CN109348090A - 精确温控型红外线阵相机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：固定于视觉检测设备壳体内，其包括相机座，固定设置在所述的相机座的前侧面的镜头，与所述的镜头对应地固定设置在相机座上的红外传感器，与所述的红外传感器通讯连接的信号采集机构，以及红外传感器冷却机构，所述的红外传感器冷却机构包括一端与所述的红外传感器贴合接触的导热片，以及制冷面与所述的导热片的另一端贴合接触的半导体制冷片。红外传感器主要用于接收镜头的光线信号并转换为电信号然后传送至信号采集机构，如信号采集板，本发明利用导热片将红外传感器的热量导出，然后再导热片的另一端设置半导体制冷片进行制冷降温，有效实现了红外传感器的温度控制，同时，利用温度传感器的设置，根据实际温度实时调整半导体制冷片的工作电流，有效保证其工作环境的稳定性。

Description

精确温控型红外线阵相机及控制方法

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种精确温控型红外线阵相机及控制方法。

背景技术

线阵相机，是采用线阵图像传感器的相机，线阵相机的典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。被检测的物体通常匀速运动,利用一台或多台相机对其逐行连续扫描,以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图象一行一行进行处理,或者对由多行组成的面阵图象进行处理。另外线阵相机非常适合测量场合，这要归功于传感器的高分辨率, 它可以准确测量到微米。

线阵相机一般是计算机驱动控制电路，从而控制冷却装置、光源、编码器。冷却装置用于给相机等发热设备进行降温，光源用于图形成像，编码器驱动相机采集图像，再由计算机从线阵相机读入玻璃的图像信息，对图像信息进行处理。

上述现有技术存在以下缺点；

采用红外线阵传感器的相机的发热量大，高温会影响图像的采样质量。目前，一般红外线阵相机的采用普通散热片作为散热结构，当相机处于环境温度较高的工况中，其散热效果较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精确温控型红外线阵相机，该精确温控型红外线阵相机采用半导体降温，有效提高温控精准度。

本发明的另一个目的是，提供一种红外线阵相机的控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种精确温控型红外线阵相机，固定于视觉检测设备壳体内，其包括相机座，固定设置在所述的相机座的前侧面的镜头，与所述的镜头对应地固定设置在相机座上的红外传感器，与所述的红外传感器通讯连接的信号采集机构，以及红外传感器冷却机构，所述的红外传感器冷却机构包括一端与所述的红外传感器贴合接触的导热片，以及制冷面与所述的导热片的另一端贴合接触的半导体制冷片。

在上述技术方案中，还包括与所述的半导体制冷片的散热面贴合接触的散热器。

在上述技术方案中，还包括与所述的散热器贴合的散热风扇。

在上述技术方案中，所述的相机座的后侧面形成有用以容嵌所述的红外传感器的凹槽。

在上述技术方案中，还包括用于定位所述的导热片的长槽，所述的长槽穿过所述的凹槽。

在上述技术方案中，所述的红外传感器上下两侧分别形成有一排引脚，所述的导热片匹配地穿设在上下两排引脚之间。

在上述技术方案中，所述的导热片为扁平状微循环导热铜管，在所述的微循环导热铜管内填充有导热剂。

在上述技术方案中，所述的红外传感器内设置有温度传感器。

在上述技术方案中，所述的视觉检测设备壳体包括形成有进气孔口和排气孔口的箱体，对应设置在进气孔口处的进气过滤器，对应设置在排气孔口处的排气过滤器，以及与所述的进气孔口对应设置的进气风机。

在上述技术方案中，所述的进气过滤器设置在箱体内部，所述的进气风机固定设置在进气过滤器内侧，所述的进气过滤器和排气过滤器为高效过滤器。

在上述技术方案中，还包括与所述的进气孔口对应连接的进气管道。

一种所述精确温控型红外线阵相机的使用方法，包括以下步骤，

1)温度传感器感测红外传感器温度并传递至信号采集机构，

2)信号采集机构根据温度不同向半导体制冷片输出对应的制冷电流同时驱动散热风扇工作。

本发明的优点和有益效果为：

红外传感器主要用于接收镜头的光线信号并转换为电信号然后传送至信号采集机构，如信号采集板，本发明利用导热片将红外传感器的热量导出，然后再导热片的另一端设置半导体制冷片进行制冷降温，有效实现了红外传感器的温度控制，同时，利用温度传感器的设置，根据实际温度实时调整半导体制冷片的工作电流，有效保证其工作环境的稳定性。

附图说明

图1为红外线阵相机的正面示意图；

图2为红外线阵相机的背面示意图；

图3为红外线阵相机的爆炸示意图。

图4是本发明正压散热式视觉检测设备壳体的结构示意图。

图5是本发明正压散热式视觉检测设备壳体的具有进气管道的结构示意图。

其中：

1：箱体，2：进气过滤器，3：密封环，4：固定架，5；进气风机；6：进气管道，7：辅助进气管；8：排气过滤器；11：镜头；12：相机座；13：信号采集板；14：红外传感器； 15：导热片；16：压块；17：半导体制冷片；18：散热器；19：散热风扇；20：凹槽；21：长槽。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

第一实施例

如图所示，本发明的精确温控型红外线阵相机按预定规则呈线阵固定于视觉检测设备壳体，如色选机壳体内，其包括相机座12，固定设置在所述的相机座的前侧面的镜头11，与所述的镜头对应地固定设置在相机座上的红外传感器14，与所述的红外传感器通讯连接的信号采集机构，如信号采集板13，以及红外传感器冷却机构，所述的红外传感器冷却机构包括一端与所述的红外传感器贴合接触的导热片15，以及制冷面与所述的导热片的另一端贴合接触的半导体制冷片17。同时所述的红外传感器14内设置有温度传感器，所述的温度传感器与所述的信号采集机构通讯连接。

其中，还包括与所述的半导体制冷片的散热面贴合接触的散热器18，以及与所述的散热器贴合的散热风扇19。

红外传感器主要用于接收镜头的光线信号并转换为电信号然后传送至信号采集机构，如信号采集板，本发明利用导热片将红外传感器的热量导出，然后再导热片的另一端设置半导体制冷片进行制冷降温，有效实现了红外传感器的温度控制，同时，利用温度传感器的设置，根据实际温度实时调整半导体制冷片的工作电流，有效保证其工作环境的稳定性。

具体控制方法为：

1)温度传感器感测红外传感器温度并传递至信号采集机构，

2)信号采集机构根据温度不同向半导体制冷片输出对应的制冷电流同时驱动散热风扇工作，其中，根据不同的温度可以控制不同的散热风扇转速。其中，温度和制冷电流的对应关系为表格式对应，其可根据经验或者理论进行设定，以其能减少温度波动，在此不复赘述。

第二实施例

进一步地，为提高空间优化，所述的相机座的后侧面形成有用以容嵌所述的红外传感器的凹槽20。还包括用于定位所述的导热片的长槽21，所述的长槽穿过所述的凹槽。及，所述的长槽穿过所述的凹槽并由延伸段，优选地，所述的导热片为扁平状微循环导热铜管，在所述的微循环导热铜管内填充有导热剂。利用微循环导热铜管，提高导热效果，而将导热片定位在凹槽内，同时通过多个压块16进行紧固定位，定位效果好，而且可以实现相对相机座的散热，有效提高实际散热面积，同时保证各个相机的工况统一，将导热片贯穿凹槽式设计，同样是为了提高整体散热效果。

进一步地，所述的红外传感器上下两侧分别形成有一排引脚，所述的导热片匹配地穿设在上下两排引脚之间。具体地，所述的信号采集机构与所述的红外传感器相邻侧凸起地形成有两个与所述的引脚对应的插脚座，所述的引脚与插脚座对应插接导通。红外线阵传感器一般都直接插焊在信号采集机构的PCB板上并与其贴紧，本发明的红外传感器通过插脚座的设计，使得红外传感器与PCB之间之间产生了3mm左右的空隙，这样得以把导热片插入传感器背部，帮助其散热。

采用穿插式设计，利用凹槽和长槽对导热片的定位设计，使得芯片的连接不受影响，在保证芯片正常工作的前提，利用其间的导热片将红外传感器的热量重点导出，有效保证温度控制。

第三实施例

本实施例公开了一种正压散热式视觉检测设备壳体，如色选机壳体，包括形成有进气孔口和排气孔口的箱体1，对应设置在进气孔口处的进气过滤器2，对应设置在排气孔口处的排气过滤器8，以及与所述的进气孔口对应设置的进气风机5。所述的进气过滤器和排气过滤器为高效过滤器，即为百褶式过滤器，HEPA高效过滤网。

本发明的视觉检测设备壳体采用排气孔口处设置排气过滤器，利用排气过滤器对气流的阻挡效果，实现了箱体内微正压，同时，利用气流相对外部环境的流动，实现了正压散热结构，防止色选机的使用环境中的粉尘自然扩散或被吸入视觉检测设备壳体内，提高光学元器件的清晰度，延长电子元器件的使用寿命，对保障色选机的使用效果具有一定的实际意义。

进一步地，所述的进气过滤器设置在箱体内部，所述的进气风机固定设置在进气过滤器内侧。具体地说，所述的进气过滤器和排气过滤器分别通过顶部形成有开口和连接环边、底部形成有气孔的腔式固定架4与所述的箱体1固定连接，在所述的固定架与箱体间设置有密封环3，所述的进气风机与所述的固定架固定连接。同时固定架和过滤器间还设置有密封环，该密封环可与百褶式过滤器做成一体结构，以避免空气直接进入箱体，采用箱体开孔口内部设置进气过滤器和排气过滤器及进气风机的方式，保证箱体整体外观不受影响，避免与外设发生干涉，提高设备的整体性，而且将进气风机设置在内部，也提高了其工况，保证长久持续运行。

进一步地，还包括与所述的进气孔口对应连接的进气管道6。所述的进气管道长度为0-20m 以使进气口远离粉尘区域环境。具体地，在所述的进气孔口处固定设置，如通过法兰固定连接有辅助进气管7，进气管道6安装在辅助进气管7的进口处，这样，当色选机处于粉尘较重或者其他恶劣环境时，利用安装进气管道6可将室外或其他粉尘较少的环境中的空气引入，同时，在排气孔口处也可以连接排气管道，对箱体内的洁净空气利用排气管道引导至其他地方，进行有效利用。

进一步地，为提高制冷效果，在所述的进气孔口处设置有换热盘管，在所述的排气孔口处设置有安全网格。利用换热盘管可有效减少外部环境的高温时对机箱内部温度的影响，保证机箱内部的合适温度，同时，为减少内部箱体各部件间出现干涉的可能，所述的进气过滤器设置在所述的进气孔口的外侧，所述的进气风机固定在所述的进气孔口的内侧，或者所述的进气风机设置在进气过滤器的外侧，同时，所述的排气过滤器也设置在箱体外侧，即，保持箱体内部空间不被占据。

其中，为减低风阻，所述的进气孔口和排气孔口对应设置在箱体相对的两侧壁上，同时，为提高各侧面的出风效果，避免内部出现短路，所述的进气孔口为一个，所述的排气孔口为至少两个，采用多排气孔口设置，可有效对机箱内各部分，尤其是对红外线阵相机散热风扇散发的热量进行有效疏散，进行有效冷却。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：固定于视觉检测设备壳体内，其包括相机座，固定设置在所述的相机座的前侧面的镜头，与所述的镜头对应地固定设置在相机座上的红外传感器，与所述的红外传感器通讯连接的信号采集机构，以及红外传感器冷却机构，所述的红外传感器冷却机构包括一端与所述的红外传感器贴合接触的导热片，以及制冷面与所述的导热片的另一端贴合接触的半导体制冷片。

2.根据权利要求1所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：还包括与所述的半导体制冷片的散热面贴合接触的散热器，以及与所述的散热器贴合的散热风扇。

3.根据权利要求1所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的相机座的后侧面形成有用以容嵌所述的红外传感器的凹槽。

4.根据权利要求3所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：还包括用于定位所述的导热片的长槽，所述的长槽穿过所述的凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的红外传感器上下两侧分别形成有一排引脚，所述的导热片匹配地穿设在上下两排引脚之间。

6.根据权利要求5所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的信号采集机构与所述的红外传感器相邻侧凸起地形成有两个与所述的引脚对应的插脚座，所述的引脚与插脚座对应插接导通。

7.根据权利要求1所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的导热片为扁平状微循环导热铜管，在所述的微循环导热铜管内填充有导热剂。

8.根据权利要求6所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的红外传感器内设置有温度传感器。

9.根据权利要求6所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的视觉检测设备壳体包括形成有进气孔口和排气孔口的箱体，对应设置在进气孔口处的进气过滤器，对应设置在排气孔口处的排气过滤器，以及与所述的进气孔口对应设置的进气风机。

10.根据权利要求9所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：所述的进气过滤器设置在箱体内部，所述的进气风机固定设置在进气过滤器内侧，所述的进气过滤器和排气过滤器为高效过滤器。

11.根据权利要求9所述的一种精确温控型红外线阵相机，其特征在于：还包括与所述的进气孔口对应连接的进气管道。

12.一种如权利要求1-11任一项所述精确温控型红外线阵相机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)温度传感器感测红外传感器温度并传递至信号采集机构，

2)信号采集机构根据温度不同向半导体制冷片输出对应的制冷电流同时驱动散热风扇工作。