CN111998949B - 基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及红外测温成像技术领域，具体公开了一种基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，包括支撑架、红外热成像仪和计算机系统，红外热成像仪固定安装于支撑架的顶端，计算机系统通过有线网络与计算机系统进行通讯连接；本发明可调节红外热成像仪的倾斜角度，大大减少了检测盲区，使用也更加灵活；还能利用识别单元能更好的避免监测盲区，解决了红外热像图存在上、下错动，图像呈现不完整的问题；旋转梅花手柄，可带动螺筒及圆板上升或者下降，圆板的上端面中心位置固定有支撑杆，支撑杆的顶端固定有支撑平台，进而可带动红外热成像仪上下移动，便于检测不同高度的物体，且操作简单，实用性强。

Description

基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置

技术领域

本发明涉及红外测温成像技术领域，具体公开了一种基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置。

背景技术

红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以看到物体表面的温度分布状况。

随着红外热成像技术的成熟以及各种低成本适于民用的近程温度识别装置的问世，它在国民经济各部门发挥的作用也越来越大。在工业生产中，许多设备常用于高温、高压和高速运转状态，应用近程温度识别装置对这些设备进行检测和监控，既能保证设备的安全运转，又能发现异常情况以便及时排除隐患。同时，利用近程温度识别装置还可以进行工业产品质量控制和管理。

但是，现有的近程温度识别装置依旧存在很多不足之处，例如：红外热成像仪的倾斜角度不能调节，存在检测盲区，使用范围受限；检测出的红外热像图存在上、下错动，图像呈现不完整；红外热成像仪的高度不不便于进行调节。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的红外热成像仪的倾斜角度不能调节，存在检测盲区，使用范围受限问题；以及红外热像图存在上、下错动，图像呈现不完整的问题；以及红外热成像仪的高度不不便于进行调节的问题，设计一种能够有效解决上述问题的近程温度识别装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，包括支撑架、红外热成像仪和计算机系统，所述红外热成像仪固定安装于所述支撑架的顶端，所述计算机系统通过有线网络与所述计算机系统进行通讯连接；

所述支撑架包括支撑筒、支撑平台和脚架，所述支撑筒的内部滑动安装有圆板，所述圆板的上端面中心位置固定有支撑杆，所述支撑杆的顶端固定有所述支撑平台，所述支撑平台上端面固定有一对轴承座，一对所述轴承座之间安装有转轴，所述转轴的中部外壁固定有蜗轮，所述转轴的两侧外壁还固定有托架，所述托架上通过紧固件固定安装有所述红外热成像仪；所述支撑平台上端面还固定有正反转电机，所述正反转电机的输出端固定有蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮之间啮合连接；所述支撑筒的外壁铰接有三根所述脚架，三根所述脚架与所述支撑筒之间还铰接有拉杆；

所述红外热成像仪内部包括：红外热成像摄像头、光学扫描系统、红外传感器及信号放大器，所述红外热成像摄像头用于接受被测目标的红外辐射能量，所述光学扫描系统对被测目标的红外热像进行扫描并聚焦在所述红外传感器上，所述红外传感器将的红外辐射转化为电信号，所述信号放大器用于电信号的加强；

所述计算机系统包括软件系统、显示器和打印机，所述软件系统包括信号处理单元、识别单元、控制单元和储存单元，所述信号处理单元用于将电信号转换为热像图，所述识别单元对热像图依次进行识别、分析并判断，所述控制单元用于将温度数值和热像图显示在所述显示器上，所述储存单元用于对温度数值及热像图的存储，可随时调取查看；所述显示器上可以直接观测到红外热像图和温度数值，所述打印机可纸质输出红外热像图和温度数值。

作为上述方案的进一步设置，所述圆板的下端面固定有螺筒，所述支撑筒的底端固定有滚珠轴承，所述滚珠轴承内部固定有螺杆，所述螺杆的上端与所述螺筒之间为螺纹连接，所述螺杆的底端固定有梅花手柄。

作为上述方案的进一步设置，所述圆板的外壁沿圆周均匀固定有四个滑块，所述支撑筒的内壁开设有与四条分别与所述滑块相配合的滑槽。

作为上述方案的进一步设置，所述支撑筒的上端口还固定有限位环，所述限位环的内孔直径大于所述支撑杆的直径。

作为上述方案的进一步设置，所述红外热成像仪的外壁设有电源接口，所述正反转电机外壁通过电导线引出电源接头，所述电源接头与所述电源接口之间相互配合安装。

作为上述方案的进一步设置，所述识别单元的具体工作流程为：首先对热像图中最上一层及最下一层像元进行判断，判断它们中是否有像元的温度值高于外界环境的温度值，如果有则通过所述控制单元控制所述正反转电机转动，接所述红外热成像仪会向上或者向下转动，使得所有的待测目标进入热像图中；如果没有，则可通过所述识别单元的对温度的最高值、最低值进行识别并判断，并对温度的平均值、变化范围及方差进行分析。

作为上述方案的进一步设置，所述软件系统中还包括预警模块，所述预警模块的信号输入端与所述控制单元的信号输出端电性连接，所述控制单元的信号输入端与所述识别单元的信号输出端电性连接。

作为上述方案的进一步设置，所述预警模块的信号输出端接入有警示灯或者蜂鸣器。

作为上述方案的进一步设置，所述红外热成像摄像头的镜头选择锗玻璃，且厚度为5～15μm。

作为上述方案的进一步设置，所述红外热成像仪的测温范围为 -50℃～1200℃，测量精度为±0.1℃，取像速率25帧/s，每帧200 挑扫描线，每条扫描线100个像元。

有益效果：

1、本发明通过在支撑平台上端面还固定有正反转电机，正反转电机的输出端固定有蜗杆，且蜗杆与蜗轮之间啮合连接，正反转电机通电后可顺时针或者逆时针转转动，进一步可带动蜗轮顺时针或者逆时针转动，又因为蜗轮固定于转轴的中部外壁，转轴的两侧外壁还固定有托架，托架上安装有红外热成像仪，从而可以调节红外热成像仪的倾斜角度，大大减少了检测盲区，使用也更加灵活，同时无需人工调节，可使用机算机系统进行远程控制。

2、本发明通过在计算机系统内部设置识别单元，能对热像图中最上一层及最下一层像元进行识别判断，当最上一层出现一个以上像元温度值高于外界环境的温度值，此时控制单元控制红外热成像仪向上转动，直至将待测目标全部进入红外热成像仪的视野；反之，最下一层出现一个以上像元温度值高于外界环境的温度值，此时红外热成像仪向下转动；综上，利用识别单元能更好的避免监测盲区，解决了红外热像图存在上、下错动，图像呈现不完整的问题，同时还能对温度的最高值、最低值进行识别并判断，以及对温度的平均值、变化范围及方差进行分析。

3、本发明通过在支撑筒的底端设置有滚珠轴承，滚珠轴承内部固定有螺杆，螺杆的上端与螺筒之间为螺纹连接，螺杆的底端固定有梅花手柄，梅花手柄的顶端固定有圆板，圆板的外壁沿圆周均匀固定有四个滑块，滑块只能沿着支撑筒的内壁开设的滑槽内部上下滑动，从而旋转梅花手柄，可带动螺筒及圆板上升或者下降，圆板的上端面中心位置固定有支撑杆，支撑杆的顶端固定有支撑平台，进而可带动红外热成像仪上下移动，便于检测不同高度的物体，且操作简单，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构图；

图2为本发明中支撑架的立体结构图；

图3为本发明中支撑筒的内部结构示意图；

图4为本发明中圆板的立体结构图；

图5为本发明中红外热成像仪的第一视角立体结构图；

图6为本发明中红外热成像仪的第二视角立体结构图；

图7为本发明中计算机系统的立体结构图；

图8为本发明的工作原理示意图。

1-支撑架，101-支撑筒，102-支撑平台，103-脚架，104-圆板， 105-支撑杆，106-轴承座，107-转轴，108-蜗轮，109-托架，110- 正反转电机，111-蜗杆，112-拉杆，113-螺筒，114-滚珠轴承，115- 螺杆，116-梅花手柄，117-滑块，118-滑槽，119-限位环，120- 电源接头；

2-红外热成像仪，201-红外热成像摄像头，202-光学扫描系统， 203-红外传感器，204-信号放大器，205-电源接口；

3-计算机系统，301-软件系统，3011-信号处理单元，3012-识别单元，3013-识别单元，3014-储存单元，3015-预警模块，302- 显示器，303-打印机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1～8，并结合实施例来对本发明的血液透析用组合式保护装置进行具体说明。

实施例1

实施例1介绍了一种基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，如图1所示，包括支撑架1、红外热成像仪2和计算机系统 3，红外热成像仪2固定安装于支撑架1的顶端，计算机系统3通过有线网络与计算机系统3进行通讯连接；

如图2所示，支撑架1包括支撑筒101、支撑平台102和脚架 103，支撑筒101的内部滑动安装有圆板104，圆板104的上端面中心位置固定有支撑杆105，支撑杆105的顶端固定有支撑平台 102，支撑平台102上端面固定有一对轴承座106，一对轴承座106 之间安装有转轴107，转轴107的中部外壁固定有蜗轮108，转轴 107的两侧外壁还固定有托架109，托架109上通过紧固件固定安装有红外热成像仪2；支撑平台102上端面还固定有正反转电机110，正反转电机110的输出端固定有蜗杆111，蜗杆111与蜗轮108之间啮合连接；支撑筒101的外壁铰接有三根脚架103，三根脚架103 与支撑筒101之间还铰接有拉杆112，脚架103及拉杆112的设计便于将支撑架收纳起来，不占用空间，便于携带；

如图5和图6所示，红外热成像仪2内部包括：红外热成像摄像头201、光学扫描系统202、红外传感器203及信号放大器204，红外热成像摄像头201用于接受被测目标的红外辐射能量，红外热成像摄像头201的镜头选择锗玻璃，且厚度为10μm；光学扫描系统202对被测目标的红外热像进行扫描并聚焦在红外传感器203上，红外传感器203将的红外辐射转化为电信号，信号放大器204用于电信号的加强；红外热成像仪2的外壁设有电源接口205，正反转电机110外壁通过电导线引出电源接头120，电源接头120与电源接口205之间相互配合安装；红外热成像仪2的测温范围为-50℃～ 1200℃，测量精度为±0.1℃，取像速率25帧/s，每帧200挑扫描线，每条扫描线100个像元；

如图7所示，计算机系统3包括软件系统301、显示器302和打印机303，软件系统301包括信号处理单元3011、识别单元3012、控制单元3013和储存单元3014，信号处理单元3011用于将电信号转换为热像图，识别单元3012对热像图依次进行识别、分析并判断，控制单元3013用于将温度数值和热像图显示在显示器302上，储存单元3014用于对温度数值及热像图的存储，可随时调取查看；显示器302上可以直接观测到红外热像图和温度数值，打印机303 可纸质输出红外热像图和温度数值。

实施例1在使用过程中，正反转电机110通电后可顺时针或者逆时针转转动，进一步可带动蜗轮108顺时针或者逆时针转动，又因为蜗轮108固定于转轴107的中部外壁，转轴107的两侧外壁还固定有托架109，托架109上安装有红外热成像仪2，从而可以调节红外热成像仪2的倾斜角度，大大减少了检测盲区，使用也更加灵活，同时无需人工调节，可使用机算机系统进行远程控制。另外，在计算机系统3内部设置识别单元3012，识别单元3012的具体工作流程为：首先对热像图中最上一层及最下一层像元进行判断，判断它们中是否有像元的温度值高于外界环境的温度值，如果有则通过控制单元 3013控制正反转电机110转动，接着红外热成像仪2会向上或者向下转动，使得所有的待测目标进入热像图中；综上，利用识别单元 3012能更好的避免监测盲区，同时还能对温度的最高值、最低值进行识别并判断，以及对温度的平均值、变化范围及方差进行分析。

实施例2

实施例2在实施例1的基础上，如图3和图4所示，圆板104 的下端面固定有螺筒113，支撑筒101的底端固定有滚珠轴承114，滚珠轴承114内部固定有螺杆115，螺杆115的上端与螺筒113之间为螺纹连接，螺杆115的底端固定有梅花手柄116；圆板104的外壁沿圆周均匀固定有四个滑块117，支撑筒101的内壁开设有与四条分别与滑块117相配合的滑槽118；支撑筒101的上端口还固定有限位环119，限位环119的内孔直径大于支撑杆105的直径。

实施例2在使用过程中，旋转梅花手柄116，可带动螺筒113 及圆板104上升或者下降，圆板104的上端面中心位置固定有支撑杆105，支撑杆105的顶端固定有支撑平台102，进而可带动红外热成像仪2上下移动，便于检测不同高度的物体，且操作简单，实用性强，其中，限位环119用于限制圆板104上升过高。

实施例3

实施例3在实施例2的基础上，如图7所示，软件系统301中还包括预警模块3015，预警模块3015的信号输入端与控制单元 3013的信号输出端电性连接，控制单元3013的信号输入端与识别单元3012的信号输出端电性连接；预警模块3015的信号输出端接入有警示灯或者蜂鸣器。

实施例3在是使用时，当识别单元3012监测的最高温度或者最低温度低于系统的预设值时，预警模块3015会通过控制单元3013 向警示灯或者蜂鸣器发出预警信息，能及时提醒操作人员，能避免近程温度识别装置发生故障，延长了其使用寿命。

结合实施例1～3，如图8所示，本发明的工作原理是：利用红外热成像摄像头201及光学扫描系统202接受被测目标的红外辐射能量，接着在光学扫描系统202对被测目标的红外热像进行扫描并聚焦在红外传感器203上，红外传感器203将的红外辐射转化为电信号，而信号放大器204能进一步加强此电信号并传递至软件系统 301，经过软件系统301处理后，显示器302上可以直接观测到红外热像图和温度数值，打印机303可纸质输出红外热像图和温度数值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，包括支撑架(1)、红外热成像仪(2)和计算机系统(3)，其特征在于，所述红外热成像仪(2)固定安装于所述支撑架(1)的顶端，所述计算机系统(3)通过有线网络与所述计算机系统(3)进行通讯连接；

其中，所述支撑架(1)包括支撑筒(101)、支撑平台(102)和脚架(103)，所述支撑筒(101)的内部滑动安装有圆板(104)，所述圆板(104)的上端面中心位置固定有支撑杆(105)，所述支撑杆(105)的顶端固定有所述支撑平台(102)，所述支撑平台(102)上端面固定有一对轴承座(106)，一对所述轴承座(106)之间安装有转轴(107)，所述转轴(107)的中部外壁固定有蜗轮(108)，所述转轴(107)的两侧外壁还固定有托架(109)，所述托架(109)上通过紧固件固定安装有所述红外热成像仪(2)；所述支撑平台(102)上端面还固定有正反转电机(110)，所述正反转电机(110)的输出端固定有蜗杆(111)，所述蜗杆(111)与所述蜗轮(108)之间啮合连接；所述支撑筒(101)的外壁铰接有三根所述脚架(103)，三根所述脚架(103)与所述支撑筒(101)之间还铰接有拉杆(112)；

所述红外热成像仪(2)内部包括：红外热成像摄像头(201)、光学扫描系统(202)、红外传感器(203)及信号放大器(204)，所述红外热成像摄像头(201)用于接受被测目标的红外辐射能量，所述光学扫描系统(202)对被测目标的红外热像进行扫描并聚焦在所述红外传感器(203)上，所述红外传感器(203)将的红外辐射转化为电信号，所述信号放大器(204)用于电信号的加强；

所述计算机系统(3)包括软件系统(301)、显示器(302)和打印机(303)，所述软件系统(301)包括信号处理单元(3011)、识别单元(3012)、控制单元(3013)和储存单元(3014)，所述信号处理单元(3011)用于将电信号转换为热像图，所述识别单元(3012)对热像图依次进行识别、分析并判断，所述控制单元(3013)用于将温度数值和热像图显示在所述显示器(302)上，所述储存单元(3014)用于对温度数值及热像图的存储，可随时调取查看；所述显示器(302)上可以直接观测到红外热像图和温度数值，所述打印机(303)可纸质输出红外热像图和温度数值；所述圆板(104)的下端面固定有螺筒(113)，所述支撑筒(101)的底端固定有滚珠轴承(114)，所述滚珠轴承(114)内部固定有螺杆(115)，所述螺杆(115)的上端与所述螺筒(113)之间为螺纹连接，所述螺杆(115)的底端固定有梅花手柄(116)；

其中所述识别单元(3012)的具体工作流程为：首先对热像图中最上一层及最下一层像元进行判断，判断它们中是否有像元的温度值高于外界环境的温度值，如果有则通过所述控制单元(3013)控制所述正反转电机(110)转动，接着所述红外热成像仪(2)会向上或者向下转动，使得所有的待测目标进入热像图中；如果没有，则可通过所述识别单元(3012)的对温度的最高值、最低值进行识别并判断，并对温度的平均值、变化范围及方差进行分析。

2.根据权利要求1所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述圆板(104)的外壁沿圆周均匀固定有四个滑块(117)，所述支撑筒(101)的内壁开设有与四条分别与所述滑块(117)相配合的滑槽(118)。

3.根据权利要求2所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述支撑筒(101)的上端口还固定有限位环(119)，所述限位环(119)的内孔直径大于所述支撑杆(105)的直径。

4.根据权利要求1所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述红外热成像仪(2)的外壁设有电源接口(205)，所述正反转电机(110)外壁通过电导线引出电源接头(120)，所述电源接头(120)与所述电源接口(205)之间相互配合安装。

5.根据权利要求1所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述软件系统(301)中还包括预警模块(3015)，所述预警模块(3015)的信号输入端与所述控制单元(3013)的信号输出端电性连接，所述控制单元(3013)的信号输入端与所述识别单元(3012)的信号输出端电性连接。

6.根据权利要求5所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述预警模块(3015)的信号输出端接入有警示灯或者蜂鸣器。

7.根据权利要求1所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述红外热成像摄像头(201)的镜头选择锗玻璃，且厚度为5～15μm。

8.根据权利要求1所述的基于红外传感器与图像识别的近程温度识别装置，其特征在于，所述红外热成像仪(2)的测温范围为-50℃～1200℃，测量精度为±0.1℃，取像速率25帧/s，每帧200挑扫描线，每条扫描线100个像元。

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