CN111693566B - 一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车尾气检测技术领域，特别涉及一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置及检测方法，包括用于承载待测汽车的底盘测功机和主体装置，主体装置包括平台移动装置、移动检测装置、热成像定位装置、检测仪和净化装置，所述平台移动装置包括横向平台和和驱动横向平台沿x方向运动和定位的横向驱动件，横向平台上侧安装有升降平台和驱动升降平台实现z方向的移动和定位的升降驱动件，所述移动检测装置包括固定在升降平台上的弧形轨道，弧形轨道上安装有检测平台和和驱动检测平台在弧形轨道上实现y方向、z方向的移动和定位的检测平台移动机构，检测平台上设有检测机构，本发明提可适应多种车型的排气管的不同高度、不同弯角等情况。

Description

一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及汽车尾气检测技术领域，特别涉及一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置及检测方法。

背景技术

汽车尾气现已成为大气污染的主要污染源之一。从医学角度看，由于汽车排放的尾气正处于人体呼吸带1.5米上下的高度，长期吸入汽车尾气不仅可以导致呼吸系统疾病、眼结膜炎、神经衰弱，而且还可以导致人体肝、肺组织的癌变，甚至出现基因变异等复杂疾病，对人体健康的危害极大，因此，机动车尾气排放污染专项整治工作迫在眉睫。其中，汽车尾气检测作为整治工作中比较重要的一环，有利于促进高排放车辆的淘汰，有利于控制和削减在用汽车污染物的排放量。

汽车尾气检测装置是一种用来检测汽车尾气中各种气体元素含量指标的一种设备，汽车排气检测仪是利用不分光红外线和电化学传感器对汽车排气中主要组份CO、HC、CO₂、NO_X和O₂的测量分析，按照ISO9001质量保证体系及JJG688-90检定规程的要求研制、生产和检定，在研制过程中采纳了许多环保界专家和汽车生产及维护厂家的建议，完全适用于环保部门和车辆维修、安检、路检等汽车尾气排放检测场合，具有良好的稳定性，测量精确度高以及使用寿命长等他特点。

目前市场上出现的汽车尾气检测装置，如ZL201711336723.9公开的一种可视化汽车尾气检测装置，实现了汽车尾气检测时远程监控、操作和进行数据处理的功能，但针对不同弯角的排气管，则无法实现检测。

发明内容

为了解决现有技术存在的现有的针对不同弯角的排气管，则无法实现检测问题的问题，本发明提供一种应多种车型的排气管的不同高度、不同弯角等情况的基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置和检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置，包括用于承载待测汽车的底盘测功机和主体装置，所述的主体装置包括平台移动装置、移动检测装置、热成像定位装置、检测仪和净化装置，所述平台移动装置包括横向平台和驱动横向平台沿X方向运动和定位的横向驱动件，横向平台上侧安装有升降平台和驱动升降平台实现z方向的移动和定位的升降驱动件，所述移动检测装置包括固定在升降平台上的弧形轨道，所述的弧形轨道上安装有检测平台和驱动检测平台在弧形轨道上实现y方向、z方向的移动和定位的检测平台移动机构，所述的检测平台上设有检测机构，所述热成像定位装置连续生成、回传并分析处理待测汽车尾端的热力学图像，实时标定待测汽车尾气口的空间坐标；所述检测仪对收集的尾气进行成分检测并得出检测结果，所述净化装置对从检测仪检测完毕排出的尾气进行净化处理。

进一步的，所述横向驱动件包括滑动导轨、丝杠、丝杠电机和支架，所述的横向平台滑动连接在滑动导轨上，所述滑动导轨平行于地盘测功机的滚筒机构轴线方向布置，所述丝杠平行布置于两条滑动导轨中间且与滑动导轨位于同一水平面上，所述的横向平台底部固定有与丝杠配合的丝杠螺母，所述丝杠的端部安装在支架上，所述丝杠电机与丝杠连接，丝杠电机工作带动横向平台沿x方向移动，升降驱动件为气缸，实现升降平台沿z方向移动。

进一步的，所述弧形轨道包括设置在左右两侧的两条1/4弧形轨道，两个1/4弧形轨道端部通过限位板焊接连接，弧形轨道通过支撑板焊接在升降平台上，1/4弧形轨道内侧焊接有齿条及齿条保护槽，所述检测平台移动机构包括固定在检测平台下方的支撑平台，所述的支撑平台上转动连接有转动轴，所述的转动轴端部固定有与齿条啮合的齿轮，所述的检测平台内部具有用于驱动转动轴转动的检测平台电机，所述的检测平台底部还固定有支撑杆，支撑杆两端转动连接有滑轮，弧形轨道上具有导向槽，滑轮在弧形轨道的导向槽内滚动。

进一步的，所述的检测机构包括电动推杆和探头，所述探头包括探头收集端和伸缩臂，所述探头收集端的前部形成有一从前到后直径逐渐连续扩大的扩径管；所述扩径管的前端形成有尾气进口；所述尾气进口通过形成在所述探头收集端内的空腔与固定连接在所述探头收集端后部的连接管相连通；所述连接管与连接波纹管相嵌套，连接管布置在连接波纹管内部，连接管具有一定的可弯曲性；所述连接管的后部连接有导气管、连接波纹管后部固定在伸缩臂上，所述导气管依次穿过伸缩臂、检测平台，最终伸入检测仪中，所述电动推杆前端安装在伸缩臂的最上端伸缩管的顶部，电动推杆后端安装在检测平台上。

进一步的，所述扩径管的锥度为60°，扩径管外壁布置有若干条状的压力传感器；压力传感器在扩径管外壁沿母线方向布置，压力传感器周向均布，压力传感器的长度与扩径管母线长度相同，压力传感器将扩径管与排气管内壁的触碰信息转换为电信号，将电信号传递给电动推杆，进而控制电动推杆的运动，所述的扩径管管口处设置有用于过滤尾气中携带的颗粒物质第一金属丝网。

进一步的，所述连接管内径与扩径管大端内径相同，连接管与通过扩径管大端焊接固定，连接管内壁布置有用于避免因尾气中水蒸气在导气管内凝结而导致测量结果存在误差的若干伴热带；若干伴热带在连接管内壁圆周上均匀分布，伴热带长度与连接管内壁母线长度相同。

进一步的，所述伸缩臂由若干段的伸缩管嵌套组成，靠近扩径管的伸缩管的孔径最小，靠近扩径管的伸缩管顶端与波纹管后端焊接固定，靠近扩径管的伸缩管固定在检测平台中央，伸缩臂整体垂直于检测平台的台面，并指向1/4弧形轨道的圆心方向。

进一步的，所述热成像定位装置包括左右对称固定在所述检测平台上的两台热成像摄像机、图像信息识别系统及图像处理系统，热成像摄像机连续生成并回传待测汽车尾端的热力学图像，所述图像信息识别系统及图像处理系统，接收并储存热成像摄像机回传的热力学图像，对图像进行形态学滤波、阈值分割处理后，实时标定待测汽车尾气口的空间坐标。

进一步的，所述检测仪底部安装有固定平台，检测仪侧部上部开设有排气孔，检测仪对侧开设有导气管进口，尾气进入检测仪完成检测分析，通过排气孔排入净化装置，所述净化装置包括外壳、外壳侧上开设有连接口，连接口与排气孔通过软管连接，外壳下部开设有排气窗，外壳内侧设有净化层，净化层包括分子筛层，分子筛层下部安装有尿素颗粒状的废气处理剂层，尿素颗粒状废气处理剂层下部安装有活性炭层，净化层由第二金属丝网进行固定。

一种如上述的基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，待测汽车进入指定位置，两部热成像相机拍摄待测汽车尾部的热力学图像，形成左图像L和右图像R，图像信息识别系统及图像处理系统对图像进行预处理、图像区域分割以及与存储的市场上常见汽车尾气口热力学图像比对，选择目标图像进而确定尾气口所在位置坐标；

步骤2，通过张氏标定，对左图像L和右图像R进行标定，获得左右相机的内外参数；

步骤3，通过相机的内外参数，对左图像L和右图像R进行校正从而将左右图像去除畸变，将两幅图像极线对齐；

步骤4，对校正过的左右图像，利用并行的SGM算法计算，得到视差图，信息收集及控制系统对获得的视差图进行后处理，利用中值滤波的方法去除噪声，热成像节点独立搜索热点即温度30-50℃的图像节点即为热点，在其中一个节点检测到热点后，计算热点的相对位置坐标，传递给横向驱动件，驱动丝杠电机工作进而实现x方向运动；

步骤5，丝杠电机开始工作，横向平台从初始位置开始运动，当丝杠电机运动至与热点相同的x方向的坐标位置时停止运转，横向平台停止移动；

步骤6，横向驱动件停止运转后，检测平台位于弧形轨道最高处的初始位置，热成像摄像机进行拍摄，并将拍摄到的热力学图像传输到图像识别系统及图像处理系统与存储数据进行比对，处理拍摄得到的图像有三种情况分别为矩形，圆形或椭圆形；

步骤7，根据拍摄得到的四种情况，检测平台移动机构及检测机构进行不同的运动，进而运动至对应的y、z坐标分为以下情形：

情况a：第一次拍摄所成图形为圆形，则检测平台移动机构不需要进行运动，z方向坐标确定，已找到尾气口位置，电动推杆部分开始伸长运行，推动探头运动，当条状压力传感器感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动推杆，电动推杆停止运行，y方向位置确定，探头开始采集尾气，进行检测；

情况b：第一次拍摄所成图形为矩形，说明此尾气管存在90°弯角，检测平台移动机构开始工作移动到弧形轨道最底端，当移动到最底端时检测平台移动机构停止工作，y方向位置确定，电动推杆开始伸长运行，推动探头运动，当条状压力传感器感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动推杆，电动推杆停止运行，z方向位置确定，探头开始采集尾气，进行检测；

情况c：第一次拍摄所成图像为椭圆形，说明尾气管有两种流程：

流程①：排气管可能与地面平行，由于探头高度问题，探头位于初始位置，高度较低，导致图像为椭圆形，针对此情况气缸推动升降平台提升高度直至提升至最高高度，在此过程中，热成像摄像机每隔0.05s拍摄一次图像，处理图像并记录，传输给图像信息识别系统及图像处理系统，当图像处理后为圆形时，说明探头以运动到与尾气管相同的水平高度，z方向位置确定，气缸停止工作，电动推杆开始伸长运行，推动探头运动，当条状压力传感器感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动杆，电动推杆停止运行，y方向位置确定，探头开始采集尾气，进行检测；

流程②：按照流程①工作，若过程中未出现圆形图像，则说明排气管存在一定角度的弯角，角度为0～90°，通过图像信息识别系统及图像处理系统接收到的时间离散化的热力学图像进行分析处理，利用内设算法确定尾气管弯角度数，确定弯角度数后，气缸收缩，升降平台降低到初始位置，检测平台移动机构从初始位置开始向弧形轨道最低处运动，当运动至探头指向角度与弯角角度相同时即探头方向与尾气管口轴线方向相同时，检测平台移动机构停止运动，完成上述流程后，气缸重新从初始位置开始工作，气缸推动升降平台提升高度，热成像摄像机每隔0.05s拍摄一次图像，处理图像，传输给图像信息识别系统及图像处理系统，当图像处理后为圆形时，说明探头以运动到与尾气管相同的水平高度，z方向位置确定，气缸停止工作，电动推杆开始伸长运行，推动探头运动，当条状压力传感器感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动杆，电动推杆停止运行，y方向位置确定，探头开始采集尾气，进行检测；

步骤8，将检测时采集尾气通过导气管引入检测仪进行分析，生出尾气内含量分析报告；

步骤9，分析完的尾气通过排气孔进入净化机构完成净化后排放；

步骤10，检测结束后，电动推杆收缩，探头部分回到初始位置，检测平台电机驱动检测平台恢复至弧形轨道最高处，升降驱动件收缩至最短位置，丝杠电机回转带动底部平台回到初始位置，主体装置恢复至初始位置，检测结束。

有益效果：

(1)本发明提供一种能够实现自动识别、定位尾气口，现场无人作业、自动化操作的汽车尾气检测装置，以适应多种车型的排气管的不同高度、不同弯角等情况；

(2)本发明实时标定待测汽车尾气口的空间坐标；所述检测仪对收集的尾气进行成分检测并得出检测结果；所述净化装置对从检测仪检测完毕排出的尾气进行净化处理，很大程度上减少了该检测过程检测废气排放对环境的污染。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为检测装置的整体示意图；

图2为主体装置示意图；

图3为平台移动装置示意图；

图4为横向驱动件装置示意图；

图5为移动检测装置示意图；

图6为检测平台正视图；

图7为探头结构示意图；

图8为探头收集端示意图；

图9为检测平台移动机构示意图；

图10为检测仪及净化装置示意图；

图11为净化装置内部示意图；

图12为汽车尾气检测流程图。

其中，1-1、待测汽车，1-2、底盘测功机，1-3、主体装置，2-1、平台移动装置，3-1、横向平台，3-2、横向驱动件，4-1、滑动导轨，4-2、丝杠，4-3、丝杠电机，4-4、支架，3-3、升降平台，3-4、升降驱动件，2-2、移动检测装置，5-1、弧形轨道，5-2、检测机构，6-1、电动推杆，6-2、探头，6-3、热成像摄像机，6-4、图像信息识别系统，6-5、图像处理系统，5-3、检测平台，5-4、检测平台移动机构，2-3、热成像定位装置，2-4、检测仪，2-5、净化装置，5-5、1/4弧形轨道，5-6、限位板，5-7、支撑板，5-8、齿条，5-9、齿条保护槽，5-10、导向槽，6-1、电动推杆，6-2.探头，6-3、热成像摄像机，6-4、图像信息识别系统，7-1、扩径管，7-2、连接管，7-3、连接波纹管，7-4、导气管，7-5、上端伸缩管，7-6、中端伸缩管，7-7、下端伸缩管，7-8、卡口，8-1、压力传感器，8-2、伴热带，9-1、支撑平台，9-2、滑轮，9-3、支撑杆，9-4、齿轮，10-1、排气孔，10-2软管，10-3、连接口，10-4、排气窗，10-5、固定平台，11-1、外壳，11-2、分子筛层，11-3、废气处理剂层，11-4、活性炭层，11-5、排气窗。

具体实施方式

如图1～3，一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置，包括用于承载待测汽车1-1的底盘测功机1-2和主体装置1-3，主体装置1-3包括平台移动装置2-1、移动检测装置2-2、热成像定位装置2-3、检测仪2-4和净化装置2-5，平台移动装置2-1包括横向平台3-1和驱动横向平台3-1沿x方向运动和定位的向驱动件3-2，横向平台3-1上侧安装有升降平台3-3和驱动升降平台3-3实现z方向的移动和定位的升降驱动件3-4，移动检测装置2-2包括固定在升降平台3-3上的弧形轨道5-1，弧形轨道5-1上安装有检测平台5-3和驱动检测平台5-3在弧形轨道5-1上实现y方向、z方向的移动和定位的检测平台移动机构5-4，检测平台5-3上设有检测机构5-2，热成像定位装置2-3连续生成、回传并分析处理待测汽车1-1尾端的热力学图像，实时标定待测汽车1-1尾气口的空间坐标；检测仪2-4对收集的尾气进行成分检测并得出检测结果，净化装置2-5对从检测仪2-4检测完毕排出的尾气进行净化处理，很大程度上减少了该检测流程对环境的污染。

如图4，横向驱动件3-2包括滑动导轨4-1、丝杠4-2、丝杠电机4-3和支架4-4，横向平台3-1滑动连接在滑动导轨4-1上，滑动导轨4-1有两条，呈现工形，位于地表下方3cm处且平行于地盘测功机的滚筒机构轴线方向布置，丝杠4-2平行布置于两条滑动导轨4-1中间且与滑动导轨4-1位于同一水平面上，滑动导轨4-1布置在横向平台3-1下方两侧位置，保证横向平台3-1平稳运行，横向平台3-1底部固定有与丝杠4-2配合的丝杠螺母，丝杠4-2与横向平台3-1通过4个丝杠螺母旋转配合连接分别位于底部平台与丝杠4-2同方向的两侧部位，丝杠4-2的端部安装在支架4-4上，丝杠电机4-3与丝杠4-2连接，丝杠电机4-3工作带动横向平台3-1沿x方向移动，升降驱动件3-4为气缸，用于带动升降平台3-3实现最低位置到最高位置之间20cm区间的升降，实现升降平台3-3沿z方向移动。横向平台3-1为长方形，横向平台3-1初始位置设定在相对底盘测功机1-2的左侧200mm、后方100mm处，即位于待测汽车1-1左后方位置；升降平台3-3为正方形，初始位置设定在可升降范围的最低高度。

如图5和图9，弧形轨道5-1包括设置在左右两侧的两条半径为200mm的1/4弧形轨道5-5，两个1/4弧形轨道5-5端部通过限位板5-6焊接连接，弧形轨道5-1通过支撑板5-7焊接在升降平台3-3的中央位置，1/4弧形轨道5-5内侧焊接有齿条5-8及齿条保护槽5-9，检测平台移动机构5-4包括固定在检测平台5-3下方的支撑平台9-1，支撑平台9-1上转动连接有转动轴，转动轴端部固定有与齿条5-8啮合的齿轮9-4，齿轮9-4与齿条5-8相互啮合进而保证传动距离的精准，检测平台5-3内部具有用于驱动转动轴转动的检测平台5-3电机，检测平台5-3底部还固定有支撑杆9-3，支撑杆9-3有两根，支撑杆9-3两端转动连接有滑轮9-2，弧形轨道5-1上具有导向槽5-10，滑轮9-2在弧形轨道5-1的导向槽5-10内滚动，以保证检测平台5-3在移动过程中保持平稳，不发生晃动。

如图6和图7，检测机构5-2包括电动推杆6-1和探头6-2，探头6-2包括探头6-2收集端和伸缩臂，探头6-2收集端的前部形成有一从前到后直径逐渐连续扩大的扩径管7-1；扩径管7-1的前端形成有尾气进口；尾气进口通过形成在探头6-2收集端内的空腔与固定连接在探头6-2收集端后部的连接管7-2相连通；连接管7-2与连接波纹管7-3相嵌套，连接管7-2布置在连接波纹管7-3内部，连接管7-2具有一定的可弯曲性；连接管7-2的后部连接有导气管7-4、连接波纹管7-3后部固定在伸缩臂上，连接波纹管7-3可以在一定角度范围内摆动，从而在一定程度上克服由计算误差，机械传动误差导致的探头6-2与尾气管不能共线的情况，增强装置容错率。导气管7-4依次穿过伸缩臂、检测平台5-3，最终伸入检测仪2-4中，电动推杆6-1前端安装在伸缩臂的最上端伸缩管7-5的顶部，电动推杆6-1后端安装在检测平台5-3上，

如图7～8，扩径管7-1的锥度为60°，扩径管7-1外壁布置有若干条状的压力传感器8-1；压力传感器8-1在扩径管7-1外壁沿母线方向布置，压力传感器8-1周向均布，压力传感器8-1的长度与扩径管7-1母线长度相同，压力传感器8-1将扩径管7-1与排气管内壁的触碰信息转换为电信号，将电信号传递给电动推杆6-1，进而控制电动推杆6-1的运动，扩径管7-1管口处设置有用于过滤尾气中携带的颗粒物质第一金属丝网。

如图7～8，连接管7-2内径与扩径管7-1大端内径相同，连接管7-2与通过扩径管7-1大端焊接固定，连接管7-2内壁布置有用于避免因尾气中水蒸气在导气管7-4内凝结而导致测量结果存在误差的若干伴热带8-2；若干伴热带8-2在连接管7-2内壁圆周上均匀分布，伴热带8-2长度与连接管7-2内壁母线长度相同。

如图7～8，伸缩臂由若干段的伸缩管嵌套组成，靠近扩径管7-1的伸缩管的孔径最小，靠近扩径管7-1的伸缩管顶端与波纹管后端焊接固定，靠近扩径管7-1的伸缩管固定在检测平台5-3中央，具体的，本发明具有上端伸缩管7-5、中端伸缩管7-6和下端伸缩管7-7，满足上端伸缩管7-5内径＜中端伸缩管7-6内径＜下端伸缩管7-7内径，其中上端伸缩管7-5嵌套在中端伸缩管7-6中，中端伸缩管7-6嵌套在下端伸缩管7-7中，上端伸缩管7-5顶端与连接波纹管7-3后部焊接固定，中端伸缩管7-6起连接上端伸缩管7-5与下端伸缩管7-7的作用，下端伸缩管7-7与卡口7-8过盈配合固定在检测平台5-3中央，起到固定伸缩臂的作用，伸缩臂整体垂直于检测平台5-3的台面，并指向1/4弧形轨道5-5的圆心方向。

如图6，热成像定位装置2-3包括左右对称固定在检测平台5-3上的两台热成像摄像机6-3、图像信息识别系统6-4及图像处理系统6-5，热成像摄像机6-3连续生成并回传待测汽车1-1尾端的热力学图像，图像信息识别系统6-4及图像处理系统6-5，接收并储存热成像摄像机6-3回传的热力学图像，对图像进行形态学滤波、阈值分割处理后，实时标定待测汽车1-1尾气口的空间坐标。

如图10～11，检测仪2-4底部安装有固定平台10-5，检测仪2-4侧部上部开设有排气孔10-1，检测仪2-4对侧开设有导气管7-4进口，尾气进入检测仪2-4完成检测分析，通过排气孔10-1排入净化装置2-5，净化装置2-5包括外壳11-1、外壳11-1侧上开设有连接口10-3，连接口10-3与排气孔10-1通过软管10-2连接，外壳11-1下部开设有排气窗10-4，外壳11-1内侧设有净化层，净化层包括分子筛层11-2，分子筛层11-2下部安装有尿素颗粒状的废气处理剂层11-3，尿素颗粒状废气处理剂层11-3下部安装有活性炭层11-4，每个净化层由第二金属丝网进行固定，检测后的尾气进入净化装置2-5依次通过分子筛层11-2、尿素颗粒状废气处理剂层11-3和活性炭层11-4完成净化后从排气窗10-4排出，可以实现检测尾气无害化排放，实现装置环保检测效果。

如图12，一种如上述的基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，待测汽车1-1进入指定位置，两部热成像相机拍摄待测汽车1-1尾部的热力学图像，形成左图像L和右图像R，图像信息识别系统6-4及图像处理系统6-5对图像进行预处理、图像区域分割以及与存储的市场上常见汽车尾气口热力学图像比对，选择目标图像进而确定尾气口所在位置坐标；

步骤2，通过张氏标定，对左图像L和右图像R进行标定，获得左右相机的内外参数；

步骤3，通过相机的内外参数，对左图像L和右图像R进行校正从而将左右图像去除畸变，将两幅图像极线对齐；

步骤4，对校正过的左右图像，利用并行的SGM算法计算，得到视差图，信息收集及控制系统对获得的视差图进行后处理，利用中值滤波的方法去除噪声，热成像节点独立搜索热点即温度30-50℃的图像节点即为热点，在其中一个节点检测到热点后，计算热点的相对位置坐标，传递给横向驱动件3-2，驱动丝杠电机4-3工作进而实现x方向运动；

步骤5，丝杠电机4-3开始工作，横向平台3-1从初始位置开始运动，当丝杠电机4-3运动至与热点相同的x方向的坐标位置时停止运转，横向平台3-1停止移动；

步骤6，横向驱动件3-2停止运转后，检测平台5-3位于弧形轨道5-1最高处的初始位置，热成像摄像机6-3进行拍摄，并将拍摄到的热力学图像传输到图像识别系统及图像处理系统6-5与存储数据进行比对，处理拍摄得到的图像有三种情况分别为矩形，圆形或椭圆形；

步骤7，根据拍摄得到的四种情况，检测平台移动机构5-4及检测机构5-2进行不同的运动，进而运动至对应的y、z坐标分为以下情形：

情况a：第一次拍摄所成图形为圆形，则检测平台移动机构5-4不需要进行运动，z方向坐标确定，已找到尾气口位置，电动推杆6-1部分开始伸长运行，推动探头6-2运动，当条状压力传感器8-1感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动推杆6-1，电动推杆6-1停止运行，y方向位置确定，探头6-2开始采集尾气，进行检测；

情况b：第一次拍摄所成图形为矩形，说明此尾气管存在90°弯角，检测平台移动机构5-4开始工作移动到弧形轨道5-1最底端，当移动到最底端时检测平台移动机构5-4停止工作，y方向位置确定，电动推杆6-1开始伸长运行，推动探头6-2运动，当条状压力传感器8-1感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动推杆6-1，电动推杆6-1停止运行，z方向位置确定，探头6-2开始采集尾气，进行检测；

情况c：第一次拍摄所成图像为椭圆形，说明尾气管有两种流程：

流程①：排气管可能与地面平行，由于探头6-2高度问题，探头6-2位于初始位置，高度较低，导致图像为椭圆形，针对此情况气缸推动升降平台3-3提升高度直至提升至最高高度，在此过程中，热成像摄像机6-3每隔0.05s拍摄一次图像，处理图像并记录，传输给图像信息识别系统6-4及图像处理系统6-5，当图像处理后为圆形时，说明探头6-2以运动到与尾气管相同的水平高度，z方向位置确定，气缸停止工作，电动推杆6-1开始伸长运行，推动探头6-2运动，当条状压力传感器8-1感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动杆，电动推杆6-1停止运行，y方向位置确定，探头6-2开始采集尾气，进行检测；

流程②：按照流程①工作，若过程中未出现圆形图像，则说明排气管存在一定角度的弯角，角度为0～90°，通过图像信息识别系统6-4及图像处理系统6-5接收到的时间离散化的热力学图像进行分析处理，利用内设算法确定尾气管弯角度数，确定弯角度数后，气缸收缩，升降平台3-3降低到初始位置，检测平台移动机构5-4从初始位置开始向弧形轨道5-1最低处运动，当运动至探头6-2指向角度与弯角角度相同时即探头6-2方向与尾气管口轴线方向相同时，检测平台移动机构5-4停止运动，完成上述流程后，气缸重新从初始位置开始工作，气缸推动升降平台3-3提升高度，热成像摄像机6-3每隔0.05s拍摄一次图像，处理图像，传输给图像信息识别系统6-4及图像处理系统6-5，当图像处理后为圆形时，说明探头6-2以运动到与尾气管相同的水平高度，z方向位置确定，气缸停止工作，电动推杆6-1开始伸长运行，推动探头6-2运动，当条状压力传感器8-1感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动杆，电动推杆6-1停止运行，y方向位置确定，探头6-2开始采集尾气，进行检测；

步骤8，将检测时采集尾气通过导气管7-4引入检测仪2-4进行分析，生出尾气内含量分析报告；

步骤9，分析完的尾气通过排气孔10-1进入净化机构完成净化后排放；

步骤10，检测结束后，电动推杆6-1收缩，探头6-2部分回到初始位置，检测平台5-3电机驱动检测平台5-3恢复至弧形轨道5-1最高处，升降驱动件3-4收缩至最短位置，丝杠电机4-3回转带动底部平台回到初始位置，主体装置1-3恢复至初始位置，检测结束。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种基于红外热成像技术的汽车尾气检测装置的检测方法，其特征在于:检测装置包括用于承载待测汽车(1-1)的底盘测功机(1-2)和主体装置(1-3)，所述的主体装置(1-3)包括平台移动装置(2-1)、移动检测装置(2-2)、热成像定位装置(2-3)、检测仪(2-4)和净化装置(2-5)，所述平台移动装置(2-1)包括横向平台(3-1)和驱动横向平台(3-1)沿x方向运动和定位的横向驱动件(3-2)，横向平台(3-1)上侧安装有升降平台(3-3)和驱动升降平台(3-3)实现z方向的移动和定位的升降驱动件(3-4)，所述移动检测装置(2-2)包括固定在升降平台(3-3)上的弧形轨道(5-1)，所述的弧形轨道(5-1)上安装有检测平台(5-3)和驱动检测平台(5-3)在弧形轨道(5-1)上实现y方向、z方向的移动和定位的检测平台移动机构(5-4)，所述的检测平台(5-3)上设有检测机构(5-2)，所述热成像定位装置(2-3)连续生成、回传并分析处理待测汽车(1-1)尾端的热力学图像，实时标定待测汽车(1-1)尾气口的空间坐标；所述检测仪(2-4)对收集的尾气进行成分检测并得出检测结果，所述净化装置(2-5)对从检测仪(2-4)检测完毕排出的尾气进行净化处理；

所述横向驱动件(3-2)包括滑动导轨(4-1)、丝杠(4-2)、丝杠电机(4-3)和支架(4-4)，所述的横向平台(3-1)滑动连接在滑动导轨(4-1)上，所述滑动导轨(4-1)平行于地盘测功机的滚筒机构轴线方向布置，所述丝杠(4-2)平行布置于两条滑动导轨(4-1)中间且与滑动导轨(4-1)位于同一水平面上，所述的横向平台(3-1)底部固定有与丝杠(4-2)配合的丝杠螺母，所述丝杠(4-2)的端部安装在支架(4-4)上，所述丝杠电机(4-3)与丝杠(4-2)连接，丝杠电机(4-3)工作带动横向平台(3-1)沿x方向移动，升降驱动件(3-4)为气缸，实现升降平台(3-3)沿z方向移动；

所述弧形轨道(5-1)包括设置在左右两侧的两条1/4弧形轨道(5-5)，两个1/4弧形轨道(5-5)端部通过限位板(5-6)焊接连接，弧形轨道(5-1)通过支撑板(5-7)焊接在升降平台(3-3)上，1/4弧形轨道(5-5)内侧焊接有齿条(5-8)及齿条保护槽(5-9)，所述检测平台移动机构(5-4)包括固定在检测平台(5-3)下方的支撑平台(9-1)，所述的支撑平台(9-1)上转动连接有转动轴，所述的转动轴端部固定有与齿条(5-8)啮合的齿轮(9-4)，所述的检测平台(5-3)内部具有用于驱动转动轴转动的检测平台(5-3)电机，所述的检测平台(5-3)底部还固定有支撑杆(9-3)，支撑杆(9-3)两端转动连接有滑轮(9-2)，弧形轨道(5-1)上具有导向槽(5-10)，滑轮(9-2)在弧形轨道(5-1)的导向槽(5-10)内滚动；

所述的检测机构(5-2)包括电动推杆(6-1)和探头(6-2)，所述探头(6-2)包括探头(6-2)收集端和伸缩臂，所述探头(6-2)收集端的前部形成有一从前到后直径逐渐连续扩大的扩径管(7-1)；所述扩径管(7-1)的前端形成有尾气进口；所述尾气进口通过形成在所述探头(6-2)收集端内的空腔与固定连接在所述探头(6-2)收集端后部的连接管(7-2)相连通；所述连接管(7-2)与连接波纹管(7-3)相嵌套，连接管(7-2)布置在连接波纹管(7-3)内部，连接管(7-2)可弯曲，所述连接管(7-2)的后部连接有导气管(7-4)、连接波纹管(7-3)后部固定在伸缩臂上，所述导气管(7-4)依次穿过伸缩臂、检测平台(5-3)，最终伸入检测仪(2-4)中，所述电动推杆(6-1)前端安装在伸缩臂的最上端伸缩管(7-5)的顶部，电动推杆(6-1)后端安装在检测平台(5-3)上；

所述扩径管(7-1)的锥度为60°，扩径管(7-1)外壁布置有若干条状的压力传感器(8-1)；压力传感器(8-1)在扩径管(7-1)外壁沿母线方向布置，压力传感器(8-1)周向均布，压力传感器(8-1)的长度与扩径管(7-1)母线长度相同，压力传感器(8-1)将扩径管(7-1)与排气管内壁的触碰信息转换为电信号，将电信号传递给电动推杆(6-1)，进而控制电动推杆(6-1)的运动，所述的扩径管(7-1)管口处设置有用于过滤尾气中携带的颗粒物质第一金属丝网；

所述连接管(7-2)内径与扩径管(7-1)大端内径相同，连接管(7-2)与通过扩径管(7-1)大端焊接固定，连接管(7-2)内壁布置有用于避免因尾气中水蒸气在导气管(7-4)内凝结而导致测量结果存在误差的若干伴热带(8-2)；若干伴热带(8-2)在连接管(7-2)内壁圆周上均匀分布，伴热带(8-2)长度与连接管(7-2)内壁母线长度相同；

所述伸缩臂由若干段的伸缩管嵌套组成，靠近扩径管(7-1)的伸缩管的孔径最小，靠近扩径管(7-1)的伸缩管顶端与波纹管后端焊接固定，靠近扩径管(7-1)的伸缩管固定在检测平台(5-3)中央，伸缩臂整体垂直于检测平台(5-3)的台面，并指向1/4弧形轨道(5-5)的圆心方向；

所述热成像定位装置(2-3)包括左右对称固定在所述检测平台(5-3)上的两台热成像摄像机(6-3)、图像信息识别系统(6-4)及图像处理系统(6-5)，热成像摄像机(6-3)连续生成并回传待测汽车(1-1)尾端的热力学图像，所述图像信息识别系统(6-4)及图像处理系统(6-5)，接收并储存热成像摄像机(6-3)回传的热力学图像，对图像进行形态学滤波、阈值分割处理后，实时标定待测汽车(1-1)尾气口的空间坐标；

所述检测仪(2-4)底部安装有固定平台(10-5)，检测仪(2-4)侧部上部开设有排气孔(10-1)，检测仪(2-4)对侧开设有导气管(7-4)进口，尾气进入检测仪(2-4)完成检测分析，通过排气孔(10-1)排入净化装置(2-5)，所述净化装置(2-5)包括外壳(11-1)、外壳(11-1)侧上开设有连接口(10-3)，连接口(10-3)与排气孔(10-1)通过软管(10-2)连接，外壳(11-1)下部开设有排气窗(10-4)，外壳(11-1)内侧设有净化层，净化层包括分子筛层(11-2)，分子筛层(11-2)下部安装有尿素颗粒状的废气处理剂层(11-3)，尿素颗粒状废气处理剂层(11-3)下部安装有活性炭层(11-4)，净化层由第二金属丝网进行固定；

检测方法包括以下步骤：

步骤1，待测汽车(1-1)进入指定位置，两部热成像相机拍摄待测汽车(1-1)尾部的热力学图像，形成左图像L和右图像R，图像信息识别系统(6-4)及图像处理系统(6-5)对图像进行预处理、图像区域分割以及与存储的市场上常见汽车尾气口热力学图像比对，选择目标图像进而确定尾气口所在位置坐标；

步骤2，通过张氏标定，对左图像L和右图像R进行标定，获得左右相机的内外参数；

步骤3，通过相机的内外参数，对左图像L和右图像R进行校正从而将左右图像去除畸变，将两幅图像极线对齐；

步骤4，对校正过的左右图像，利用并行的SGM算法计算，得到视差图，信息收集及控制系统对获得的视差图进行后处理，利用中值滤波的方法去除噪声，热成像节点独立搜索热点即温度30-50℃的图像节点即为热点，在其中一个节点检测到热点后，计算热点的相对位置坐标，传递给横向驱动件(3-2)，驱动丝杠电机(4-3)工作进而实现x方向运动；

步骤5，丝杠电机(4-3)开始工作，横向平台(3-1)从初始位置开始运动，当丝杠电机(4-3)运动至与热点相同的x方向的坐标位置时停止运转，横向平台(3-1)停止移动；

步骤6，横向驱动件(3-2)停止运转后，检测平台(5-3)位于弧形轨道(5-1)最高处的初始位置，热成像摄像机(6-3)进行拍摄，并将拍摄到的热力学图像传输到图像识别系统及图像处理系统(6-5)与存储数据进行比对，处理拍摄得到的图像有三种情况分别为矩形，圆形或椭圆形；

步骤7，根据拍摄得到的四种情况，检测平台移动机构(5-4)及检测机构(5-2)进行不同的运动，进而运动至对应的y、z坐标分为以下情形：

情况a：第一次拍摄所成图形为圆形，则检测平台移动机构(5-4)不需要进行运动，z方向坐标确定，已找到尾气口位置，电动推杆(6-1)部分开始伸长运行，推动探头(6-2)运动，当条状压力传感器(8-1)感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动推杆(6-1)，电动推杆(6-1)停止运行，y方向位置确定，探头(6-2)开始采集尾气，进行检测；

情况b：第一次拍摄所成图形为矩形，说明此尾气管存在90°弯角，检测平台移动机构(5-4)开始工作移动到弧形轨道(5-1)最底端，当移动到最底端时检测平台移动机构(5-4)停止工作，y方向位置确定，电动推杆(6-1)开始伸长运行，推动探头(6-2)运动，当条状压力传感器(8-1)感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动推杆(6-1)，电动推杆(6-1)停止运行，z方向位置确定，探头(6-2)开始采集尾气，进行检测；

情况c:第一次拍摄所成图像为椭圆形，说明尾气管有两种流程：

流程①：排气管与地面平行，由于探头(6-2)高度问题，探头(6-2)位于初始位置，高度较低，导致图像为椭圆形，针对此情况气缸推动升降平台(3-3)提升高度直至提升至最高高度，在此过程中，热成像摄像机(6-3)每隔0.05s拍摄一次图像，处理图像并记录，传输给图像信息识别系统(6-4)及图像处理系统(6-5)，当图像处理后为圆形时，说明探头(6-2)以运动到与尾气管相同的水平高度，z方向位置确定，气缸停止工作，电动推杆(6-1)开始伸长运行，推动探头(6-2)运动，当条状压力传感器(8-1)感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动杆，电动推杆(6-1)停止运行，y方向位置确定，探头(6-2)开始采集尾气，进行检测；

流程②：按照流程①工作，若过程中未出现圆形图像，则说明排气管存在一定角度的弯角，角度为0～90°，通过图像信息识别系统(6-4)及图像处理系统(6-5)接收到的时间离散化的热力学图像进行分析处理，利用内设算法确定尾气管弯角度数，确定弯角度数后，气缸收缩，升降平台(3-3)降低到初始位置，检测平台移动机构(5-4)从初始位置开始向弧形轨道(5-1)最低处运动，当运动至探头(6-2)指向角度与弯角角度相同时即探头(6-2)方向与尾气管口轴线方向相同时，检测平台移动机构(5-4)停止运动，完成上述流程后，气缸重新从初始位置开始工作，气缸推动升降平台(3-3)提升高度，热成像摄像机(6-3)每隔0.05s拍摄一次图像，处理图像，传输给图像信息识别系统(6-4)及图像处理系统(6-5)，当图像处理后为圆形时，说明探头(6-2)以运动到与尾气管相同的水平高度，z方向位置确定，气缸停止工作，电动推杆(6-1)开始伸长运行，推动探头(6-2)运动，当条状压力传感器(8-1)感受到碰撞产生的压力，发出电信号传给电动杆，电动推杆(6-1)停止运行，y方向位置确定，探头(6-2)开始采集尾气，进行检测；

步骤8，将检测时采集尾气通过导气管(7-4)引入检测仪(2-4)进行分析，生出尾气内含量分析报告；

步骤9，分析完的尾气通过排气孔(10-1)进入净化机构完成净化后排放；

步骤10，检测结束后，电动推杆(6-1)收缩，探头(6-2)部分回到初始位置，检测平台(5-3)电机驱动检测平台(5-3)恢复至弧形轨道(5-1)最高处，升降驱动件(3-4)收缩至最短位置，丝杠电机(4-3)回转带动底部平台回到初始位置，主体装置(1-3)恢复至初始位置，检测结束。

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