CN117073853A - 红外成像仪全自动化校验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外成像仪全自动化校验装置及方法，包括红外热像仪载台、黑体载台、移动滑台和测控主机；红外热像仪载台上设置环形自动导轨，环形自动导轨上设置若干安装工位，安装工位上放置载具用以固定待测红外热像仪；黑体载台上均匀放置若干台黑体；移动滑台由横向移动装置和纵向移动装置构成，并通过载具放置一台黑体；红外热像仪载台的另一侧放置支架固定相机，用于拍摄红外成像仪的读数；黑体为待测红外热像仪检测目标，由测控主机控制温度；相机由测控主机控制拍摄读取红外热像仪的温度读数。测控主机上安装自动化测试软件，可以同时实现多个待测红外热像仪的测温误差、测温一致性、连续稳定工作时间校验项目。

Description

红外成像仪全自动化校验装置及方法

技术领域

本发明涉及红外成像仪校验技术，尤其涉及一种红外成像仪全自动化校验装置及方法。

背景技术

红外热像仪是一种利用红外热成像技术，通过对标的物的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。随着红外热成像技术的发展，越来越多的行业开始使用红外热像仪，对相应的系统性能提出了更高的要求，其各项参数的检测也愈发重要。

红外热像仪测温与目标自身辐射大小、环境温度、等参数密切相关，在使用红外热像仪前需要对其测温精度进行校准检测。目前，对红外热像仪进行测温校准检测，一般采用人工手动校准检测，通过人员手持红外热像仪，测量黑体的温度，这样的检测方法效率太低。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种红外成像仪全自动化校验装置及方法。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种红外成像仪全自动化校验装置，包括红外热像仪载台、黑体载台、移动滑台和测控主机；

红外热像仪载台上设置环形自动导轨，环形自动导轨上设置若干安装工位，安装工位上放置载具用以固定待测红外热像仪，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，从而带动待测红外热像仪的移动；

黑体载台上均匀放置若干台黑体；移动滑台由横向移动装置和纵向移动装置构成，并通过载具放置一台黑体，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动黑体在横向和纵向的移动；

红外热像仪载台的另一侧放置支架固定相机，用于拍摄红外成像仪的读数，相机位置对应于安装工位设置；

黑体为待测红外热像仪检测目标，由测控主机控制其温度；相机由测控主机控制拍摄待测红外热像仪的屏幕，读取红外热像仪的温度读数。

进一步地，待测红外热像仪和黑体和相机的数量相等。

进一步地，黑体载台和移动滑台位于一侧，均与红外热像仪载台平行放置。

进一步地，测控主机上安装自动化测试软件，检测项目有测温误差、测温一致性、连续稳定工作时间。

进一步地，红外热像仪载台和黑体载台，用于测温误差及连续稳定工作时间的测试；红外热像仪载台和移动滑台，用于测温一致性的测试。

一种红外成像仪全自动化校验方法，进行红外成像仪全自动化校验时，首先，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，将所有安装工位转动至面向黑体的中心；

然后，进行测温误差试验，将若干台黑体的温度依次分别控制在不同温度，在环形自动导轨转动下同时完成不同待测红外热像仪不同温度下的测温误差试验；

被测红外成像仪进行测量时，在黑体温度值稳定后读取黑体的标准温度值t1和被测红外成像仪示值t2，并计算示值误差；测温误差计算公式为：

当t1<100℃，；当t1>100℃，/>；

其中，为按绝对方式表示的测温误差，/>为按相对方式表示的百分比测温误差。

进一步地，进行测温一致性实验，设定黑体温度为红外成像仪工作测量温度范围内任一温度；将被测红外成像仪显示器画面等分为9个区域，在9个区域的中心点分别标记，选取中心点位置为测温点测量黑体温度；

由测控主机驱动PLC控制电机来驱动横向移动装置和纵向移动装置的移动，使得黑体中心点依次与9个区域的中心点处于同一水平位置，完成测温试验；测量时分别记录标记点温度t_n，n=1，2，…，9；计算被测红外成像仪测温一致性的值，测温一致性计算公式为：/>。

进一步地，进行连续稳定工作时间校验，设定黑体温度为红外成像仪工作测量温度范围内任一温度，红外成像仪对黑体连续测量2h，每 15min 记录一次红外成像仪读数；红外成像仪示值t_n，n=0，1，2，…，7，8，并计算该被测红外成像仪稳定性校验结果，被测红外成像仪稳定性a计算公式：

其中，t₀为首次记录的红外成像仪示值，t_n为之后每隔15min 记录的红外成像仪读数。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明装置包括红外热像仪载台、黑体载台、移动滑台和测控主机；测控主机上安装自动化测试软件，可以同时实现多个待测红外热像仪的测温误差、测温一致性、连续稳定工作时间校验项目。

附图说明

图1是本发明所述的红外成像仪全自动化校验装置示意图；

图2是黑体载台示意图；

图3是红外热像仪载台示意图；

图4是环形自动导轨示意图；

图5是移动滑台示意图；

图6是横向移动装置和纵向移动装置示意图；

图7是红外成像仪测温点分布示意图；

附图标记：红外热像仪载台1、黑体载台2、移动滑台3、黑体4；环形自动导轨1-1、安装工位1-2、相机1-3、横向移动装置3-1、纵向移动装置3-2。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1所示，本发明所述的红外成像仪全自动化校验装置，包括红外热像仪载台1、黑体载台2、移动滑台3和测控主机。测控主机上安装自动化测试软件，检测项目有测温误差、测温一致性、连续稳定工作时间。黑体载台和移动滑台位于一侧，均与红外热像仪载台平行放置且相距2米，以满足试验要求。

如图3和4所示，红外热像仪载台1上设置环形自动导轨1-1，环形自动导轨1-1上设置若干安装工位1-2，安装工位1-2上放置载具用以固定待测红外热像仪，用以同时实现多个红外热像仪的校验，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，从而带动待测红外热像仪的移动。本发明实施例中，设置九个安装工位1-2，其中八个安装工位用于测温误差及连续稳定工作时间的测试，均匀分布在环形自动导轨的一侧，安装工位之间相距a=50cm。第九个安装工位用于测温一致性试验，与第八个安装工位相距b=100cm。

如图2所示，黑体载台2上均匀的将八台黑体4均匀的排列一排，黑体之间相距a=50cm。测控主机可以通过下发指令控制八个安装工位转动到对应八台黑体的位置。在红外热像仪载台1的另一侧放置支架固定相机1-3，用于拍摄红外成像仪当前读数，共设置九台相机对应九个安装工位。其中八个相机用于测温误差及连续稳定工作时间的测试，均匀固定在红外热像仪载台上，相机之间相距a=50cm。第九个相机用于测温一致性试验，与第八个相机相距b=100cm。

黑体4为辐射发热源，作为待测红外热像仪检测目标，由测控主机来控制其温度。黑体辐射率大于0.995。相机由测控主机控制其拍摄待测红外热像仪的屏幕，来读取红外热像仪的温度读数。

如图5和6所示，移动滑台3由横向移动装置3-1和纵向移动装置3-2构成，并通过载具放置第九台黑体4，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动装置横向和纵向移动。移动滑台3上面固定的黑体用于测温一致性测试，通过电机驱动带着黑体在x轴和y轴方向移动，并可单次最小步进进行位置调整。

进行红外成像仪全自动化校验时，将被校红外成像仪的镜头中心面向黑体辐射发热源的中心，并处于同一水平位置。校验温度点应涵盖被测成像仪的测量范围，校验温度点除覆盖测量上限和下限外，至少应包括0℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃等。

进行测温误差试验时，可将八台黑体的温度依次分别控制在0℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃，同时进行不同温度时的测温误差试验。利用不同的黑体进行不同温度时的误差校验可以极大的节省试验时间，相比于利用1台黑体控制升温到不同温度，因为控制黑体升温所需时间很长。

对于某台待测红外热像仪来说，首先对准第一台温度为0℃的黑体，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，从而带动待测红外热像仪的移动，依次经过第二台黑体、第三台黑体…，完成8个温度条件下的试验。

本发明的装置可以同时安装8台待测红外热像仪进行测温误差试验，在环形自动导轨转动下同时完成不同待测红外热像仪不同温度下的测温误差试验，例如，首先控制第8台待测红外热像仪对准第一台温度为0℃的黑体，随着环形自动导轨转动，第8台待测红外热像仪依次完成第二台黑体、第三台黑体…，完成8个温度条件下的试验。紧随着下一个试验时间，第7台待测红外热像仪依次完成第一台黑体、第二台黑体…，完成8个温度条件下的试验。直至第1台待测红外热像仪依次完成第一台黑体、第二台黑体…，完成8个温度条件下的试验。

将被测红外成像仪设置于温度测量模式，测量黑体辐射发热源目标中心温度。被测红外成像仪进行测量时，应在黑体温度值稳定后读取黑体的标准温度值t1和被测红外成像仪示值t2，并计算示值误差。测温误差计算公式为：

当t1<100℃，；当t1>100℃，/>；

其中，为按绝对方式表示的测温误差，/>为按相对方式表示的百分比测温误差。

红外成像仪工作测量温度范围内，校准结果应满足要求的测量标准要求，当被测温度t1<100℃，最大允许误差不超过，用绝对误差表示；当被测温度t1>100℃，最大允许误差不超过/>，用相对误差表示。

进行测温一致性实验时，设定黑体温度为红外成像仪工作测量温度范围内任一温度，一般设定第九台黑体温度为 50℃。如图 7所示，将被测红外成像仪显示器画面等分为9个区域，在9个区域的中心点分别标记，选取中心点位置为测温点，测量黑体温度。第九个相机用于测温一致性试验。

第九个安装工位用于测温一致性试验，第九个相机读取该位置上的被测红外成像仪读数。其他八个安装工位也可用于测温一致性试验，测控主机可以通过下发指令控制八个安装工位转动到对应第九个相机的位置。

实验时，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动横向移动装置3-1和纵向移动装置3-2的移动，使得黑体中心点依次与区域1中心点、区域2中心点、…、区域9中心点处于同一水平位置，从而完成测温试验。

测量时，将红外成像仪发射率参数设置为面辐射源发射率，分别测量并记录标记点温度t_n，n=1，2，…，9；计算被测红外成像仪测温一致性的值，校准结果应满足测量标准的要求，其变化不超过。测温一致性/>计算公式为：/>。

进行连续稳定工作时间校验时，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，从而带动待测红外热像仪的移动，使得第1-8台被测红外成像仪与1-8台黑体一一对应放置，同时进行8台被测红外成像仪的连续稳定工作时间的校验。

设定8台黑体的温度均为 50℃，红外成像仪对黑体连续测量2h，每 15min 记录一次红外成像仪读数。对于某台红外成像仪示值t_n，n=0，1，2，…，7，8，并计算该被测红外成像仪稳定性校验结果，校准结果应满足测量标准的要求，其变化不超过。被测红外成像仪稳定性a计算公式：

其中，t₀为首次记录的红外成像仪示值，t_n为之后每隔15min 记录的红外成像仪读数。

本发明装置可校验的红外成像仪类型包括在线型成像仪、便携式成像仪、机载成像仪等。试验时，放置装置的地面应平整，四周应无强震动和强电磁干扰，设备前、后面距墙壁应保留1m以上的散热空间。

本发明实施例中，设置九台红外成像仪的安装工位，并还设计有九台黑体和九台相机；在其他实施例中，也可以设计为例如，四台红外成像仪的安装工位，四台黑体和四台相机；五台红外成像仪的安装工位，五台黑体和五台相机等等。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明装置包括红外热像仪载台、黑体载台、移动滑台和测控主机；测控主机上安装自动化测试软件，可以同时实现多个待测红外热像仪的测温误差、测温一致性、连续稳定工作时间校验项目。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种红外成像仪全自动化校验装置，其特征在于，包括红外热像仪载台（1）、黑体载台（2）、移动滑台（3）和测控主机；

红外热像仪载台（1）上设置环形自动导轨（1-1），环形自动导轨（1-1）上设置若干安装工位（1-2），安装工位（1-2）上放置载具用以固定待测红外热像仪，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，从而带动待测红外热像仪的移动；

黑体载台（2）上均匀放置若干台黑体（4）；移动滑台（3）由横向移动装置（3-1）和纵向移动装置（3-2）构成，并通过载具放置一台黑体（4），由测控主机驱动PLC控制电机来驱动黑体在横向和纵向的移动；

红外热像仪载台（1）的另一侧放置支架固定相机（1-3），用于拍摄红外成像仪的读数，相机位置对应于安装工位设置；

黑体（4）为待测红外热像仪检测目标，由测控主机控制其温度；相机由测控主机控制拍摄待测红外热像仪的屏幕，读取红外热像仪的温度读数。

2.根据权利要求1所述的红外成像仪全自动化校验装置，其特征在于，待测红外热像仪和黑体和相机的数量相等。

3.根据权利要求1所述的红外成像仪全自动化校验装置，其特征在于，黑体载台和移动滑台位于一侧，均与红外热像仪载台平行放置。

4.根据权利要求1所述的红外成像仪全自动化校验装置，其特征在于，测控主机上安装自动化测试软件，检测项目有测温误差、测温一致性、连续稳定工作时间。

5.根据权利要求1所述的红外成像仪全自动化校验装置，其特征在于，红外热像仪载台和黑体载台，用于测温误差及连续稳定工作时间的测试；红外热像仪载台和移动滑台，用于测温一致性的测试。

6.一种红外成像仪全自动化校验方法，基于权利要求1-5任一所述的红外成像仪全自动化校验装置，其特征在于，进行红外成像仪全自动化校验时，首先，由测控主机驱动PLC控制电机来驱动环形自动导轨转动，将所有安装工位转动至面向黑体的中心；

然后，进行测温误差试验，将若干台黑体的温度依次分别控制在不同温度，在环形自动导轨转动下同时完成不同待测红外热像仪不同温度下的测温误差试验；

被测红外成像仪进行测量时，在黑体温度值稳定后读取黑体的标准温度值t1和被测红外成像仪示值t2，并计算示值误差；测温误差计算公式为：

当t1<100℃，；当t1>100℃，/>；

其中，为按绝对方式表示的测温误差，/>为按相对方式表示的百分比测温误差。

7.根据权利要求6所述的红外成像仪全自动化校验方法，其特征在于，进行测温一致性实验，设定黑体温度为红外成像仪工作测量温度范围内任一温度；将被测红外成像仪显示器画面等分为9个区域，在9个区域的中心点分别标记，选取中心点位置为测温点测量黑体温度；

由测控主机驱动PLC控制电机来驱动横向移动装置和纵向移动装置的移动，使得黑体中心点依次与9个区域的中心点处于同一水平位置，完成测温试验；测量时分别记录标记点温度t_n，n=1，2，…，9；计算被测红外成像仪测温一致性的值，测温一致性计算公式为：。

8.根据权利要求6所述的红外成像仪全自动化校验方法，其特征在于，进行连续稳定工作时间校验，设定黑体温度为红外成像仪工作测量温度范围内任一温度，红外成像仪对黑体连续测量2h，每 15min 记录一次红外成像仪读数；红外成像仪示值t_n，n=0，1，2，…，7，8，并计算该被测红外成像仪稳定性校验结果，被测红外成像仪稳定性a计算公式：

其中，t₀为首次记录的红外成像仪示值，t_n为之后每隔15min 记录的红外成像仪读数。