專利名稱：電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電器產品安全性能檢測技術領域，特別涉及一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置。
背景技術：
隨著社會的進步、科學的發展，各種各樣的電器已經成為人們日常生活、工作必不可少的組成部分，但同時也給人們帶來了安全隱患。引發電器產品安全事故的原因有多種， 異常溫升是最重要的誘因之一。電器產品在正常或故障條件下工作時，如何直觀的監控電器在工作過程中的溫度變化，如何對局部異常溫升進行有效檢測和預防，進而對電器產品的安全和質量進行快速判斷，已經成為電器安全問題中很重要的組成部分(辛健，張翠英， 電器設備發熱的危害及應對措施，機械與電子SCIENCE INFORMATION, 2007,13)。目前，在我國，涉及家用或類似用途電器安全性能檢測(包括溫升檢測)的主要國家標準是GB4706系列。該系列標準等同采用國際電工委員會的IEC60335:2004標準，并充分考慮了我國的電器器具使用環境的實際情況，針對電器的溫升測試，GB4706. 1第十一章做了細致的規定，對于表面類器具，通常采用熱電偶法。GB4943《信息技術設備的安全》等同采用國際標準IEC60950 :1999第三版，適用于電網電源供電的或電池供電的、額定電壓不超過600V的信息技術設備，包括電氣事務設備和與之相關的設備，也適用于設計和預定直接連接到通信網絡的信息技術設備，其中第四章結構要求對發熱進行了詳細的要求，而溫度測量的方法，標準中推薦使用電阻法來測量繞組的溫度，除繞組以外的零部件的溫度， 推薦采用熱電偶法來測定。由此可見，現行的標準中，對于電器產品安全性能檢測都是通過型式試驗，在特定實驗條件下完成的，溫升測試普遍采用熱電偶測溫法，檢測方法是在電器上有可能會產生異常溫升的部位布點，用熱電偶來檢測其溫度。這是目前為止最為有效、最可靠的方法，但是卻不能滿足對潛伏性事故的排查要求，這是因為傳統的熱電偶方法一般采用隨機抽樣法選取樣品，不能針對所有產品進行快速檢測，難免會有“漏網之魚”，不利于不合格樣品篩選，而且布點工作比較繁復，使用起來很不方便，只能在實驗室中進行，不適合于檢驗檢疫機構在查驗口岸或者生產現場進行快速檢測，也不利于企業自身對于不良品的排查工作； 另外，該方法是破壞性的實驗方法，對于小批量、價值高的檢驗對象尤其不適合。隨著輻射理論和光電處理技術的發展，紅外測溫技術已經成為當今迅速發展的高新技術之一。紅外測溫法作為最常用的非接觸測溫技術，具有全場性、實時性、非破壞性等突出有點，這對于快速檢測和小批量樣品的非破壞性檢測是極其有益的，近年來，紅外熱像技術也開始在安全生產、安全檢測方面發揮重要的作用，對保證安全生產的順利進行起到了重要作用。然而，由于一般民用的紅外熱像儀像素低，不易辨識檢測點，而使紅外測溫技術在應用中受到一定限制，尤其是紅外熱像儀檢測到的只是一個電磁場的數據信息，并不能直觀的與被測樣品的具體部位相對應，這使得單純用紅外熱像儀進行快速篩查存在一定困難。紅外圖像是物體表面溫度場分布的圖像，紋理特征淡化、視覺立體感差，不符合觀察習慣，這在很大程度上限制了紅外熱像儀的適用范圍和使用效果。與紅外圖像相比，可見光圖能夠提供更多的待測產品細節，紋理特征明顯，符合人眼的觀察習慣。因此，為了消除紅外監測不能準確定位的缺點，本實用新型提出引入可見光圖像， 整合紅外圖像和可見光圖像，借助光學圖像的高分辨率、高定位性來解決紅外圖像分辨率低、無法快速定位的問題，從而能夠使圖像極大限度地包含所需信息，改善紅外圖像的視覺效果，并能夠清晰地顯示電器產品可觸及表面溫度的分布，達到快速、準確檢測的目的。本實用新型克服了現有技術中使用同類檢測裝置進行熱電偶測溫時需要進行繁復的布點工作、檢測方法對產品具有破壞性、且檢測結果中人為因素較大等問題，提出了一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，通過在裝置中結合紅外熱像儀和光學攝像頭， 解決了單純利用紅外熱像儀進行篩查將不利于觀察的問題，具有能夠簡便、快速、準確地實現檢測并不具有破壞性等有益效果。
發明內容本實用新型提出的一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，包括微調平臺、 調節裝置、支撐部件、紅外熱像儀、光學攝像頭、計算機。其特征在于，所述微調平臺固定在所述支撐部件上，所述紅外熱像儀和所述光學攝像頭固定在所述微調平臺上，所述紅外熱像儀和所述光學攝像頭與所述計算機連接。本實用新型的電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置中，所述調節裝置包括設置在微調平臺上的水平調節螺栓和垂直調節螺栓。本實用新型的電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置中，所述支撐部件是三腳架。本實用新型檢測裝置中的微調平臺在水平及垂直方向的位置可以通過調節螺栓進行改變，紅外熱像儀和光學攝像頭固定在微調平臺上，因此通過調節微調平臺的螺栓，使得紅外熱像儀和光學攝像頭兩個系統在同一水平面上。本實用新型檢測裝置中將光學攝像系統和紅外系統固定在微調平臺上，在實際工作中，通過調節微調平臺的螺栓使得紅外熱像儀和光學攝像頭的兩個系統在同一水平面上，從而使得采集的角度相同。本實用新型檢測裝置的工作原理為采集待測產品的紅外圖像和光學圖像，并通過計算機控制實現紅外熱像圖和攝像頭所采集到光學圖像的相互疊加，將紅外熱像儀測得的溫度“場”和光學攝像頭測得的視頻場中所有“點”的空間信息相疊加，既能快速顯示“場”的信息，又能夠直觀的找出其中任何“點”的具體空間位置，實現快速檢測電器產品可觸及表面的溫升。本實用新型提出一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，實現對電器產品可觸及表面溫升的快速檢測。本實用新型裝置利用紅外測溫系統進行非接觸溫度檢測，結合可見光來判斷溫度點的空間位置，測溫速度快，操作簡便，具有廣泛的實用價值。本實用新型電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，包括紅外熱成像儀、光學攝像頭，分別實現紅外監控和光學監控，并利用計算機將紅外熱像與光學圖像進行疊加，從而直觀的顯示各空間位置點的溫度值，實現快速檢測。紅外熱像儀可以采集并儲存紅外視頻、原始溫度數據(.DLV格式)、紅外熱像圖等； 光學攝像系統得到被測物體的光學圖像，將紅外熱像圖與光學圖像通過算法進行疊加，并且可以通過軟件控制，對兩者的可見性或顯示比例進行調節，根據不同的產品情況和測試條件進行檢測。檢測結束后，用圖像處理軟件將原始溫度數據和疊加圖進行處理，顯示電器產品可觸及表面的最高溫度、最低溫度或者平均溫度。需要說明的是，原始溫度數據(.DLV )文件記錄了紅外熱像儀采集的每個像素的溫度數據，為今后采用更復雜、更貼近實際的算法提供了基本依據。由于要使用紅外熱像和光學攝像兩個系統對同一個待測產品同時進行監測并采集圖像，為了實現圖像的合理疊加，本實用新型中將紅外熱像儀和光學攝像頭固定在同一縱向距離上，從而保證兩者所采集到的待測產品圖像的角度相同。同時，本實用新型中采用了一個微調平臺，微調平臺上設置有能夠在水平及垂直方向上調整微調平臺位置的調節裝置。調節裝置的形式可以是螺栓、機械臂或其他自動化裝置。通過對微調平臺位置的調整， 使得紅外熱像和光學攝像兩臺儀器采集的圖像角度完全相同，所采集到的圖像經過計算機的圖像疊加處理后，將正確反應所測產品的位置及其溫度。在進行實驗操作時，將光學攝像頭和紅外熱像儀固定在微調平臺上，通過調節微調平臺的螺栓使得紅外熱像和光學攝像兩個系統在同一水平面上，采集的角度相同，保證圖像疊加的一致性。紅外熱像儀可選用的測溫模式有點測溫、線測溫和面測溫，根據待測產品的具體特性選擇不同的測溫模式。紅外熱像儀點測溫和熱電偶測溫一樣，也是用于檢測某一點的溫度。熱電偶測電器溫升時，國家標準的要求是使熱電偶盡可能測得最高溫度，然而在實施的過程中需要布大量的點，而且布點位置需要很多的經驗，人為因素比較大，存在誤差。紅外熱像儀測電器溫升，可以首先對測試區域進行掃描熱成像，從而判斷該區域的溫升最高點；之后，將測溫點移至該位置，就可以測得待測區域的最高溫升；將所測值與國家標準所規定的上限值相比較，即可判斷電器該區域發熱合格與否。這種紅外點測溫方法溫升最高點的判斷比熱電偶測溫法更具有科學性，減小了因測溫位置選擇不準確所帶來的誤差。在使用紅外測溫法找到電器表面溫升最高點以后，還可以再使用傳統的熱電偶法測量這個點的溫升，這就減輕了布點的工作，節省了人力。線測溫可以一次性測出一條線上各點的溫度。區域測溫是指測定選定的某個區域的溫度，可以測該區域的最高溫度、最低溫度或平均溫度。根據紅外熱像儀的原理和影響因素，在進行紅外測溫時，應注意待測產品材質、周圍環境等因素的影響，選擇合適的檢測條件，才能保證測試結果精度高，并且真實可信。測溫校準因素包括以下幾點焦距紅外熱像儀測溫的原理是熱成像技術，因此焦距是否調整好對于測量結果是否正確至關重要，更加重要的是，在紅外圖像存儲后可以應用軟件對圖像曲線進行調整， 但是卻無法在圖像存儲后改變焦距，也無法消除其他雜亂的熱反射，因此在開始實驗時，首先要調整好熱像儀的焦距，使得熱像儀測得的圖像最清晰。如果待測產品上方或周圍背景的過熱或過冷的反射影響到待測產品測量的精確性時，試著調整焦距或者測量方位，以減少或者消除反射影響。發射率發射率是指物體放射或吸收能量的能力，是一個物體在特定的溫度下輻射出的能量和在同樣溫度下一個理想的輻射體所放射出的能量的比率，不同物體的發射率各不相同，為了保證溫度測量的準確性，設定正確的發射率是前提和基礎。常用的確定發射率的方法有三種查表法、參考法(黑膠帶法)和熱電偶法。以上三種方法中，熱電偶法是最可靠、最準確的，在需要精確測量被測物體表面溫度時，常采用熱電偶法確定紅外發射率的數值，這與傳統的熱電偶法測試電器溫升是不同的，不需要布設很多點進行測溫，只要選擇一個點，利用兩種測溫方式同時進行測溫，比較兩者得到的結果，就可以得出準確的發射率值。檢測距離選擇紅外熱像儀時，空間分辨率應滿足實測距離的要求。在滿足安全距離的情況下，要想準確地分辨待測產品，通過熱像儀光學系統的待測產品圖像必須占到9 個像素，或者更多；如果儀器距離待測產品過遠，反映在熱像儀圖像界面上的待測產品將會很小，而且由于紅外熱像儀此時測量的溫度平均了待測產品本身以及周圍環境的溫度，測溫結果將無法正確反映待測產品的真實溫度。因此，為了得到最精確的測量讀數，紅外熱像儀宜盡量靠近被檢設備，使被檢設備充滿整個視場。但是熱像儀與待測產品的距離也不能太小，不要小于熱像儀光學系統的最小焦距，否則不能聚焦成清晰的圖像。一般來說，距離在10米以內比較好，而且在設置熱像儀參數時，應盡量使用儀器與待測產品之間的實際距罔。環境溫度一般應在環境溫度不低于5°C的條件下進行紅外檢測，可以借助以下方法正確設置環境溫度的賦值借助溫度計或熱電偶測得環境溫度值，給參數賦值；測量一個環境溫度參考體，調整紅外熱像儀的環境溫度，使環境溫度參考體的溫度測量值與環境溫度的設置值基本一致。檢測角度和鄰近物體熱輻射由于紅外熱像儀的本質是檢測待測產品的紅外熱輻射，因此應從多角度進行檢測，以選擇最佳的檢測角度。在需要進行復測的情況下，應記錄檢測位置，以便于下次在同樣位置檢測，進行比較。一般檢測角度不應該大于30度。環境濕度環境濕度這個參數也比較重要，需要將濕度計實測的環境濕度值給參數賦值。濕度過大，大氣中的水蒸氣H20等氣體分子對一定波長的紅外輻射有選擇性的吸收，將影響紅外熱像儀的檢測結果。保證測量過程中儀器平穩在拍攝圖像過程中，由于儀器移動可能會引起圖像模糊，影響結果的判斷。因此為了達到最好的效果，在凍結和記錄圖像的時候，應盡可能保證儀器平穩；當按下存儲按鈕時，應盡量保證輕緩和平滑，避免儀器抖動，即使輕微的儀器晃動，也可能會導致圖像不清晰。一般采取用支撐物穩固的方法保證儀器平穩，或將儀器放置在物體表面，或使用三腳架，盡量保持穩定。本實用新型中，固定有紅外熱像儀和光學攝像頭的微調平臺以三腳架固定，保證了儀器測量過程中狀態平穩，不干擾實驗的進行。本實用新型電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置具有以下特點紅外熱像技術測定電器溫升具有實時性，時效性比較強，可以實時的檢測電器溫升的變化，沒有延遲；[0030]紅外熱像技術測定電器溫升是全場性的，所以可以用于電器溫升預檢測，即在布熱電偶前先用紅外熱像儀檢測一下，了解到電器的溫度分布后，就可以準確的布置熱電偶， 可以大大的減少因熱電偶布點不準確所引起的誤差；紅外測溫具有非接觸性，可以直接測定由于溫度高或其他原因而使熱電偶不能直接測量的部位如發熱絲、電熱器等；[0032]紅外熱像儀可以準確的測得電器表面各區域的最高溫度，結合光學攝像系統可以快速判斷各發熱點的具體位置，對于快速排查電器可觸及表面是否存在溫度異常點非常有效。紅外熱像儀測量電器溫升，把被測電器表面的溫升以形象的圖像形式展現在使用者的面前，測得的不再是單一點的溫升，而是將整個面的各個溫度同時檢測出來，發熱部位在熱像圖中很容易就可以看出，尤其是結合光學圖像，可以有效的防止發熱部位的漏判。
圖1是本實用新型電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置的工作原理示意圖。圖2是本實用新型電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置的結構示意圖。其中包括微調平臺1，紅外熱像儀2，光學攝像頭3、螺栓4、三腳架5和計算機(圖中未顯示)。
具體實施方式
結合以下具體實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的保護內容不局限于以下實施例。在不違背本實用新型構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本實用新型中，并且以所附權利要求書為保護范圍。實施例1如圖2所示，本實用新型的一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，包括微調平臺1、紅外熱像儀2、光學攝像頭3、作為調節裝置的螺栓41、螺栓42和計算機(圖中未顯示)。其中，紅外熱像儀2和光學攝像頭3固定在所述微調平臺1上，紅外熱像儀2和光學攝像頭3與計算機連接。本實施例中，微調平臺1固定在支撐部件三腳架5上。本實用新型的電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置中，以螺栓作為調節裝置以實現對微調平臺位置的微調。如圖2所示，微調平臺1的側面設置有水平調節螺栓41，微調平臺1的上面設置有垂直調節螺栓42。通過調節螺栓41可以微調改變微調平臺1在水平方向上的位置，調節螺栓42可以改變微調平臺1在垂直方向上的位置，從而實現對紅外熱像儀2和光學攝像頭3兩者位置的調節，使兩者采集圖像的角度一致。本實用新型中，調節裝置還可以是機械臂或其他自動化裝置。本實用新型工作原理如圖1所示，紅外熱像儀2和光學攝像頭3與計算機相連，分別采集獲得待測產品的紅外熱像圖和光學圖像，并通過計算機處理實現紅外熱像圖和攝像頭所采集到光學圖像的相互疊加，從疊加圖可以看到所測產品的位置及其溫度。在實際使用本實用新型的電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置時，首先將儀器組裝完畢。設置電腦的IP，使電腦和熱像儀能夠實現數據通訊，并驅動光學攝像頭3。調節螺栓41、調節螺栓42以調整紅外熱像儀2與光學攝像頭3所處的微調平臺1，如圖2所示， 使得兩臺儀器處于同一縱平面，固定好微調平臺1。將紅外熱像儀2對焦，使之在電腦屏幕上呈現的熱像圖清晰；調整檢測裝置和待測電器產品之間的位置，使待測電器產品的紅外圖像充滿整個視場。設置紅外熱像儀2的各個參數包括發射率、測溫距離、環境溫度、環境濕度等。正常啟動待測的電器產品，利用紅外熱像儀2實時監測其可觸及表面的溫升。根據具體不同情況的需要，可以選擇點測溫、線測溫和區域測溫模式，分別將各自的輻射率設置成相應的正確值。檢測布點和區域的溫升變化，并實時采集數據，包括紅外bmp圖像、界面圖、.DLV圖像，同時使用光學攝像頭3采集待測電器產品的光學圖像。從紅外圖像中可以很清晰地判斷出樣品的溫度分布情況，但是僅從紅外熱像圖的信息還不能準確判斷出異常溫度點在被測樣品中的實際位置，因此本實用新型選擇可見光同時監控的方法，即在采集紅外圖像的同時采集樣品的可見光圖像，在測試界面中運用圖像透明疊加算法將待測電器產品的紅外圖像和可見光圖像進行融合，得到了待測電器產品的疊加圖，在疊加圖中即可清晰地將紅外圖中得到的溫度異常點與樣品的實際位置進行很好的對應，從而能夠快速判斷出電器產品中異常溫升點，達到快速篩選的目的。圖像透視處理就是使圖像中部分顏色不可見，目的是在圖像疊加后使上層圖的一些背景顏色透明，而不致遮擋下層圖的本來面目，使兩幅或多幅圖像疊加后真正成為一幅圖。本實用新型通過圖像透視處理的方法將紅外圖像和光學圖像進行透明疊加，從而實現紅外信息和可見光細節的同時顯示，通過調節透明度值就可以選擇性的顯示紅外和可見光的信息，在了解發熱點的溫度值的同時還可以看到該發熱點的具體位置。將測試過程中保存的相應.DLV圖像調入報表軟件進行分析，即可以生產相應的報表，該報表中詳細的記錄了測試過程中點測溫的溫度值，區域測溫的最高溫度值，以及等溫分析情況，同時以柱狀圖的形式標識出了區域中溫度分布情況。對于這些信息的分析、處理，可以得到被測樣品在正常使用過程中的溫升情況。本實用新型的紅外熱像儀2由浙江大立科技股份有限公司提供，型號為DM60 — S， 光學攝像頭3主要參數如下表1所示表1光學攝像頭主要技術參數表
權利要求1.一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，包括微調平臺、調節裝置、支撐部件、 紅外熱像儀、光學攝像頭和計算機；其特征在于，所述微調平臺固定在所述支撐部件上，所述紅外熱像儀和所述光學攝像頭固定在所述微調平臺上，所述紅外熱像儀和所述光學攝像頭與所述計算機連接。
2.如權利要求1所述快速檢測裝置，其特征在于，所述調節裝置包括設置在微調平臺上的水平調節螺栓和垂直調節螺栓。
3.如權利要求1所述快速檢測裝置，其特征在于，所述支撐部件是三腳架。
專利摘要本實用新型屬于電器產品安全性能檢測技術領域，具體涉及一種電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置，包括微調平臺、支撐部件、紅外熱像儀、光學攝像頭和計算機，其特征在于，所述微調平臺固定在所述支撐部件上，所述紅外熱像儀和所述光學攝像頭固定在所述微調平臺上，所述紅外熱像儀和所述光學攝像頭與所述計算機連接。其中，在所述調節裝置包括設置在微調平臺上的水平調節螺栓和垂直調節螺栓，所述支撐部件是三腳架。本實用新型電器產品可觸及表面溫升快速檢測裝置具有操作簡便，檢測快速、準確等優點。
文檔編號H04N7/18GK202066595SQ20112014850
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者衛碧文, 張琳, 李計融, 楊榮靜, 段冀淵, 湯君茂, 鄭翊, 魏宇鋒 申請人:上海出入境檢驗檢疫局機電產品檢測技術中心