CN111595456A - 一种采用黑体校正提高机器人测温精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于包括以下步骤：S1将黑体安装在机器人充电房中，充电房内部设置安装气温调节系统，并将黑体开机，将测温仪连接好电源线后开机，设置黑体的靶面温度T0；S2机器人开始巡检前，首先调用校正预置位，将红外热像仪对准黑体，并调节好焦距，测量黑体温度，并根据预先设置的黑体温度进行计算，得到校正温度；S3机器人进行日常巡检，根据校正温度修正每次的测量温度，并记录黑体设备的测量温度T。采用单黑体温度校正的方法，有效的提高的机器人系统测量温度的准确性，将机器人测量目标温度的精度由±2℃提升到±1℃。

Description

一种采用黑体校正提高机器人测温精度的方法

技术领域

本发明属于电网输变电设备状态监测系统技术领域，涉及一种对提高红外热像仪输出测温精度的方法。

背景技术

随着变电站智能巡检机器人列入《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》，变电站智能巡检机器人在国家电网公司得到推广应用，已经在部分区域形成相对集中的用户群。目前大部分的厂家在使用巡检机器人在进行测温工作时，使用的都是320*240分辨率或640*480分辨率的红外热像仪，测温精度按照《DL/T 664-2016带电设备红外诊断应用规范》为±2℃。

红外热图数据是分析设备工作状态的重要基础数据，在中华人民共和国电力行业标准《DL/T 664-2016带电设备红外诊断应用规范》中规定了部分设备判定工作温度状态的标准。

表I.1电压致热型设备缺陷诊断判据

上表中，很多设备的故障温度变化就是2℃-3℃温度，采用一般测温标准的仪器时很难自动完成这样高精度测温分析的。

按照华人民共和国电力行业标准《DL/T 664-2016带电设备红外诊断应用规范》中规定的在线式红外热像仪对与缺陷温差只有2℃-3℃温度变化的设备基本无法完成自动温度监测。

发明内容

本发明设计一种结合机器人巡检特点，采用黑体校正的方法，完成对变电设备高精度温度测量的方法，预计测温精度可以达到1℃。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1将黑体安装在机器人充电房中，充电房内部设置安装气温调节系统，并将黑体开机，将测温仪连接好电源线后开机，设置黑体的靶面温度T0；

S2机器人开始巡检前，首先调用校正预置位，将红外热像仪对准黑体，并调节好焦距，测量黑体温度，并根据预先设置的黑体温度进行计算，得到校正温度；

S3机器人进行日常巡检，根据校正温度修正每次的测量温度，并记录黑体设备的测量温度T。

所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于所述步骤S1中，充电房室内温度设置在10℃-35℃。

所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于所述步骤S1中，所述T0设置为40℃。

所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于所述步骤S2中，测量的所述黑体温度为T1，所述校正温度TΔ＝T1-T0。

所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于在机器人日常巡检过程中：对任意目标测量的温度为T2，机器人系统中记录的该目标温度为：T＝T2+TΔ。

该采用黑体校正提高机器人测温精度的方法具有以下有益效果：

采用单黑体温度校正的方法，有效的提高的机器人系统测量温度的准确性，将机器人测量目标温度的精度由±2℃提升到±1℃。

附图说明

图1：机器人红外热像探测仪工作原理图；

图2：本发明测温设备工作样机图；

图3：热成像体温监测系统体温检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，使本发明技术方案更易于理解和掌握。

如图1所示，机器人红外热像探测仪工作原理图

普通机器人红外热成像测温的过程是：将被测目标的红外辐射通过单晶锗镜头聚焦到Microbolometer探测器的靶面，产生与目标温度成正比的对应电荷，经过探测器的扫描电路产生反映目标表面热状态的热电信号，经过高增益低噪声的放大器进行信号放大，经过视频模数转换电路将信号转换成14bit数字信号，然后对数字视频信号进行实时信号处理(斑点、死点补偿、信号噪声滤波和伪彩色处理)，最后进入视频编码成标准PAL制电视视频信号显示在监视器上，同时可以选择目标图像的存储，存储为自定义格式红外数据文件。

红外探测器是热像仪的核心器件，它是一个探测器阵列，其每个探测单元将光学系统投射在其上面的红外辐射转换成电信号。该电信号经过A/D转换后变现为图像的灰度值。因此整个红外探测器阵列的输出就构成了一幅完成的红外图像。同时光学系统投射在某个探测单元上的红外辐射能与目标物体在改点的表面温度也是一一对应的。这样便可以建立目标点温度T(I,j)、电信号V(i,j)和红外灰度值G(i,j)之间的一一对应关系。

T_(i,j)＝kf(G_(i,j))

其中k为修正系数

在实际应用中，一般采用黑体标定测温算法进行温度测量，具体过程是在仪器出厂前，利用高精度黑体对设备进行标定，确定在各种情况下黑体温度T(I,j)和图像灰度值之间的关系。也就是确定公司f(x)的计算过程。

目前市场上大多数机器人用红外热像仪都是采用这种测温算法，这种算法的优势是应用简便，缺点是测温精度偏低，只能达到±2℃。

如图2与图3所示，热成像体温监测系统。在体温监测领域，要求测温精度达到±0.3℃，针对这种要求，提出了实时黑体标定测温算法。

实时黑体标定测温算法的核心思路是：保持标准黑体出现在画面中，通过已知的黑体温度对目标温度进行修正。这种算法的优势是测温精度高，能达到±0.3℃。缺点是系统不能移动，只能适用于特定场合。而且黑体必须实时出现在红外热成像画面中的固定位置，不能移动。

在对目标测温前，首先通过安装在充电房中的外置黑体进行温度校正，系统通过对设置成固定温度的外置黑体进行温度测量，确定当前机器人机载设备的温测温准确性，生成修正温度，然后在随后的巡检过程中，自动根据该修正温度，对目标温度进行测量。

机器人在进行日常巡检是，首先进行自检，然后将红外热像仪对准安装在充电房室内的外置黑体，黑体温度设置为40℃(T0)，机器人系统记录当前对黑体设备的测量温度T1。

计算得到如下修正温度参数：TΔ＝T1-T0；

在机器人日常巡检过程中：对任意目标测量的温度为T2。

则机器人系统中记录的该目标温度为：T＝T2+TΔ。

这种算法的优势是每次机器人巡检是都对热像仪进行温度校正，可以有效的提高机器人测温精度，使得测温精度能达到±1℃。且测温非常稳定。

具体包括如下步骤

系统开机

将黑体安装在机器人充电房中，充电房内部需要安装气温调节系统，确保室内温度在10℃-35℃之间，并将黑体开机，将测温仪连接好电源线后开机。黑体的靶面设置为温度40℃。

机器人校正

机器人开始巡检前，首先调用校正预置位，将红外热像仪对准黑体，并调节好焦距，上述过程自动完成，测量黑体温度，并根据预先设置的黑体温度进行计算，得到校正温度。

系统待机

机器人开始日常巡检，根据校正温度修正每次的测量温度。

采用单黑体温度校正的方法，有效的提高的机器人系统测量温度的准确性，将机器人测量目标温度的精度由±2℃提升到±1℃。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1将黑体安装在机器人充电房中，充电房内部设置安装气温调节系统，并将黑体开机，将测温仪连接好电源线后开机，设置黑体的靶面温度T0；

S2机器人开始巡检前，首先调用校正预置位，将红外热像仪对准黑体，并调节好焦距，测量黑体温度，并根据预先设置的黑体温度进行计算，得到校正温度；

S3机器人进行日常巡检，根据校正温度修正每次的测量温度，并记录黑体设备的测量温度T。

2.根据权利要求1所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于所述步骤S1中，充电房室内温度设置在10℃-35℃。

3.根据权利要求2所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于所述步骤S1中，所述T0设置为40℃。

4.根据权利要求1所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于所述步骤S2中，测量的所述黑体温度为T1，所述校正温度TΔ＝T1-T0。

5.根据权利要求4所述的采用黑体校正提高机器人测温精度的方法，其特征在于在机器人日常巡检过程中：对任意目标测量的温度为T2，机器人系统中记录的该目标温度为：T＝T2+TΔ。

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