TW201743033A - 溫度測定裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種溫度測定裝置，能夠使用熱影像感測器更準確地測定溫度。根據在二維地對測定區域(151)的表面溫度分布進行測定的熱影像感測器(101)的溫度可測定範圍(152)內配置的接觸式溫度感測器(102)的測定結果、和在該部位的熱影像感測器(101)的測定結果，藉由校正值計算部(103)求出校正值，校正部(104)使用求出的校正值對熱影像感測器(101)的輸出進行校正。
Description
本發明是關於一種使用有對測定區域的二維溫度分布進行測定之熱影像感測器的溫度測定裝置。
在無法接觸部分的溫度測量中，使用能夠非接觸地進行溫度測定的放射溫度計。例如，在食品加工的現場等，根據衛生上的觀點，使用放射溫度計在不接觸食材的狀態下測量溫度並使加工生產線運轉。然而，放射溫度計會因為周圍的溫度而產生測定誤差。這是因放射溫度計的鏡筒部的溫度變化與內部的紅外線檢測元件的溫度變化速度不一致而產生。採用放射溫度計的話，在周圍溫度發生劇烈變化的情形下，就會有伴有巨大誤差的測定結果。為了解決這些問題，提出如下技術：在放射溫度計內配置複數個紅外線檢測元件，藉由對來自這些紅外線檢測元件的複數個檢測信號進行運算，從而對測定溫度施加校正(參照專利文獻1)。
作為無法以接觸的方式測定溫度的對象，有半導體晶圓、液晶晶圓等。在對這些進行加熱時，由於無法與被處理構件接觸而進行溫度檢測，因此無法使用接觸型的溫度感測器。此外，採用放射溫度計的話，由於是點測量，因此難以進行例如對晶圓整體的溫度測量。
對此，開發了使用有對測定區域的二維溫度分布進行測定的熱影像感測器的溫度測定。例如，提出使用紅外線熱成像法(infrared
thermography)，其能夠檢測從測量對象物放射的紅外線，將所檢測到的能量數據轉換為可觀察的溫度數據，並作為表示溫度分布的影像數據來顯示(參照專利文獻2)。在該技術中，從構成溫度資料的影像資料中隨機選出複數個像素，根據被選出的像素所記錄的溫度資料求出平均溫度，採用該平均溫度作為各間接加熱區域的代表溫度，算出相對於設定溫度的誤差並使用於控制中。
專利文獻1：日本特開2007-248201號公報
專利文獻2：日本特開2009-238773號公報
然而，在使用上述的熱影像感測器的溫度測定中，雖然能夠對感測器的輸出進行校正，但由於周邊環境的影響，使引入紅外線的光學系統沒有正常運轉，或者在光學系統自身發生異常時，於測定結果產生誤差。例如，有如下之課題：在暫時產生水蒸氣的食品加工生產線或熱處理步驟多的薄膜製造步驟等中，使用紅外線熱成像法進行的溫度測量，對於光學系統來說是苛刻的條件，由於對光學系統的影響，於溫度測量值產生誤差，從而無法進行準確的溫度測定。
本發明是為了解決上述的問題點而完成，其目的在於能夠使用熱影像感測器更準確地測定溫度。
本發明所涉及的溫度測定裝置，具備：熱影像感測器，其二維地對測定區域的表面溫度分布進行測定；接觸式溫度感測器，其在熱影像感測器的溫度可測定範圍內配置於測定區域的外側；校正值計算部，其
求出校正值，該校正值係使藉由熱影像感測器得到的配置有接觸式溫度感測器的部位的溫度測定結果與接觸式溫度感測器的測定結果一致；以及校正部，其採用校正值計算部求出的校正值來校正藉由熱影像感測器得到的測定區域的測定結果。
在上述溫度測定裝置中，也可具備溫度可變控制部，其使配置有接觸式溫度感測器的部位的溫度改變，校正值計算部針對溫度可變控制部改變後的每個溫度求出校正值，校正部採用校正值計算部求出的複數個校正值實施校正。
在上述溫度測定裝置中，也可具備溫度控制部，其將配置有接觸式溫度感測器的部位的溫度控制成於測定區域被設定的管理溫度。
在上述溫度測定裝置中，也可具備警報輸出部，其對校正值成為所設定的上限值以上的情況進行檢測並輸出警報。
如以上所說明的，根據本發明，由於在藉由熱影像感測器測量溫度分布時，根據不受周圍環境影響的接觸式溫度感測器的測定結果來校正在測定區域之外配置有接觸式溫度感測器的部位的溫度測定結果，因此可獲得能夠使用熱影像感測器來更準確地測定溫度的優異效果。
101‧‧‧熱影像感測器
102‧‧‧接觸式溫度感測器
103‧‧‧校正值計算部
104‧‧‧校正部
105‧‧‧警報輸出部
111‧‧‧搬送裝置
112‧‧‧製品
151‧‧‧測定區域
152‧‧‧溫度可測定範圍
圖1是顯示本發明的實施形態1中的溫度測定裝置之構成的構成圖。
圖2是用於說明本發明的實施形態1中的溫度測定裝置的動作例的流程圖。
圖3是顯示本發明的實施形態2中的溫度測定裝置之構成的構成圖。
圖4是用於說明本發明的實施形態2中的溫度測定裝置的動作例的流程圖。
圖5是顯示本發明的實施形態3中的溫度測定裝置之構成的構成圖。
圖6是用於說明本發明的實施形態3中的溫度測定裝置的動作例的流程圖。
以下，參照附圖對本發明的實施形態進行說明。
[實施形態1]
首先，使用圖1對本發明的實施形態1進行說明。圖1是顯示本發明的實施形態1中的溫度測定裝置之構成的構成圖。該溫度測定裝置包括熱影像感測器101、接觸式溫度感測器102、校正值計算部103及校正部104。
熱影像感測器101二維地測定表面溫度分布。熱影像感測器101例如是由被二維地排列的複數個熱電堆構成的熱電堆陣列感測器。熱電堆是由熱電偶構成的熱電轉換元件(紅外線感測器)，在熱影像感測器101中構成1個像素。能夠測定二維溫度分布的熱影像感測器101具有既定寬度的溫度可測定範圍152。溫度可測定範圍152根據熱影像感測器101的像素數、光學系統的構成而改變。熱影像感測器101使用於被搬送至溫度可測定範圍152內的既定範圍的測定區域151中的製品等的溫度測定。
接觸式溫度感測器102，在熱影像感測器101的溫度可測定範圍152內配置於測定區域151的外側。接觸式溫度感測器102在溫度可測定範圍152內對測定區域151的外側的基準溫度測定部位的溫度(基準溫度)進行測定。接觸式溫度感測器102，例如由測溫電阻、熱電偶、螢光溫度感
測器等構成即可。接觸式溫度感測器102，一般而言與熱影像感測器101相比較其測溫精度優異。另外，基準溫度測定部位在溫度可測定範圍152內，熱影像感測器101也進行溫度測量。
校正值計算部103求出校正值，該校正值使藉由熱影像感測器101得到的配置有接觸式溫度感測器102的部位(基準溫度測定部位)的溫度測定結果與接觸式溫度感測器102的測定結果(基準溫度)一致。校正值計算部103使用接觸式溫度感測器102測定出的基準溫度測定部位的基準溫度和熱影像感測器101在相同時點測定出的基準溫度測定部位的測定溫度來求出校正值。
校正部104根據校正值計算部103所求出的校正值來對藉由熱影像感測器101得到的測定區域151的測定結果進行校正。接觸式溫度感測器102的溫度測定結果(基準溫度)不受水蒸氣的產生、空間的溫度分布等環境的影響。使用在如上述的不受環境影響的狀態下所測定的基準溫度來校正熱影像感測器101的測定結果，由此獲得消除了熱影像感測器101所受到的環境影響的、更準確的測定結果。
例如，利用傳送帶等搬送裝置111搬送的製品112的溫度測定，是在被設定為搬送裝置111的溫度既定部位的測定區域151中藉由熱影像感測器101實施。製品112例如是加工食品等。或者製品112是薄膜。如上述的製品製造的熱處理步驟等，如搬送裝置111般連續地使製品112通過測定區域151，在如上述的生產設備中也使用溫度測定裝置。
在測定區域151中，為了將製品112加熱處理至既定溫度，使用藉由熱影像感測器101實施的溫度測定的結果將處理溫度控制成設定
值。如果在如上述的控制中使用由校正部104校正的熱影像感測器101的測定結果的話，能夠實現更可靠的控制。另外，由於配置有接觸式溫度感測器102的測定區域151的外側與搬送裝置111分離，因此能夠固定並配置接觸式溫度感測器102。此外，接觸式溫度感測器102不與搬送裝置111上的製品112接觸。
此外，實施形態1中的溫度測定裝置具備警報輸出部105，其對校正值計算部103所求出的校正值成為所設定的上限值以上的情況進行檢測並發出警報。在藉由熱影像感測器101得到的基準溫度測定部位的測溫結果與藉由接觸式溫度感測器102得到的基準溫度測定部位的測溫結果有較大差異的情況下，例如被認為熱影像感測器101發生故障。為了檢測如上述的狀況，使用警報輸出部105對校正值成為既定值以上的情況發佈警報。既定值是正藉由熱影像感測器進行溫度測定的製品112的容許溫度範圍等。
接下來，使用圖2的流程圖對本發明的實施形態1的溫度測定裝置的動作例進行說明。
首先，在步驟S201中，校正值計算部103獲取配置於基準溫度測定部位的接觸式溫度感測器102測定出的測定結果(基準溫度)。接下來，在步驟S202中，校正值計算部103獲取熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果。
接下來，在步驟S203中，校正值計算部103比較所獲取的兩個測定結果，並判斷是否一致。在不一致的情況下(步驟S203的否)，在步驟S204中，校正值計算部103求出校正值，該校正值使藉由熱影像感
測器101得到的配置有接觸式溫度感測器102的部位(基準溫度測定部位)的溫度測定結果與接觸式溫度感測器102的測定結果(基準溫度)一致。在一致的情況下(步驟S203的是)，不求出校正值而結束動作。
接下來，在步驟S205中，警報輸出部105判斷所求出的校正值是否成為所設定的上限值以上。在所求出的校正值成為上限值以上的情況下(步驟S205的是)，警報輸出部105輸出警報。在所求出的校正值不到上限值的情況下(步驟S205的否)，警報輸出部105不輸出警報而進入步驟S206，校正部104採用校正值計算部103求出的校正值對藉由熱影像感測器101得到的測定區域151的測定結果進行校正。
[實施形態2]
接下來，使用圖3對本發明的實施形態2進行說明。圖3是顯示本發明的實施形態2中的溫度測定裝置之構成的構成圖。該溫度測定裝置包括熱影像感測器101、接觸式溫度感測器102、校正值計算部103以及校正部104。這些構成與上文所述的實施形態1相同，省略說明。
在實施形態2中具備溫度可變控制部106，其使配置有接觸式溫度感測器102的部位的溫度改變。溫度可變控制部106藉由控制加熱器107來使配置有接觸式溫度感測器102的部位的溫度改變。溫度可變控制部106使配置有接觸式溫度感測器102的部位的溫度改變成被設定的複數個溫度條件。
在實施形態2中，校正值計算部103針對溫度可變控制部106改變後的每個溫度求出校正值，校正部104根據校正值計算部103求出的複數個校正值實施校正。
接觸式溫度感測器102得到的溫度測定結果(基準溫度)不受水蒸氣的產生、空間的溫度分布等環境的影響。使用在如上述的不受環境影響的狀態下所測定的基準溫度來校正熱影像感測器101的測定結果，由此獲得消除了熱影像感測器101所受到的環境影響的、更準確的測定結果。此外，使用在設為各種不同溫度條件的狀態下所獲得的複數個校正值進行校正，由此能夠在更廣的溫度範圍內進行更準確的校正，並且在更廣的溫度範圍內獲得更準確的測定結果。
接下來，使用圖4的流程圖對本發明的實施形態2中的溫度測定裝置的動作例進行說明。
首先，在步驟S301中，溫度可變控制部106按照所設定的複數個溫度條件中的某一個條件控制加熱器107。例如，在將30℃、40℃、50℃、60℃設定為條件的情況下，溫度可變控制部106將加熱器107設定為溫度條件30℃。
接下來，在步驟S302中，校正值計算部103獲取接觸式溫度感測器102測定出的測定溫度(基準溫度)，接觸式溫度感測器102被配置於藉由被設定為溫度條件30℃的加熱器107而被加熱至30℃的基準測定部位。接下來，在步驟S303中，校正值計算部103獲取熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果。
接下來，在步驟S304中，校正值計算部103比較所獲取的兩個測定結果，並判斷是否一致。在不一致的情況下(步驟S304的否)，在步驟S305中，校正值計算部103求出第1校正值，該第1校正值使藉由熱影像感測器101得到的配置有接觸式溫度感測器102的部位(基準溫度測
定部位)的溫度測定結果與接觸式溫度感測器102的測定結果(基準溫度)一致。在一致的情況下(步驟S304的是)，不求出校正值而進入步驟S306。
接下來，在步驟S306中，溫度可變控制部106判斷是否實施了所設定的全部溫度條件，在存在沒有實施的溫度條件的情況下(步驟S306的否)，在步驟S307中，溫度可變控制部106將加熱器107控制成還沒有被設定的溫度條件。例如，在將30℃、40℃、50℃、60℃設定為條件、30℃的條件已經被實施的情況下，溫度可變控制部106將加熱器107設定為溫度條件40℃。
如果在步驟S307中溫度可變控制部106對加熱器107設定了新的溫度條件的話，則實施上述的步驟S302~S305。在步驟S306中，在判斷為所設定的全部的溫度條件被實施的情況下(步驟S306的是)，在S308中，判斷是否存在利用校正值計算部103求出的校正值。
例如，在30℃、40℃、50℃、60℃的全部的條件下，在接觸式溫度感測器102測定出的基準溫度與熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果不同的情況下，求出第1校正值、第2校正值、第3校正值、第4校正值，則校正值存在。此外，在40℃、50℃、60℃的條件下，在接觸式溫度感測器102測定出的基準溫度與熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果不同的情況下，求出第1校正值、第2校正值、第3校正值，則校正值存在。
此外，例如在30℃、50℃、60℃的條件下，在接觸式溫度感測器102測定出的基準溫度與熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果不同的情況下，求出第1校正值、第2校正值、第3校
正值，則校正值存在。此外，例如在50℃、60℃的條件下，在接觸式溫度感測器102測定出的基準溫度與熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果不同的情況下，求出第1校正值、第2校正值，則校正值存在。
另一方面，在30℃、40℃、50℃、60℃的全部的條件下，在接觸式溫度感測器102測定出的基準溫度與熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果一致的情況下，不求出校正值，則校正值不存在。
在至少一個校正值被求出的情況下(步驟S308的是)，在步驟S309中，校正部104採用校正值計算部103所求出的校正值對藉由熱影像感測器101得到的測定區域151的測定結果進行校正。在此，校正部104例如在求出有複數個校正值的情況下，採用這些校正值的平均值實施校正。此外，根據求出校正值的基準溫度與對應的校正值的關係，針對熱影像感測器101測定出的每個溫度範圍實施校正。
[實施形態3]
接下來，使用圖5對本發明的實施形態3進行說明。圖5是顯示本發明的實施形態3中的溫度測定裝置之構成的構成圖。該溫度測定裝置包括熱影像感測器101、接觸式溫度感測器102、校正值計算部103以及校正部104。這些構成與上述的實施形態1、2相同，省略說明。
在實施形態3中具備溫度控制部206，其將配置有接觸式溫度感測器102的部位的溫度控制成測定區域151被設定的管理溫度。溫度控制部206控制加熱器107，由此將配置有接觸式溫度感測器102的部位的溫
度控制成測定區域151被設定的管理溫度。例如，未圖示的工程管理系統實施藉由搬送裝置111搬送的製品112的溫度控制。溫度控制部206從未圖示的工程管理系統獲取該控制資訊，以所獲取的控制資訊為基礎控制加熱器107的溫度成為管理溫度。
在實施形態3中，校正值計算部103求出溫度控制部206正在控制的管理溫度的狀態的校正值，校正部104採用校正值計算部103求出的校正值實施校正。
接觸式溫度感測器102的溫度測定結果(基準溫度)不受水蒸氣的產生、空間的溫度分布等環境的影響。使用在如上述的不受環境影響的狀態下所測定的基準溫度來校正熱影像感測器101的測定結果，由此獲得消除了熱影像感測器101所受到的環境影響的、更準確的測定結果。此外，使用在控制成測定區域151被設定的管理溫度的狀態下獲得的校正值，由此能夠進行更準確的校正，並能獲得更準確的測定結果。
接下來，使用圖6的流程圖對本發明的實施形態3中的溫度測定裝置的動作例進行說明。
首先，在步驟S401中，溫度控制部206從未圖示的工程管理系統中獲取製品112的測定區域151中的溫度控制資訊(管理溫度)。接下來，在步驟S402中，溫度控制部206採用所獲取的溫度控制資訊控制加熱器107。例如，在測定區域151中，在製品112被加熱控制成為80℃的情況下，溫度控制部206將加熱器107設定為管理溫度條件80℃。
接下來，在步驟S403中，校正值計算部103獲取接觸式溫度感測器102測定出的測定結果(基準溫度)，所述接觸式溫度感測器102
被配置於藉由被設定為管理溫度條件80℃的加熱器107而被加熱的基準測定部位。接下來，在步驟S404中，校正值計算部103獲取熱影像感測器101測定出的基準溫度測定部位的溫度測定結果。
接下來，在步驟S405中，校正值計算部103比較所獲取的兩個測定結果，並判斷是否一致。在不一致的情況下(步驟S405的否)，在步驟S406中，校正值計算部103求出校正值，該校正值使藉由熱影像感測器101得到的配置有接觸式溫度感測器102的部位(基準溫度測定部位)的溫度測定結果與接觸式溫度感測器102的測定結果(基準溫度)一致。在一致的情況下(步驟S405的是)，不求出校正值而結束動作。如果校正值被求出的話，則在步驟S407中，校正部104採用校正值計算部103所求出的校正值來校正熱影像感測器101進行的測定區域151的測定結果。
如以上所說明的，根據本發明，由於在藉由熱影像感測器測量溫度分布時，藉由不受周圍環境影響的接觸式溫度感測器的測定結果來校正測定區域以外配置有接觸式溫度感測器的部位的溫度測定結果，因此能夠使用熱影像感測器更準確地測定溫度。
另外，本發明並不限定於以上所說明的實施形態，顯然能夠在本發明的技術思想內，由具有本領域公知常識的人實施多種變形以及組合。
101‧‧‧熱影像感測器
102‧‧‧接觸式溫度感測器
103‧‧‧校正值計算部
104‧‧‧校正部
105‧‧‧警報輸出部
111‧‧‧搬送裝置
112‧‧‧製品
151‧‧‧測定區域
152‧‧‧溫度可測定範圍
Claims (4)
- 一種溫度測定裝置，其特徵在於，具備：熱影像感測器，其二維地對測定區域的表面溫度分布進行測定；接觸式溫度感測器，其在該熱影像感測器的溫度可測定範圍內配置於該測定區域的外側；校正值計算部，其求出校正值，該校正值係使藉由熱影像感測器得到的配置有該接觸式溫度感測器的部位的溫度測定結果與該接觸式溫度感測器的測定結果一致；以及校正部，其採用該校正值計算部求出的校正值來校正藉由熱影像感測器得到的該測定區域的測定結果。
- 如申請專利範圍第1項之溫度測定裝置，其具備：溫度可變控制部，其使配置有該接觸式溫度感測器的部位的溫度改變；該校正值計算部針對該溫度可變控制部改變後的每個溫度求出該校正值；該校正部採用該校正值計算部求出的複數個該校正值實施校正。
- 如申請專利範圍第1項之溫度測定裝置，其具備：溫度控制部，其將配置有該接觸式溫度感測器的部位的溫度控制成於該測定區域被設定的管理溫度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度測定裝置，其具備：警報輸出部，其對該校正值成為所設定的上限值以上的情況進行檢測並輸出警報。
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