CN205607842U - 一种可用于热红外成像的样品检测室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可用于热红外成像的样品检测室，包括透明的腔室，所述腔室安装有CCD相机和热红外相机；其中，所述腔室的顶部设有旋转支架，CCD相机和热红外相机安装在旋转支架上并可交替使用；腔室内设有采集信息用的温度传感器和湿度传感器，以及用于室内环境调控的制冷器、干湿风装置和制热器；腔室的四周设置可开启的双层玻璃，并配置可升降的卷帘；腔室内的顶部两侧分别设置LED光源，腔室中间安装有可旋转升降平移的位移台。本实用新型可以根据采集图像的不同实现不同相机的切换，且具有样品到热红外成像仪的检测装置距离可调、腔室内部温度、湿度、光源可控，避免了热红外成像仪在检测样品的过程中受环境影响而造成的实验误差。

Description

一种可用于热红外成像的样品检测室

技术领域

本实用新型涉及热红外成像检测技术，具体涉及一种可用于热红外成像的样品检测室。

背景技术

热红外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。随着图像处理及热成像精度的提高，热红外成像技术越来越多的应用于农产品的检测，如果蔬品质分级、植物病虫害检测，并且取得了较好的效果。

随着应用范围的拓宽，热红外在小温差实验检测中的缺陷也越来越突出，由于农产品自身损伤或病害与完好部分所存在的温差较小，导致实验结果易受环境影响，造成误差。

针对上述的问题，当前解决问题的主要方法是对农产品进行加热或冷藏处理，人为的制造误差，但这种处理往往造成农产品内部组织结构和营养成分的破坏，所以实现样品室内部温湿度的控制调节，维持实验所需温湿度对热红外图像的采集具有重要意义。

除此，热红外图像在采集的过程需要与RGB图像配套同时采集，做到保证靶样品同位置同姿态采集需要多传感器的配合，目前已有的设备中虽有些可以做到RGB图像和热红外图像同机拍摄，但是因摄像头焦距及视场角的差异无法实现图像的完全吻合，对后期图像处理带来问题。而且热红外相机在拍摄靶样品室，因样品大小不一、形态各异造成相机对焦不准确，识别不清晰等问题。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于热红外成像的样品检测室，该装置既可以实现两个相机同位置拍摄，实现靶样品到相机距离的三维自动调节，又可以实现腔室内温湿度的调节控制，避免了热红外成像仪在检测样品的过程中受环境影响而造成的实验误差。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种可用于热红外成像的样品检测室，包括图像采集单元、温湿度控制装置单元、腔体装置部分；

图像信息采集单元：包括PC机、CCD相机、热红外相机、DSP控制器，其中CCD相机、热红外相机与PC机相连，PC机与DSP控制器电连接，DSP控制器分别与位移台控制箱、舵机驱动单元相连，进行调控；

温湿度控装置单元：包括采集模块(温湿度传感器)、调控模块(制冷器、干湿风装置、加热器)、PLC控制器及继电器，将采集模块与调控模块通过PLC控制器连接，调控模块通过继电器控制开闭；

腔体装置单元：可开启的透明密闭双层玻璃腔室，腔室的四周设置可升降的卷帘，在腔室的顶部两侧分别设置LED光源，腔室中间安装有可旋转升降平移的圆柱形位移台，位移台上安装有可分装拆卸的样品盘，样品盘上设卡位凹槽，实现多形态样品的放置，腔室的顶部安装有舵机驱动单元。

本实用新型中的样品检测室设有温湿控制装置，腔室内部环境进行调控，可以实现靶样品和环境温度的差异的设置，舵机驱动单元驱动圆形旋转支架可以实现CCD相机和热红外相机的切换，完成RGB图像和热红外图像的采集。

所述CCD相机和热红外相机分别安装在腔室的圆形旋转支架上，在采集过程中通过舵机驱动单元实现相机的交替使用，分别获取RGB图像和热红外图像，且将拍摄的图像传输到PC机，通过软件判定靶样品是否采集正确及其成像效果，并将判别结果传输至DSP控制器，DSP控制器根据靶样品的判定结果控制三维位移台，实现样品的三维精确定位。

所述舵机驱动单元：包括舵机、第一齿轮和第二齿轮、圆形旋转支架，舵机输出轴装配有第一齿轮，第二齿轮与圆形多孔旋转支架的一端通过轴承相连，圆形多孔旋转支架的另一端通过螺栓与舵机相固定。

所述圆形多孔旋转支架的圆周上有两个口径相同的螺纹孔角度相差90°，螺纹孔中装配有同直径的螺栓用来安装固定成像装置。

所述腔室为透明密闭的双层腔室，具有与外界温度隔绝且保持腔室内部温度恒定的功能。

所述腔室的四周设置可升降的卷帘，可控制腔室内部的明暗环境，为不同的实验设置背景。

本实用新型中，所述位移台上设有深度呈阶梯式变化的凹槽，用于固定类球形物体。

本实用新型具有的有益效果是：

(1)实现了舵机驱动的多相机切换，为RGB图像和热红外图像的采集提供了条件；

(2)实现了样品室内部温度的控制，有利于热红外相机对靶样品的采集；

(3)可以根据靶样品的不同大小及形态调节位移台的位置，实现靶样品的三维定位。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视剖面图；

图2是本实用新型的温湿度控制单元剖面图；

图3是舵机驱动装置三维结构图；

图4是舵机驱动装置的另一视图；

图5是圆形旋转支架结构示意图；

图6是温湿度控制单元工作原理图；

图中：1、DSP控制器，2、温度传感器，3、制冷器，4、热红外相机，5、圆柱形位移台，6、位移台电控箱，7、PC机，8、LED灯，9、CCD相机，10、加热器，11、PLC控制器，12、湿度传感器，13、舵机驱动单元，14、干湿风装置，15、继电器，16、卷帘，17、第一齿轮，18、第二齿轮，19、圆形旋转支架，20、舵机支架，21、舵机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的样品检测室作进一步说明。

如图1～图6所示，本实施例的多功能样品室包括图像信息采集单元、腔体装置单元和温湿度控装置单元。

图像信息采集单元：包括PC机7、CCD相机9、热红外相机4、DSP控制器1，其中CCD相机9、热红外相机4与PC机7相连，PC机与DSP控制器1电连接，DSP控制器1分别与位移台控制箱6、舵机驱动单元13相连，进行调控。

温湿度控装置单元：包括采集模块、调控模块、PLC控制器11及继电器15，将采集模块与调控模块通过PLC控制器11连接，调控模块通过继电器控制开闭。采集模块包括一个温度传感器2和一个湿度传感器12。调控模块包括制冷器3、干湿风装置14和加热器10。

腔体装置单元：具有可开启的透明密闭双层玻璃腔室，腔室的四周设置可升降的卷帘16，在腔室的顶部两侧分别设置LED光源8，腔室中间安装有可旋转升降平移的圆柱形位移台5，位移台5上安装有可分装拆卸的样品盘，样品盘上设卡位凹槽，实现多形态样品的放置，腔室的顶部安装有舵机驱动单元。

CCD相机9和热红外相机4分别安装在腔室的圆形旋转支架19上，在采集过程中通过舵机驱动单元实现相机的交替使用，分别获取RGB图像和热红外图像，且将拍摄的图像传输到PC机7，通过软件判定靶样品是否采集正确及其成像效果，并将判别结果传输至DSP控制器1，DSP控制器1根据靶样品的判定结果控制圆柱形位移台5，实现样品的三维精确定位。

如图3和图4所示，舵机驱动单元包括舵机支架20、舵机21、第一齿轮17和第二齿轮18、圆形旋转支架19，舵机输出轴装配有第一齿轮17，第二齿轮18与圆形多孔旋转支架19的一端通过轴承相连，圆形多孔旋转支架19的另一端通过螺栓与舵机21相固定。

如图5所示，圆形多孔旋转支架19的圆周上有两个口径相同的螺纹孔角度相差90°，螺纹孔中装配有同直径的螺栓用来安装固定成像装置；腔室为透明密闭的双层腔室，具有与外界温度隔绝且保持腔室内部温度恒定的功能。

腔室的四周设置可升降的卷帘，可控制腔室内部的明暗环境，为不同的实验设置背景。

如图6所示，本实用新型的工作原理如下：

使用时，将温湿度控制装置打开，实验前通过PC机7上的控制软件设定实验所需温度值，再通过温湿度传感器采集腔室内的温湿度值，将采集到的温湿度信号通过信号线传输到PLC控制器11，PLC控制器11将实验设定的温湿度值与实时采集到的温湿度值进行分析比较，若两者差值大于设定的温湿度差值，则PLC控制器11将设定的温湿度信息传输给继电器，通过继电器15来控制制冷器3、干湿风装置的湿风工作；若两者差值小于设定的温湿度差值，则PLC控制器将设定的温湿度信息传输给继电器，通过继电器来控制加热器10和干湿风装置14的干风工作，实现腔室温湿度的自动调节。

调节好腔室内的温湿度值后，将旋转安装有CCD相机9和热红外相机4的圆形旋转支架19上，先将热红外相机9正对圆柱形位移台5上的样品盘，采集置于样品盘的靶样品的图像，将图像信息传输到PC机7并通过软件判定靶样品是否采集正确及其成像效果，并将判别结果传输至DSP控制器1，DSP控制器1根据靶样品的判定结果控制圆形位移台5，实现样品的三维精确定位；将采集完成的热红外图像传输给PC机7，通过图像处理技术确定图像的清晰和完整，PC机7将热红外相机工作完成的指令传输给DSP控制器1，DSP控制器1根据完成指令，驱动舵机单元13实现CCD相机9和热红外相机4的切换，完成RGB图像的采集。

舵机22根据DSP控制器1的指令通过第一齿轮17带动第二齿轮18转动90°角，从而使圆形多孔装置以固定不动的转轴为轴心转动相同角度，将CCD相机9与热红外相机4进行切换，CCD相机9和热红外相机4通过USB接口与PC机7相连，当两者之间完成切换后，只需要更换与PC机7相连的USB接口即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可用于热红外成像的样品检测室，包括透明的腔室，所述腔室安装有CCD相机和热红外相机；其特征在于：

所述腔室的顶部设有旋转支架，CCD相机和热红外相机安装在旋转支架上并可交替使用；

腔室内设有采集信息用的温度传感器和湿度传感器，以及用于室内环境调控的制冷器、干湿风装置和制热器；

腔室的四周设置可开启的双层玻璃，并配置可升降的卷帘，腔室内的顶部两侧分别设置LED光源，腔室中间安装有可旋转升降平移的位移台。

2.如权利要求1所述的样品检测室，其特征在于，所述旋转支架的周面设有两个呈90°角分布的螺纹孔，螺纹孔中分别装配有螺栓用于固定所述的CCD相机和热红外相机。

3.如权利要求1所述的样品检测室，其特征在于，所述腔室的顶部设有驱动旋转支架转动的舵机驱动单元，所述舵机驱动单元包括舵机、第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮安装在舵机的输出轴上，且第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与所述的旋转支架联动。

4.如权利要求1所述的样品检测室，其特征在于，所述位移台上安装有可拆卸的样品盘，样品盘上设有固定样品用的卡位凹槽。

5.如权利要求1所述的样品检测室，其特征在于，所述位移台上设有深度呈阶梯式变化的凹槽，用于固定类球形物体。

6.如权利要求1所述的样品检测室，其特征在于，所述的温度传感器和湿度传感器均安装有两个。

7.如权利要求1所述的样品检测室，其特征在于，通过继电器控制所述的制冷器、干湿风装置和制热器。