JPH0538541U - 検出温度表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度測定ポイントの測定対象全体に対する位
置を、表示画像中に常に正確に表示する。 【構成】 カメラ５および赤外線温度センサ６を、互い
の光軸をほぼ平行にして配設し、カメラ６により撮像さ
れた測定対象の画像をモニタ画面２０に表示する。同様
に、赤外線温度センサ６により測定された温度の値をモ
ニタ画面２０に表示する。さらに、撮像中のカメラ５か
ら得られるズームおよびフォーカス情報にもとづき、表
示画像中の赤外線温度センサ６による温度測定の位置お
よび測定範囲を示す円２８の直径を算出して、モニタ画
面２０へ重畳・表示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、非接触で対象の温度を測定し、その測定値および温度分布を画面へ 表示する検出温度表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、非接触で対象の温度を測定する場合は、対象からの赤外線エネルギの照 射量により温度を測定している。 その装置として、熱画像装置がある。この装置は、対象を画像として画面に表 示するとともに、その温度分布を輝度または色分けして平面上に表示することが できる。 また、他の測定装置として、画像表示することなく、対象の温度をポイントご とに測定し数値により表示する赤外線温度センサがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した熱画像装置は、対象の温度分布がダイレクトに表示されて 極めて使い勝手がよいものの、必要以外の部分についても温度測定がされてしま う。しかも装置が複雑で高価であるという欠点がある。 また、後者の赤外線温度センサは、構造が比較的簡単で安価であるものの、ポ イントごとの温度表示であるため、全体に対する測定ポイントの位置を測定ごと に明確にする必要がある。さらには、この赤外線温度センサで全体の温度を把握 しようとすると、煩雑な光軸変更の操作を要し時間がかかるという問題がある。 本考案は上記問題点を解決するためになされたもので、第１の考案の目的とす るところは、赤外線温度センサにより温度測定したポイントの測定対象全体に対 する位置を正確に表示可能な検出温度表示装置を提供することにある。 第２の考案の目的とするところは、簡単な構造で対象の必要な範囲のみを温度 測定し、さらにその範囲内での温度分布を視覚的に表示することが可能な検出温 度表示装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、第１の考案は、互いの光軸をほぼ平行にして配設 されたカメラおよび赤外線温度センサと、カメラが撮像した画像を表示するモニ タ画面と、撮像中のカメラから得られるズームおよびフォーカス情報にもとづき 、表示画像中における赤外線温度センサの温度測定位置および測定範囲の外径を 算出する手段と、赤外線温度センサが検出した温度および測定範囲をモニタ画面 上に表示する手段とを備えたことを特徴とする。

【０００５】 第２の考案は、互いの光軸をほぼ平行にして配設されたカメラおよび赤外線温 度センサと、カメラが撮像した画像を表示するモニタ画面と、表示画面上で指定 された温度測定エリアに相当する対象を、赤外線温度センサにより走査しながら 温度を測定する手段と、赤外線温度センサの測定値に基づき熱画像を作成し、モ ニタ画面に表示する手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

第１の考案においては、カメラおよび赤外線温度センサが互いの光軸をほぼ平 行にして配設され、カメラにより撮像された測定対象の画像はモニタ画面に表示 される。赤外線温度センサにより、測定された温度の値はモニタ画面に表示され る。さらに、撮像中のカメラから得られるズームおよびフォーカス情報にもとづ き、表示画像中の赤外線温度センサによる温度測定の位置および測定範囲の直径 が算出され、モニタ画面に重畳して表示される。

【０００７】 第２の考案においては、カメラおよび赤外線温度センサは互いの光軸をほぼ平 行にして配設され、カメラにより撮像された測定対象の画像はモニタ画面に表示 される。表示画面上で温度測定エリアが指定されると、そのエリア内を赤外線温 度センサが走査しながら温度が測定され、さらにその測定値に基づき熱画像が作 成されてモニタ画面に表示される。

【０００８】

【実施例】

以下、図に沿って本考案の実施例を説明する。 この実施例は、レール上を走行する台車にカメラおよび赤外線温度センサを搭 載して遠隔操作により、対象の外観状態および温度を監視する監視システムに本 考案を適用したものである。 図１はその監視システム全体のブロック図である。 図において、中央の集電用レール１よりも上部が台車部２の構成を示し、下部 がオペレータ側の操作盤３の構成を示す。

【０００９】 台車部２は、レンズ４を備えたカメラ５、赤外線温度センサ６、映像信号変調 回路７、Ａ／Ｄ変換回路８、伝送制御回路９、双方向モデム１０、重畳回路１１ 、モータ駆動回路１２、走行用のモータ１３、雲台上下旋回用のモータ１４、雲 台左右旋回用のモータ１５および集電子１６により構成される。 操作盤３は、信号分離回路１７、映像信号復調回路１８、文字・パターン発生 回路１９、モニタ２０、操作パネル２１、モータ制御信号変換回路２２、伝送制 御回路２３、双方向モデム２４および演算回路２５により構成される。

【００１０】 次に、各部の動作について説明する。 まず、台車部２を所定の位置へ走行させて監視対象を撮像するために、操作盤 ３の操作パネル２１より、台車の走行および停止、カメラ５の上下および左右の 旋回角度、レンズ４のズームおよびフォーカス操作が入力されると、その駆動信 号ａがモータ制御信号変換回路２２へ送られる。モータ制御信号変換回路２２へ 入力された駆動信号ａは、所定のフォーマットに基づいて変換されてモータ制御 信号ｂとなり、伝送制御回路２３へ送られる。

【００１１】 伝送制御回路２３へ入力されたモータ制御信号ｂは、パラレルからシリアルの モータ制御信号ｃ１に変換されて双方向モデム２４へ送られる。双方向モデム２ ４へ入力されたモータ制御信号ｃ１は、ＦＭ変調されてモータ制御信号ｄ１とな り信号分離回路１７へ送られる。信号分離回路１７へ入力されたモータ制御信号 ｄ１は、モータ制御信号ｅ１として集電用レール１へ送られる。 集電用レール１に摺接する集電子１６へ取り込まれたモータ制御信号ｆ１は、 重畳回路１１を介してモータ制御信号ｇ１として双方向モデム１０へ送られる。

【００１２】 双方向モデム１０へ入力されたモータ制御信号ｇ１は、復調されてシリアルな ディジタル信号ｈ１となり、伝送制御回路９へ送られる。伝送制御回路９へ入力 されたディジタル信号ｈ１は、パラレルの制御信号ｉに変換されてモータ駆動回 路１２へ送られる。制御信号ｉは、モータ駆動回路１２により、走行用のモータ １３、雲台上下旋回用のモータ１４、雲台左右旋回用のモータ１５、レンズ駆動 モータ（図示せず）をそれぞれ制御する駆動信号ｊ〜ｎに変換されて、モータ１ ３〜１５等へ送られる。

【００１３】 それにより、モータ１３が回転して、台車部２が所定の位置まで走行後停止す る。次いで、モータ１４，モータ１５の回転により雲台が上下・左右に旋回して カメラ５が対象の方向へ向かう。さらに、レンズ駆動モータが作動して、所望の 画角（ズーム）、および焦点（フォーカス）が調整される。 こうして、目的の対象が撮像されると、そのカメラ５からの映像信号ｐは、映 像信号変調回路７へ送られる。映像信号変調回路７へ入力された映像信号ｐは、 ＡＭ変調されて、映像信号ｔとなり、重畳回路１１へ送られる。

【００１４】 なお、このときのレンズ駆動モータの駆動状態がそれぞれ、ズーム信号ｑ、フ ォーカス信号ｒとして、Ａ／Ｄ変換回路８へ送られる。また、同時にカメラ５と 並設されている赤外線温度センサ６が、対象の特定位置の温度を測定し、温度信 号ｓとして、Ａ／Ｄ変換回路８へ送る。Ａ／Ｄ変換回路８へ入力されたアナログ の各信号ｑ，ｒ，ｓは、ディジタル信号ｕに変換され伝送制御回路９へ送られる 。伝送制御回路９へ入力されたディジタル信号ｕは、ＲＳ２３２−Ｃ規格のシリ アル信号ｈ２に変換されて双方向モデム１０へ送られる。双方向モデム１０へ入 力されたシリアル信号ｈ２は、変調されてデータ信号ｇ２となり重畳回路１１へ 送られる。

【００１５】 重畳回路１１へ入力された映像信号ｔおよびデータ信号ｇ２は、重畳されて映 像・データ信号ｆ２となり集電子１６を介して、集電用レール１へ送られる。 集電用レール１を介して台車部２から操作盤３へ送られた映像・データ信号ｅ ２は、先ず信号分離回路１７へ送られて映像信号ｖとデータ信号ｄ２とに分けら れ、それぞれ映像信号復調回路１８、双方向モデム２４へ送られる。 映像信号復調回路１８へ入力された映像信号ｖは、復調されて映像信号ｗとし て文字・パターン発生回路１９へ送られる。 一方、双方向モデム２４へ入力されたデータ信号ｄ２は復調され、データ信号 ｃ２として伝送制御回路２３へ送られる。

【００１６】 伝送制御回路２３へ入力されたシリアルなデータ信号ｃ２は、パラレルのデー タ信号ｘに変換されて、演算回路２５へ送られる。 演算回路２５へ入力されたデータ信号ｘは、そのデータ内容であるところのズ ーム信号ｑ、フォーカス信号ｒ、温度信号ｓの値についての各種演算がおこなわ れ、その結果が演算結果ｙとして文字・パターン発生回路１９へ送られる。 文字・パターン発生回路１９へ入力された映像信号ｗは、同じく入力された演 算結果ｙに基づいて生成された文字・パターンが重畳され、画像信号ｚとしてモ ニタ２０へ送られる。

【００１７】 その結果、モニタ２０には、後述するように、カメラ５が撮像した対象の画像 に、赤外線温度センサ６が測定した対象の温度の値、およびその測定位置が円と して表示される。 このようにしてモニタ２０では、測定対象を撮像した画像に温度を測定した位 置が円として重畳表示されるが、既に説明したように、カメラ５と赤外線温度セ ンサ６が雲台（図示せず）上に一定距離を隔てて両光軸が平行になるように取り 付けられており、またレンズ４はズーム機能を備えているので画角が変動し、さ らにまた、カメラ５と対象までの距離も変動しそのつどフォーカスも調整される 。そのため、モニタ２０の画面に表示されている測定範囲を示す円の直径と位置 を、ズーム信号ｑおよびフォーカス信号ｒに応じて変えなければ正確な表示がな されない。その円を求める演算は演算回路２５によりおこなわれる。これらの演 算処理を行う演算回路２５を備えたことが第１の考案となる。以下この第１の考 案について説明する。

【００１８】 図２，図３は、第１の考案の実施例を、上述した監視システムに適用した場合 の説明図である。 図２は、カメラ５と赤外線温度センサ６との光学的な配置関係を示し、図３は モニタ２０に表示されるモニタ画面２７の構成を示す図である。両図中における 各パラメータは、以下のとおりである。

【００１９】 θ：レンズの水平方向の画角 α：赤外線温度センサの画角 Ｄ：レンズの光軸と赤外線温度センサの光軸との間隔 Ｌ：測定対象物までの距離 Ｆ：距離Ｌにおける撮影範囲 Ｓ：赤外線温度センサの測定範囲 Ｗ：モニタ画面の横幅 Ｅ：モニタ画面における画面中心から測定範囲中心までの距離 Ｃ：モニタ画面における測定範囲を示す円の直径

【００２０】 なお、θはレンズのズーム値から得られ、Ｌはレンズのフォーカス値より得ら れる値である。このフォーカス値は、超音波を用いたフォーカスセンサの出力が 用いられる。α，Ｄ，Ｗは固定値である。 これらのパラメータより、次式の関係が得られる。

【００２１】 Ｆ＝２Ｌ・tan （θ／２） …………（１） Ｓ＝２Ｌ・tan （α／２） …………（２） Ｆ：Ｗ＝Ｄ：Ｅ …………（３） Ｆ：Ｓ＝Ｗ：Ｃ …………（４） ここで、（１），（３）式より、Ｅを求めると、 Ｅ＝ＷＤ／Ｆ＝ＷＤ／｛２Ｌ・tan （θ／２）｝ ……（５） 同様に、（１），（２），（４）式より、Ｃを求めると、 Ｃ＝ＷＳ／Ｆ ＝｛２ＷＬ・tan （α／２）｝／｛２Ｌ・tan （θ／２）｝ ＝｛Ｗ・tan （α／２）｝／｛tan （θ／２）｝……（６） となる。

【００２２】 これらの関係式を用いて、演算回路２５は変動するθとＬが入力されるごとに 、Ｅ，Ｃを求め、正確な測定範囲の円２８をモニタ画面２７に表示することが可 能になる。 なお、実施例におけるカメラ５と赤外線温度センサ６の配置は左右反対とする ことも可能である。また、カメラ５と赤外線温度センサ６の光軸をその延長上の 特定距離で交差するように配置することも可能である。その場合のＥ，Ｃを求め る式は、（５），（６）式と異なる。 また、実施例では、集電用レール１を介して台車部２と操作盤３との間で信号 の授受をおこなっているが、無線により信号を伝達することも可能である。

【００２３】 次に第２の考案の実施例について、図４〜６により説明する。 この実施例は、図１に示した監視システムにおいて、カメラ５と赤外線温度セ ンサ６を用い、温度を測定する対象物体の熱画像を疑似的に作成するものである 。図４は、カメラ５が撮像した測定対象の画像２９をモニタ画面２７に表したも のである。 この画像２９の特定部分、例えば画像２９の前面部に相当するエリア２９ａの 温度分布を知りたいとすると、図５に示すようにエリア２９ａの輪郭を多角形に より近似し、操作パネル２１のキー操作によりカーソルを移動しながらその主要 なポイントの座標を入力する。図ではＡ〜Ｄの４点の座標が入力される。

【００２４】 次に、座標入力が終了すると、内部処理により指定された座標が順に接続され て多角形２９ｂが形成される。さらに多角形２９ｂの全面を、赤外線温度センサ ６により均一に走査するための走査経路が決定される。同時に、もとの画像２９ についての画像データが記憶される。 次に、この走査経路に沿って赤外線温度センサ６の光軸を移動させるために、 モータ１４，１５への駆動信号が順に生成されて雲台が作動される。雲台に支持 された赤外線温度センサ６は、光軸が走査経路にそって移動するにつれ定間隔で 温度を測定し、その値を記憶していく。

【００２５】 記憶された測定温度は、その値に応じて色分けまたは輝度変換されることによ り、熱画像２９ｃとなり、図６に示すようにモニタ画面２７上に表示される。こ のとき、先に記憶しておいた画像２９も重畳・表示される。 その結果、カメラ５と赤外線温度センサ６を組み合わせた安価で簡易な監視シ ステムであっても、比較的簡単な演算処理の追加のみで、監視対象についての熱 画像を表示することが可能になる。

【００２６】 また、この実施例では、画面全面ではなく必要な部分のみが指定されて熱画像 が作成されるため、画面全面の熱画像を作成する他の装置に比べ演算処理の負担 が少なくなり、その分処理速度を増すことができる。 これらの赤外線温度センサ６の走査および熱画像変換は、主にモータ制御信号 変換回路２２，伝送制御回路２３，演算回路２５、文字・パターン発生回路１９ により行われる。

【００２７】 なお、実施例では、赤外線温度センサ６の特定画像に関する走査を通常の雲台 で行ったが、微動機構からなる赤外線温度センサ６専用の走査機構を設けること も可能である。その場合、カメラ５に撮像された画像については、リアルタイム での表示が継続される。 また、第１の考案および第２の考案についての実施例は、ともに図１の台車に 搭載した監視システムに適用したものを示したが、他の固定式の監視装置につい ても同様に適用することができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上述べたように第１の考案によれば、カメラにより撮像された測定対象の画 像がモニタ画面上に表示されるとともに、赤外線温度センサにより測定された温 度の値がモニタ画面に表示される。さらに、赤外線温度センサによる温度測定の 位置および測定範囲の直径が算出されモニタ画面に重畳して表示される。それに より、簡易な赤外線温度センサを用いた場合でも、その測定位置が正確に表示さ れて使い勝手が増す。

【００２９】 第２の考案によれば、カメラにより撮像された測定対象の画像がモニタ画面上 に表示され、この表示画面上で指定された温度測定エリア内が一様に赤外線温度 センサにより走査されながら温度測定され、さらにその測定値により熱画像が作 成されてモニタ画面に表示される。それにより、高価で構造の複雑な熱画像装置 を用いることなく、カメラと赤外線温度センサとを組み合わせた簡単な構造で、 測定対象の必要な部分のみの温度分布の表示が可能になり、対象の温度分布を視 覚的に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案が適用される監視システム全体のブロッ
ク図である。

【図２】第１の考案を説明するための光学的な配置関係
を示す図である。

【図３】第１の考案を説明するためのモニタ画面の構成
を示す図である。

【図４】第２の考案を説明するモニタ画面である。

【図５】第２の考案を説明するモニタ画面である。

【図６】第２の考案を説明するモニタ画面である。

【符号の説明】

４ レンズ ５ カメラ ６ 赤外線温度センサ ９ 伝送制御回路 １２ モータ駆動回路 １３ 走行用のモータ １４ 雲台上下旋回用モータ １５ 雲台左右旋回用モータ １９ 文字・パターン発生回路 ２０ モニタ ２１ 操作パネル ２２ モータ制御信号変換回路 ２３ 伝送制御回路 ２５ 演算回路 ２７ モニタ画面 ２８ 測定範囲の円 ２９ 画像 ２９ａ エリア ２９ｂ 多角形 ２９ｃ 熱画像

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いの光軸をほぼ平行にして配設された
   カメラおよび赤外線温度センサと、 カメラが撮像した画像を表示するモニタ画面と、 撮像中のカメラから得られるズームおよびフォーカス情
   報にもとづき、表示画像中における赤外線温度センサの
   温度測定位置および測定範囲の外径を算出する手段と、 赤外線温度センサが検出した温度および測定範囲をモニ
   タ画面上に表示する手段と、 を備えたことを特徴とする検出温度表示装置。
2. 【請求項２】 互いの光軸をほぼ平行にして配設された
   カメラおよび赤外線温度センサと、 カメラが撮像した画像を表示するモニタ画面と、 表示画面上で指定された温度測定エリアに相当する対象
   を、赤外線温度センサにより走査しながら温度を測定す
   る手段と、 赤外線温度センサの測定値に基づき熱画像を作成し、モ
   ニタ画面に表示する手段と、を備えたことを特徴とする
   検出温度表示装置。