图6的流程图对本发明的实施方式3中的温度测定装置的动作例进行说明。
首先，在步骤S401中，温度控制部206从未图示的工程管理系统中获取产品112的测定区域151中的温度控制信息(管理温度)。接下来，在步骤S402中，温度控制部206采用所获取的温度控制信息控制加热器107。例如，在测定区域151中，在产品112被加热控制为80℃的情况下，温度控制部206将加热器107设定为管理温度条件80℃。
接下来，在步骤S403中，校正值计算部103获取接触式温度传感器102测定出的测定结果(基准温度)，所述接触式温度传感器102被配置于通过被设定为管理温度条件80℃的加热器107而被加热的基准测定位置。接下来，在步骤S404中，校正值计算部103获取热图像传感器101测定出的基准温度测定位置的温度测定结果。
接下来，在步骤S405中，校正值计算部103比较所获取的两个测定结果，并判断是否一致。在不一致的情况下(步骤S405的否)，在步骤S406中，校正值计算部103求出校正值，该校正值使通过热图像传感器101得到的配置有接触式温度传感器102的位置(基准温度测定位置)的温度测定结果与接触式温度传感器102的测定结果(基准温度)一致。在一致的情况下(步骤S405的是)，不求出校正值而结束动作。如果校正值被求出的话，则在步骤S407中，校正部104采用校正值计算部103所求出的校正值来校正热图像传感器101进行的测定区域151的测定结果。
如以上所说明的，根据本发明，由于在通过热图像传感器测量温度分布时，通过不受周围环境影响的接触式温度传感器的测定结果来校正测定区域以外配置有接触式温度传感器的位置的温度测定结果，因此能够使用热图像传感器更准确地测定温度。
另外，本发明并不限定于以上所说明的实施方式，显然能够在本发明的技术思想内，由具有本领域公知常识的人实施多种变形以及组合。
[符号说明]
101…热图像传感器、102…接触式温度传感器、103…校正值计算部、104…校正部、105…警报输出部、111…输送装置、112…产品、151…测定区域、152…温度可测定范围。
Claims (4)
1.一种温度测定装置，其特征在于，包括：
热图像传感器，其二维地对测定区域的表面温度分布进行测定；
接触式温度传感器，其在所述热图像传感器的温度可测定范围内被配置于所述测定区域的外侧；
校正值计算部，其求出校正值，该校正值使通过热图像传感器得到的配置有所述接触式温度传感器的位置的温度测定结果与所述接触式温度传感器的测定结果一致；以及
校正部，其采用所述校正值计算部求出的校正值来校正通过热图像传感器得到的所述测定区域的测定结果。
2.根据权利要求1所述的温度测定装置，其特征在于，包括：
温度可变控制部，其使配置有所述接触式温度传感器的位置的温度变化，
所述校正值计算部针对所述温度可变控制部变化的每个温度求出所述校正值，
所述校正部采用所述校正值计算部求出的多个所述校正值实施校正。
3.根据权利要求1所述的温度测定装置，其特征在于，包括：
温度控制部，其将配置有所述接触式温度传感器的位置的温度控制为所述测定区域被设定的管理温度。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的温度测定装置，其特征在于，包括：
警报输出部，其对所述校正值变为所设定的上限值以上的情况进行检测并输出警报。
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