TW202403669A

TW202403669A - 紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法

Info

Publication number: TW202403669A
Application number: TW111125152A
Authority: TW
Inventors: 賴昱安
Original assignee: 賴昱安
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-16

Abstract

一種紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法，包括一爐體，其外部具有第一外表面與第二外表面，內部則設有一控制電路裝置，該控制電路裝置連接有一半導體晶片，該半導體晶片之兩端係分別與該爐體第一外表面與第二外表面接觸，使該半導體晶片被驅動後，兩端可形成一高溫端與一低溫端，藉以使該爐體形成具有高溫均溫面之第一外表面與低溫均溫面之第二外表面。

Description

紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法

本發明係有關一種紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法，尤指一種結構簡單、成本低、攜帶方便且可精確、快速校正紅外線相機量測結果之紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法。

由於紅外線相機運作時，相機會受到環境變化，如室內或室外移動，或溫度差異較大的待測物，如鍋爐或冷藏物等，使干擾紅外線相機原先的穩定，產生了額外的雜訊，進而造成量測結果不準確。因此，通常操作紅外線相機時，會需要執行非均勻校正 Non-Uniformity Correction（NUC）以提高量測精度。

通常紅外線相機為了方便執行非均勻校正，會在相機內部安裝一組快門，其位於鏡頭與感應器中間；當快門關閉時，遮蔽所有進入的光線，計算相機感應器變化所造成差異的補償；確認後，再將快門開啟並開始拍攝，同時，加入補償值，此方式通稱為「內部校正」。但內部校正只有單純考慮相機感應器本身的補償，並未考慮到鏡頭溫度的變化。因此，若需較精確的量測，則會使用「外部校正」。

外部校正通常是拍攝校正片，而黑體爐是工業上用來作為外部校正紅外線相機、紅外線溫度計或熱像儀等的一項重要設備，它主要係由輻射腔、加熱器、隔熱層（保溫層）、外殼、溫度控制器、氣流控制器及高壓空氣源所構成，其設計上通常為平面式黑體爐，因其具有一平均溫度；用以決定此時相機的補償值。此方式考慮鏡頭的溫度變化，所得到的補償值更為精確。

而為了在量測各種不同溫度皆能有精確的結果，需要校正高低不同的溫度，校正越多組溫度，結果能夠越精確。且相機本身工作溫度會隨著運作時間有所差異，造成了補償值隨著相機的工作時間有所差異。因此，執行外部校正時，盡量縮短時間，減少誤差。

然而，若用一台黑體爐設定不同溫度做校正，會有等待黑體爐溫升或溫降的時間，造成結果誤差。為能減少誤差與縮短校正時間，需同時準備多組不同溫度的黑體爐，才能在短時間內完成，但是多組的黑體爐會造成占用體積、不方便攜帶、耗能且成本升高的問題。需要專有空間，無法攜帶至量測現場校正。

本發明之主要目的在提供一種結構簡單、成本低、攜帶方便且可精確、快速校正紅外線相機量測結果之紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法。

為達上述之目的，本發明所設之紅外線校正黑體爐，包括一爐體，其外部具有供紅外線相機校正用之第一外表面與第二外表面，該爐體之內部設有一控制電路裝置，該控制電路裝置連接有一半導體晶片，該半導體晶片之兩端係分別與上述爐體之第一外表面與第二外表面接觸，使該控制電路裝置驅動該半導體晶片後，該半導體晶片之兩端可形成一高溫端與一低溫端，藉以使該爐體形成具有高溫均溫面之第一外表面與低溫均溫面之第二外表面。

實施時，該控制電路裝置係連接有一狀態顯示裝置，用以將該爐體之校正溫度顯示於爐體外部上。

實施時，該半導體晶片之兩端係個別結合有一金屬傳導板，使透過該兩金屬傳導板與該爐體之第一外表面與第二外表面接觸。

實施時，該爐體外部具有供紅外線相機校正用之第三外表面，而該爐體之內部另設有一常溫傳導板，其係與爐體之第三外表面接觸，使該第三外表面形成常溫均溫面。

實施時，該爐體之內部另設有一常溫傳導板，其係與爐體之第二外表面接觸，使該第二外表面上方形成低溫均溫面，下方形成常溫均溫面。

而本發明一種使用前述黑體爐來校正紅外線相機之方法，其包括以下之步驟：步驟a：啟動該爐體，使該半導體晶片之兩端達到工作溫度；步驟b：開啟紅外線相機執行校正；步驟c：將該紅外線相機分別拍攝該爐體之低溫均溫面與常溫均溫面；以及步驟d：最後拍攝該爐體第一外表面之高溫均溫面，完成校正。

為進一步瞭解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。

請參閱圖1~3，其為本發明紅外線校正黑體爐之一實施例，其係由一爐體1、一控制電路裝置2、一半導體晶片3及一狀態顯示裝置4所組成。

該爐體1外部具有供紅外線相機校正用之第一外表面11與第二外表面12，該爐體1之內部設有該控制電路裝置2，該控制電路裝置2連接有該半導體晶片3，該半導體晶片3之兩端係分別與上述爐體1之第一外表面11與第二外表面12接觸，其中該半導體晶片3之兩端係個別結合有一金屬傳導板31、32，使透過該兩金屬傳導板31、32與該爐體1之第一外表面11與第二外表面12接觸，使該控制電路裝置2驅動該半導體晶片3後，該半導體晶片3之兩端可形成一高溫端與一低溫端，藉以使該爐體1形成具有高溫均溫面之第一外表面11與低溫均溫面之第二外表面12，又該控制電路裝置2係連接有該狀態顯示裝置4，用以將該爐體1之校正溫度顯示於爐體1外部上。

此外，該爐體1外部具有供紅外線相機校正用之第三外表面13，而該爐體1之內部另設有一常溫傳導板14，其係與爐體1之第三外表面13接觸，而在本實施例中，該第三外表面13係可與該第二外表面12位於同一面，即該第二外表面12上方形成低溫均溫面，下方形成常溫均溫面。

實施時，如圖2所示，當透過本發明所設之紅外線校正黑體爐來進行校正紅外線相機，其操作步驟如下，而校正前後如圖3所示。步驟a：啟動該爐體，使該半導體晶片之兩端達到工作溫度；步驟b：開啟紅外線相機執行校正；步驟c：將該紅外線相機分別拍攝該爐體之低溫均溫面與常溫均溫面；步驟d：最後拍攝該爐體第一外表面之高溫均溫面，完成校正。當然，步驟c跟步驟d中的拍攝先後順序，是可以視需要而對調的。

因此，為更能清楚本發明與現有市面上黑體爐之差異性，以下為執行外部校正，分別用三種校正方式： 1. 使用普通黑體爐，針對一個溫度值 (30度) 校正相機。 2. 使用普通黑體爐，依序設定三個溫度值 (低、中、高) 校正相機。 3. 使用本案的黑體爐，一次校正三個溫度。相機經校正後，量測均溫待測物，比較其量測結果。因待測物是均溫，照理會得到一張均勻的影像；實際上會因為校正的方式不同，而得到相異的結果。由此結果比較，判斷校正方式的好壞。

如圖4所示，其左邊影像為習知黑體爐，針對一個溫度值(30度)校正相機，完成後量測均溫待測物（63.8度），而右邊影像為使用本發明之黑體爐校正後完成後量測均溫待測物（63.8度），圖5則為該兩影像的直方圖比較，相較之下，經本發明之黑體爐的校正，量測均溫待測物的結果，有較好的標準差。單一溫度值校正的結果，無法涵蓋溫度差異較大(30度→ 63.8度)的待測物。

而如圖6所示，左邊影像為習知黑體爐，依序設定三個溫度值（低、中、高）校正相機，完成後量測均溫待測物（28.2度），而右邊影像為本發明之黑體爐校正後量測均溫待測物（28.2度），圖7則為該兩影像的直方圖比較，相較之下，經本發明之黑體爐的校正，量測均溫待測物的結果，有較好的標準差。習知黑體爐多次單溫度校正，雖然經過多個溫度值的校正，但因需多花費等待加熱爐穩定的時間，對相機造成影響，導致量測結果仍不如本發明之黑體爐。

藉此，本發明具有以下之優點： 1. 透過本發明之設計，提供完整量測時高溫、低溫與常溫之三種不同溫度，使能夠校正此區間範圍的溫度，同時有效縮短操作時間，減少因量測時間不同造成的變異。 2. 本發明具有多溫度於一體之黑體爐，容易攜帶至現場執行校正，校正不限制在實驗室內，有效降低環境變化的誤差，異於習知需要多台機器才能進行，本發明設計之結構可大幅減少體積，方便操作與收納，成本低並減少耗能。

以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術手段，根據本文的揭露或教導可衍生推導出許多的變更與修正，仍可視為本發明之構想所作之等效改變，其所產生之作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之實質精神，均應視為在本發明之技術範疇之內，合先陳明。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到發明之預期目的，提供一種紅外線校正黑體爐及使用該黑體爐來校正紅外線相機之方法，極具實用性與產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。

1:爐體 11:第一外表面 12:第二外表面 13:第三外表面 14:常溫傳導板 2:控制電路裝置 3:半導體晶片 31:金屬傳導板 32:金屬傳導板 4:狀態顯示裝置步驟a:啟動該爐體，使該半導體晶片之兩端達到工作溫度步驟b:開啟紅外線相機執行校正步驟c:將該紅外線相機分別拍攝該爐體之低溫均溫面與常溫均溫面步驟d:最後拍攝該爐體第一外表面之高溫均溫面，完成校正

圖1係為本發明實施例紅外線校正黑體爐之架構示意圖。圖2 係為本發明實施例進行校正紅外線相機時之流程圖。圖3 係為本發明實施例校正前後比較之影像圖。圖4 係為本發明實施例針對一個溫度值校正時，與習知黑體爐比較之影像圖。圖5係為圖4中該兩影像的直方圖比較示意圖。圖6係為本發明實施例設定三個溫度值校正相機時，與習知黑體爐比較之影像圖。圖7係為圖6中該兩影像的直方圖比較示意圖。

1:爐體

11:第一外表面

12:第二外表面

13:第三外表面

14:常溫傳導板

2:控制電路裝置

3:半導體晶片

31:金屬傳導板

32:金屬傳導板

4:狀態顯示裝置

Claims

一種紅外線校正黑體爐，包括：一爐體，其外部具有供紅外線相機校正用之第一外表面與第二外表面；一控制電路裝置，設置於該爐體之內部；一半導體晶片，係與該控制電路裝置連接，且該半導體晶片之兩端係分別與上述爐體之第一外表面與第二外表面接觸，使該控制電路裝置驅動該半導體晶片後，該半導體晶片之兩端可形成一高溫端與一低溫端，藉以使該爐體形成具有高溫均溫面之第一外表面與低溫均溫面之第二外表面。
如請求項1所述之紅外線校正黑體爐，其中該控制電路裝置係連接有一狀態顯示裝置，用以將該爐體之校正溫度顯示於爐體外部上。
如請求項1所述之紅外線校正黑體爐，其中該半導體晶片之兩端係個別結合有一金屬傳導板，使透過該兩金屬傳導板與該爐體之第一外表面與第二外表面接觸。
如請求項1所述之紅外線校正黑體爐，其中該爐體外部具有供紅外線相機校正用之第三外表面，而該爐體之內部另設有一常溫傳導板，其係與爐體之第三外表面接觸，使該第三外表面形成常溫均溫面。
如請求項1所述之紅外線校正黑體爐，其中該爐體之內部另設有一常溫傳導板，其係與爐體之第二外表面接觸，使該第二外表面上方形成低溫均溫面，下方形成常溫均溫面。
一種使用如請求項4或5所述之黑體爐來校正紅外線相機之方法，其包括以下之步驟：步驟a：啟動該爐體，使該半導體晶片之兩端達到工作溫度；步驟b：開啟紅外線相機執行校正；步驟c：將該紅外線相機分別拍攝該爐體之低溫均溫面與常溫均溫面；以及步驟d：最後拍攝該爐體第一外表面之高溫均溫面，完成校正。
一種使用如請求項4或5所述之黑體爐來校正紅外線相機之方法，其包括以下之步驟：步驟a：啟動該爐體，使該半導體晶片之兩端達到工作溫度；步驟b：開啟紅外線相機執行校正；步驟c：將該紅外線相機拍攝該爐體第一外表面之高溫均溫面；以及步驟d：最後分別拍攝該爐體之低溫均溫面與常溫均溫面，完成校正。