CN207251247U - 一种无线充电系统及其基于图像识别的异物检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于图像识别的异物检测设备，包括：用于采集待检测物的图像的图像采集设备；用于受到触发后进行报警的报警设备；分别与图像采集设备、报警设备相连的，用于通过图像判断待检测物上是否存在异物，若有，则触发报警设备的控制芯片；与图像采集设备、控制芯片、报警设备相连的电源。本实用新型提供的异物检测设备通过对比图像的变化判断是否存在异物，不论是金属材质的异物还是非金属材质的异物，在图像采集设备进行图像采集时，都会被采集到并交由控制芯片进行判断。因此，本实用新型提供的异物检测设备可以检测到待检测物表面包括非金属异物在内的异物，并发出警报，以便工作人员对异物进行相关处理。本实用新型还提供一种包括上述异物检测设备的无线充电系统。

Description

一种无线充电系统及其基于图像识别的异物检测设备

技术领域

本实用新型涉及电力无线传输领域，特别是涉及一种无线充电系统及其基于图像识别的异物检测设备。

背景技术

生产生活中，许多设备在使用过程中，由于设备存在异物，而对设备造成损害。比如，在基于磁耦合原理的设备中，一般存在用于电能接受与电能发送的线圈对，这种设备在工作时，线圈对的两个线圈之间存在密集的磁力线，是电磁辐射极其密集的环境。实际应用中，这样的环境是不允许异物存在的，特别是金属、活体生物等；金属在磁力线密集的环境种会发热，消耗电能，产生高压，容易发生危险，活体生物在磁力线密集的环境下生命安全会受到威胁。

而现有技术中，一般用线圈对中的感应电流的变化检测金属异物。但这种方法只能检测到金属异物，对活体异物等其他异物无法进行检测，可检测类型单一，且适用范围小。

因此，如何提供一种可检测类型丰富、适用范围广泛的的异物检测设备是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种检测类型丰富、适用范围广泛的异物检测设备，能够检测到包括非金属异物在内的各种类型的异物。本实用新型的另一目的是提供一种包含上述异物检测设备的无线充电系统，能够及时发现无线充电发射装置表面是否存在异物。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种异物检测设备，包括：

用于采集待检测物的图像的图像采集设备；

用于受到触发后进行报警的报警设备；

分别与所述图像采集设备、所述报警设备相连的，用于通过所述图像判断所述待检测物上是否存在异物，若有，则触发所述报警设备的控制芯片；

与所述图像采集设备、所述控制芯片、所述报警设备相连的电源。

优选的，所述图像采集设备为摄像头，所述摄像头的取镜范围包含所述待检测物的全部待检测部分。

优选的，所述图像采集设备进一步包括位于摄像头前面的光线滤透镜。

优选的，所述图像采集设备进一步包括用于调整摄像头位置与方向的摄像头支架。

优选的，所述图像采集设备进一步包括用于为待检测物补光的照明设备。

优选的，所述图像采集设备进一步包括可旋转的照明设备支架。

优选的，进一步包括与所述控制芯片相连的、用于确认特定位置处是否存在异物的雷达。

优选的，进一步包括与所述控制芯片相连的若干个IO接口。

优选的，进一步包括设置于所述待检测物上的、用于供所述控制芯片定位所述待检测物的标志物。

为了解决上述问题，本实用新型还提供了一种无线充电系统，包括用于检测无线充电发射装置表面是否存在异物的以上任意一项所述的异物检测设备。

本实用新型提供了一种异物检测设备，包括图像采集设备、控制芯片、报警设备与电源，该设备通过图像采集设备采集待检测物的图像，控制芯片通过待检测物的图像判断待检测物表面是否存在异物。由于本实用新型提供的设备通过对比图像的变化判断是否存在异物，不论是金属材质的异物还是非金属材质的异物，在图像采集设备进行图像采集时，都会被采集到并交由控制芯片进行判断。因此，本实用新型提供的设备可以检测到待检测物表面包括非金属异物在内的各种类型的异物，并发出警报，以便工作人员对异物进行相关处理，适用范围广泛。本实用新型还提供了一种使用上述异物检测设备进行无线充电发射装置表面的异物检测的无线充电系统，该系统能够及时发现无线充电发射装置表面的包含非金属在内的各种异物，可以有效避免因无线充电发射装置表面存在异物引起的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中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实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种异物检测设备的结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种异物检测设备的一种具体实施方式的正视图；

图3为本实用新型提供的一种异物检测设备的一种具体实施方式的后视图；

图4为图2的具体实施方式中的摄像头的镜头结构。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种检测类型丰富、适用范围广泛异物检测设备，能够检测到包括非金属异物在内的各种类型的异物。本实用新型的另一核心是提供一种包含上述异物检测设备的无线充电系统，能够及时发现无线充电发射装置表面是否存在异物。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种异物检测设备，请结合图1，图1所示为本实用新型提供的一种异物检测设备的结构示意图，该异物检测设备包括：

用于采集待检测物的图像的图像采集设备11；

用于受到触发后进行报警的报警设备13；

分别与图像采集设备11、报警设备13相连的，用于通过图像判断待检测物上是否存在异物，若有，则触发报警设备13的控制芯片12；

与图像采集设备11、控制芯片12、报警设备13相连的电源14。

其中，上述设备可采用如下工作方式：

由图像采集设备11周期性地采集待检测物的图像，控制芯片12将采集到的图片与标准背景图进行对比，得到对比图，若对比图全零，即采集到的图片与标准背景图一致，认为待检测物表面没有异物；若对比图非全零，按照预设规则分离出异物图像，提取异物图像的位置信息与面积信息，结合位置信息判断待检测物对应位置上的异物是否为伪异物，若不是伪异物，进一步判断上述面积信息是否在某个特定的面积范围内，若在，则认为待检测物表面存在异物，控制芯片12会触发报警设备13发出警报提醒工作人员处理，若不在，则认为不存在异物，异物检测设备继续采集图像并进行异物判断。其中，上述特定的面积范围根据实际生产环境中待检测物表面常见异物的面积范围确定。

实际应用中，可以通过多种方式获得标准背景图，比如，可以在第一次安装异物检测设备时，采集待检测物在无异物状态下的照片，第一次运行该异物检测设备时，以这张照片为第一张标准背景图，随后的异物检测设备运行过程中，周期性地采集待检测物的图像，最新采集到的图像以其前一张图片为标准背景图，若在异物检测设备运行过程中未检测到异物，以异物检测设备采集到的最后一张图片为下一次运行过程中的第一张标准背景图，若检测到异物，发出警报提醒工作人员处理。

控制芯片12上内置自动定位算法、图像分析算法等算法，用于分析采集到的图像，并识别待检测物上是否存在异物，若存在异物，触发报警设备13发出警报，提醒工作人员处理。根据实际应用情境中对本异物检测设备的要求为控制芯片12选择合适的参数，比如，可以采用BCM2836芯片，BCM2836芯片为Cortex-A7系列处理器，可以满足实时采集图像并快速处理的需求。

当然，也可以采用其他工作方式辅助判断待检测物表面是否存在异物，比如在另一种具体实施方式中，进一步包括与控制芯片12相连的、用于确认特定位置处是否存在异物的雷达210。

在异物检测设备运行过程中，可能由于环境光线、摄像头表面着灰等原因导致采集到的图像质量较差，或由于图像处理算法处理精度不够高等原因，导致无法根据图像判断待检测物表面是否存在异物，此时，可以启动雷达进行二次确认，进一步判断待检测物表面是都存在异物，启动雷达，发射毫米波，对控制芯片12分析出的位置信息的对应位置处进行检测，若反射的波形也产生变化，则认为检测到了异物，并触发报警设备13发出警报。上述特定位置处即为控制芯片12分析出的位置信息的对应位置处。上述波形发生变化可以根据实际生产环境的需求设定精度，比如，可以认为反射波形的百分之二十与标准波形不同，即认为检测到异物；其中，标准波形指的是对无异物状态下的待检测物采集到的反射波形。

可以理解的是，通过雷达判断异物表面是否存在异物，控制芯片就不用结合位置信息判断待检测物对应位置上的异物是否为伪异物，可以减轻控制芯片的计算压力，在对异物检测设备的性能要求相同的情况下，可以采用配置相对较低的芯片，从而降低异物检测设备的生产成本。当然，可以同时通过两种方式进行伪异物判断，提高准确性。

在本实用新型提供的一种具体实施方式中，图像采集设备11为摄像头202。

摄像头202根据待检测物的尺寸、检测距离以及控制芯片12的计算性能选择合适的参数，比如，在实际应用中，可以采用对角为4.6毫米的IMX219芯片、有效像素约为808万像素的背照式CMOS(互补氧化金属半导体)图像传感器作为图像采集设备，这种摄像头具有全像素30帧每秒的照射速率，可以使异物检测设备在一秒内发现异物，并发出警报。

在上述实施方式的一种优选实施方式中，图像采集设备11进一步包括位于摄像头202前面的光线滤透镜409。

可以理解的是，由于阳光、镜面反射等原因，采集到的图像可能出现部分区域曝光的情况，造成异物检测设备的准确性降低。光线滤透镜409是一种圆形光学偏振玻璃镜片，是能够实现UV(ultraviolet，紫外线)减光ND(中灰密度镜)偏光的CPL(Circular-Polarizing Filters)玻璃滤镜。由于光线滤透镜对入射光具有遮蔽和透过的作用，在摄像头前设置光线滤透镜会使纵向光与横向光这两种光线中的一种透过，另一种遮蔽，从而缓解图像部分区域曝光的情况。

在另一种优选实施例中，图像采集设备11进一步包括用于调整摄像头202位置与方向的摄像头支架208。

可以理解的是，当待检测物与异物检测设备的相对位置、相对角度发生变化时，可以通过摄像头支架调整摄像头的取镜范围，以保证待检测物始终位于摄像头的取镜范围内，提高了本实用新型提供的异物检测设备的灵活性。

在上述具体实施方式的另一种优选实施例中，图像采集设备11进一步包括用于为待检测物补光的照明设备201。

更具体的，可以在摄像头202的两侧设置两个照明设备202，这样可以使待检测物上的光线更均匀，有助于采集到质量更高的待检测物图像。

可以理解的是，在摄像头进行图像采集时，除了上述的局部曝光的情况之外，还有可能出现光线不足的情况。在图像采集设备中设置照明设备，比如LED照明灯等，可以在光线不足的情况下为待检测物提供补光，以保证摄像头采集到清晰的照片。实际应用中，可以由电源14为照明设备201提供能源。

进一步地，图像采集设备11进一步包括可旋转的照明设备支架307。

可以理解的是，可旋转的照明设备支架可以调整补光的方向，随着环境光线的变化，调整补光的方向，提高异物检测设备的灵活性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，进一步包括与控制芯片12相连的若干个IO接口。

上述IO接口包括但不限于RS232串口通讯接口、ETH网络通讯接口以及USB接口等接口类型。

可以理解的是，在某些环境下，本实用新型提供的异物检测设备可能有与外界环境或其他设备进行通讯的需要，比如在检测到异物时，可以发送消息使待检测物所在的设备停止运行等。此外，异物检测设备本身也可能需要软件更新升级等需求。IO接口可以满足上述需求，提高了设备的交互性。

在本实用新型提供的一个具体实施方式中，进一步包括设置于待检测物上的、用于供控制芯片12定位待检测物的标志物。

在本实用新型提供的异物检测设备中，需要从采集到的图片中确定出待检测物的位置。异物检测设备可以采用坐标点标定法从采集到的图像中确定待检测物的位置，在坐标点标定法中需要确定几个关键点的位置，根据关键点的位置确定待检测物的位置。

可以理解的是，实际应用中，人为设置用于定位待检测物的关键点，并在关键点的位置放置可以在图像中通过颜色与形状识别的标志物，比如纯色对比度较大的圆形标志物，圆形标志物的圆心坐标即为上述人为设定的关键点，通过这些关键点构成的多边形区域即为待检测物所在的区域，这样就避免了使用复杂的算法确定待检测物的准确范围，减轻了控制芯片的计算压力。当然，也可以采用其他方式设置标志物，这并不影响本实用新型的实现。

在本实用新型提供的一种具体实施方式中，进一步包括外壳体311，图像采集设备11嵌于外壳体311外侧，电源14、控制芯片12与报警设备13位于外壳体311内部。

可以理解的是，将异物检测设备中的各个模块固定在外壳体的相应位置上，不需要一一处理设备中的各个模块，只要安装好外壳体，其他模块的位置也就确定下来，使设备的安装步骤简单，可用性强。

请结合图2、图3、图4，图2所示为本实用新型提供的一种异物检测设备的一种具体实施方式的正视图；图3所示为图2中的具体实施方式的后视图；图4所示为图2中的具体实施方式中的摄像头202的镜头结构。在这种实施方式中，外壳体311为金属材质的中空立方体，照明设备201采用LED照明灯实现，由可旋转的照明设备支架307支撑，通过螺丝312固定在外壳体311上；由摄像头202负责图像采集，通过摄像头支架208固定在外壳体311外侧，在摄像头202的前面有设有光线滤透镜409，控制芯片12、电源14、雷达210设置在外壳体311内部，在外壳体311侧壁上设有IO接口，用于其他设备进行信息交互，IO接口包括RS232接口305与USB接口306，其中RS232接口305用于与本异物检测设备与其他设备的通讯，USB接口306用于异物检测设备的软件更新、软件调试等。

本实用新型提供的异物检测设备，通过图像采集设备采集待检测物的图像，控制芯片通过待检测物的图像判断待检测物表面是否存在异物。由于本实用新型提供的异物检测设备通过对比图像的变化判断是否存在异物，不论是金属材质的异物还是非金属材质的异物，在图像采集设备进行图像采集时，都会被采集到并交由控制芯片进行判断。因此，本实用新型提供的异物检测设备可以检测到待检测物表面包括非金属异物在内的异物，并发出警报，以便工作人员对异物进行相关处理。

本实用新型还提供一种无线充电系统，包括用于检测无线充电发射装置表面是否存在异物的以上任意一项所述的异物检测设备。

本实用新型提供的一种使用上述异物检测设备进行无线充电发射装置表面的异物检测的无线充电系统，该系统能够及时发现无线充电发射装置表面的包含非金属在内的各种异物，可以有效避免因无线充电发射装置表面存在异物引起的损失。

以上的几种具体实施方式仅是本实用新型的优选实施方式，以上几种具体实施例可以任意组合，组合后得到的实施例也在本实用新型的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的异物检测设备，其特征在于，包括：

用于采集待检测物的图像的图像采集设备；

用于受到触发后进行报警的报警设备；

分别与所述图像采集设备、所述报警设备相连的，用于通过所述图像判断所述待检测物上是否存在异物，若有，则触发所述报警设备的控制芯片；

与所述图像采集设备、所述控制芯片、所述报警设备相连的电源。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述图像采集设备为摄像头，所述摄像头的取镜范围包含所述待检测物的全部待检测部分。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述图像采集设备进一步包括位于摄像头前面的光线滤透镜。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述图像采集设备进一步包括用于调整摄像头位置与方向的摄像头支架。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述图像采集设备进一步包括用于为待检测物补光的照明设备。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述图像采集设备进一步包括可旋转的照明设备支架。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括与所述控制芯片相连的、用于确认特定位置处是否存在异物的雷达。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括与所述控制芯片相连的若干个IO接口。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括设置于所述待检测物上的、用于供所述控制芯片定位所述待检测物的标志物。

10.一种无线充电系统，其特征在于，包括用于检测无线充电发射装置表面是否存在异物的如权利要求1至9任意一项所述的异物检测设备。