CN202066595U - 电器产品可触及表面温升快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电器产品安全性能检测技术领域，具体涉及一种电器产品可触及表面温升快速检测装置，包括微调平台、支撑部件、红外热像仪、光学摄像头和计算机，其特征在于，所述微调平台固定在所述支撑部件上，所述红外热像仪和所述光学摄像头固定在所述微调平台上，所述红外热像仪和所述光学摄像头与所述计算机连接。其中，在所述调节装置包括设置在微调平台上的水平调节螺栓和垂直调节螺栓，所述支撑部件是三脚架。本实用新型电器产品可触及表面温升快速检测装置具有操作简便，检测快速、准确等优点。

Description

电器产品可触及表面温升快速检测装置

技术领域

本实用新型属于电器产品安全性能检测技术领域，特别涉及一种电器产品可触及表面温升快速检测装置。

背景技术

随着社会的进步、科学的发展，各种各样的电器已经成为人们日常生活、工作必不可少的组成部分，但同时也给人们带来了安全隐患。引发电器产品安全事故的原因有多种，异常温升是最重要的诱因之一。电器产品在正常或故障条件下工作时，如何直观的监控电器在工作过程中的温度变化，如何对局部异常温升进行有效检测和预防，进而对电器产品的安全和质量进行快速判断，已经成为电器安全问题中很重要的组成部分（辛健，张翠英，电器设备发热的危害及应对措施，机械与电子SCIENCE INFORMATION，2007，13）。

目前，在我国，涉及家用或类似用途电器安全性能检测（包括温升检测）的主要国家标准是GB4706系列。该系列标准等同采用国际电工委员会的IEC60335:2004标准，并充分考虑了我国的电器器具使用环境的实际情况，针对电器的温升测试，GB4706.1第十一章做了细致的规定，对于表面类器具，通常采用热电偶法。GB4943《信息技术设备的安全》等同采用国际标准IEC60950：1999第三版，适用于电网电源供电的或电池供电的、额定电压不超过600V的信息技术设备，包括电气事务设备和与之相关的设备，也适用于设计和预定直接连接到通信网络的信息技术设备，其中第四章结构要求对发热进行了详细的要求，而温度测量的方法，标准中推荐使用电阻法来测量绕组的温度，除绕组以外的零部件的温度，推荐采用热电偶法来测定。

由此可见，现行的标准中，对于电器产品安全性能检测都是通过型式试验，在特定实验条件下完成的，温升测试普遍采用热电偶测温法，检测方法是在电器上有可能会产生异常温升的部位布点，用热电偶来检测其温度。这是目前为止最为有效、最可靠的方法，但是却不能满足对潜伏性事故的排查要求，这是因为传统的热电偶方法一般采用随机抽样法选取样品，不能针对所有产品进行快速检测，难免会有“漏网之鱼”，不利于不合格样品筛选，而且布点工作比较繁复，使用起来很不方便，只能在实验室中进行，不适合于检验检疫机构在查验口岸或者生产现场进行快速检测，也不利于企业自身对于不良品的排查工作；另外，该方法是破坏性的实验方法，对于小批量、价值高的检验对象尤其不适合。

随着辐射理论和光电处理技术的发展，红外测温技术已经成为当今迅速发展的高新技术之一。红外测温法作为最常用的非接触测温技术，具有全场性、实时性、非破坏性等突出有点，这对于快速检测和小批量样品的非破坏性检测是极其有益的，近年来，红外热像技术也开始在安全生产、安全检测方面发挥重要的作用，对保证安全生产的顺利进行起到了重要作用。然而，由于一般民用的红外热像仪像素低，不易辨识检测点，而使红外测温技术在应用中受到一定限制，尤其是红外热像仪检测到的只是一个电磁场的数据信息，并不能直观的与被测样品的具体部位相对应，这使得单纯用红外热像仪进行快速筛查存在一定困难。红外图像是物体表面温度场分布的图像，纹理特征淡化、视觉立体感差，不符合观察习惯，这在很大程度上限制了红外热像仪的适用范围和使用效果。与红外图像相比，可见光图能够提供更多的待测产品细节，纹理特征明显，符合人眼的观察习惯。

因此，为了消除红外监测不能准确定位的缺点，本实用新型提出引入可见光图像，整合红外图像和可见光图像，借助光学图像的高分辨率、高定位性来解决红外图像分辨率低、无法快速定位的问题，从而能够使图像极大限度地包含所需信息，改善红外图像的视觉效果，并能够清晰地显示电器产品可触及表面温度的分布，达到快速、准确检测的目的。

本实用新型克服了现有技术中使用同类检测装置进行热电偶测温时需要进行繁复的布点工作、检测方法对产品具有破坏性、且检测结果中人为因素较大等问题，提出了一种电器产品可触及表面温升快速检测装置，通过在装置中结合红外热像仪和光学摄像头，解决了单纯利用红外热像仪进行筛查将不利于观察的问题，具有能够简便、快速、准确地实现检测并不具有破坏性等有益效果。

发明内容

本实用新型提出的一种电器产品可触及表面温升快速检测装置，包括微调平台、调节装置、支撑部件、红外热像仪、光学摄像头、计算机。其特征在于，所述微调平台固定在所述支撑部件上，所述红外热像仪和所述光学摄像头固定在所述微调平台上，所述红外热像仪和所述光学摄像头与所述计算机连接。

本实用新型的电器产品可触及表面温升快速检测装置中，所述调节装置包括设置在微调平台上的水平调节螺栓和垂直调节螺栓。

本实用新型的电器产品可触及表面温升快速检测装置中，所述支撑部件是三脚架。

本实用新型检测装置中的微调平台在水平及垂直方向的位置可以通过调节螺栓进行改变，红外热像仪和光学摄像头固定在微调平台上，因此通过调节微调平台的螺栓，使得红外热像仪和光学摄像头两个***在同一水平面上。

本实用新型检测装置中将光学摄像***和红外***固定在微调平台上，在实际工作中，通过调节微调平台的螺栓使得红外热像仪和光学摄像头的两个***在同一水平面上，从而使得采集的角度相同。本实用新型检测装置的工作原理为：采集待测产品的红外图像和光学图像，并通过计算机控制实现红外热像图和摄像头所采集到光学图像的相互叠加，将红外热像仪测得的温度“场”和光学摄像头测得的视频场中所有“点”的空间信息相叠加，既能快速显示“场”的信息，又能够直观的找出其中任何“点”的具体空间位置，实现快速检测电器产品可触及表面的温升。

本实用新型提出一种电器产品可触及表面温升快速检测装置，实现对电器产品可触及表面温升的快速检测。本实用新型装置利用红外测温***进行非接触温度检测，结合可见光来判断温度点的空间位置，测温速度快，操作简便，具有广泛的实用价值。

本实用新型电器产品可触及表面温升快速检测装置，包括：红外热成像仪、光学摄像头，分别实现红外监控和光学监控，并利用计算机将红外热像与光学图像进行叠加，从而直观的显示各空间位置点的温度值，实现快速检测。

红外热像仪可以采集并储存红外视频、原始温度数据（.DLV格式）、红外热像图等；光学摄像***得到被测物体的光学图像，将红外热像图与光学图像通过算法进行叠加，并且可以通过软件控制，对两者的可见性或显示比例进行调节，根据不同的产品情况和测试条件进行检测。

检测结束后，用图像处理软件将原始温度数据和叠加图进行处理，显示电器产品可触及表面的最高温度、最低温度或者平均温度。需要说明的是，原始温度数据（.DLV ）文件记录了红外热像仪采集的每个像素的温度数据，为今后采用更复杂、更贴近实际的算法提供了基本依据。

由于要使用红外热像和光学摄像两个***对同一个待测产品同时进行监测并采集图像，为了实现图像的合理叠加，本实用新型中将红外热像仪和光学摄像头固定在同一纵向距离上，从而保证两者所采集到的待测产品图像的角度相同。同时，本实用新型中采用了一个微调平台，微调平台上设置有能够在水平及垂直方向上调整微调平台位置的调节装置。调节装置的形式可以是螺栓、机械臂或其他自动化装置。通过对微调平台位置的调整，使得红外热像和光学摄像两台仪器采集的图像角度完全相同，所采集到的图像经过计算机的图像叠加处理后，将正确反应所测产品的位置及其温度。

在进行实验操作时，将光学摄像头和红外热像仪固定在微调平台上，通过调节微调平台的螺栓使得红外热像和光学摄像两个***在同一水平面上，采集的角度相同，保证图像叠加的一致性。

红外热像仪可选用的测温模式有点测温、线测温和面测温，根据待测产品的具体特性选择不同的测温模式。红外热像仪点测温和热电偶测温一样，也是用于检测某一点的温度。热电偶测电器温升时，国家标准的要求是使热电偶尽可能测得最高温度，然而在实施的过程中需要布大量的点，而且布点位置需要很多的经验，人为因素比较大，存在误差。红外热像仪测电器温升，可以首先对测试区域进行扫描热成像，从而判断该区域的温升最高点；之后，将测温点移至该位置，就可以测得待测区域的最高温升；将所测值与国家标准所规定的上限值相比较，即可判断电器该区域发热合格与否。这种红外点测温方法温升最高点的判断比热电偶测温法更具有科学性，减小了因测温位置选择不准确所带来的误差。在使用红外测温法找到电器表面温升最高点以后，还可以再使用传统的热电偶法测量这个点的温升，这就减轻了布点的工作，节省了人力。线测温可以一次性测出一条线上各点的温度。区域测温是指测定选定的某个区域的温度，可以测该区域的最高温度、最低温度或平均温度。

根据红外热像仪的原理和影响因素，在进行红外测温时，应注意待测产品材质、周围环境等因素的影响，选择合适的检测条件，才能保证测试结果精度高，并且真实可信。测温校准因素包括以下几点：

焦距：红外热像仪测温的原理是热成像技术，因此焦距是否调整好对于测量结果是否正确至关重要，更加重要的是，在红外图像存储后可以应用软件对图像曲线进行调整，但是却无法在图像存储后改变焦距，也无法消除其他杂乱的热反射，因此在开始实验时，首先要调整好热像仪的焦距，使得热像仪测得的图像最清晰。如果待测产品上方或周围背景的过热或过冷的反射影响到待测产品测量的精确性时，试着调整焦距或者测量方位，以减少或者消除反射影响。

发射率：发射率是指物体放射或吸收能量的能力，是一个物体在特定的温度下辐射出的能量和在同样温度下一个理想的辐射体所放射出的能量的比率，不同物体的发射率各不相同，为了保证温度测量的准确性，设定正确的发射率是前提和基础。常用的确定发射率的方法有三种：查表法、参考法（黑胶带法）和热电偶法。以上三种方法中，热电偶法是最可靠、最准确的，在需要精确测量被测物体表面温度时，常采用热电偶法确定红外发射率的数值，这与传统的热电偶法测试电器温升是不同的，不需要布设很多点进行测温，只要选择一个点，利用两种测温方式同时进行测温，比较两者得到的结果，就可以得出准确的发射率值。

检测距离：选择红外热像仪时，空间分辨率应满足实测距离的要求。在满足安全距离的情况下，要想准确地分辨待测产品，通过热像仪光学***的待测产品图像必须占到9个像素，或者更多；如果仪器距离待测产品过远，反映在热像仪图像界面上的待测产品将会很小，而且由于红外热像仪此时测量的温度平均了待测产品本身以及周围环境的温度，测温结果将无法正确反映待测产品的真实温度。因此，为了得到最精确的测量读数，红外热像仪宜尽量靠近被检设备，使被检设备充满整个视场。但是热像仪与待测产品的距离也不能太小，不要小于热像仪光学***的最小焦距，否则不能聚焦成清晰的图像。一般来说，距离在10米以内比较好，而且在设置热像仪参数时，应尽量使用仪器与待测产品之间的实际距离。

环境温度：一般应在环境温度不低于5℃的条件下进行红外检测，可以借助以下方法正确设置环境温度的赋值：借助温度计或热电偶测得环境温度值，给参数赋值；测量一个环境温度参考体，调整红外热像仪的环境温度，使环境温度参考体的温度测量值与环境温度的设置值基本一致。

检测角度和邻近物体热辐射：由于红外热像仪的本质是检测待测产品的红外热辐射，因此应从多角度进行检测，以选择最佳的检测角度。在需要进行复测的情况下，应记录检测位置，以便于下次在同样位置检测，进行比较。一般检测角度不应该大于30度。

环境湿度：环境湿度这个参数也比较重要，需要将湿度计实测的环境湿度值给参数赋值。湿度过大，大气中的水蒸气H2O等气体分子对一定波长的红外辐射有选择性的吸收，将影响红外热像仪的检测结果。

保证测量过程中仪器平稳：在拍摄图像过程中，由于仪器移动可能会引起图像模糊，影响结果的判断。因此为了达到最好的效果，在冻结和记录图像的时候，应尽可能保证仪器平稳；当按下存储按钮时，应尽量保证轻缓和平滑，避免仪器抖动，即使轻微的仪器晃动，也可能会导致图像不清晰。一般采取用支撑物稳固的方法保证仪器平稳，或将仪器放置在物体表面，或使用三脚架，尽量保持稳定。本实用新型中，固定有红外热像仪和光学摄像头的微调平台以三脚架固定，保证了仪器测量过程中状态平稳，不干扰实验的进行。

本实用新型电器产品可触及表面温升快速检测装置具有以下特点：

红外热像技术测定电器温升具有实时性，时效性比较强，可以实时的检测电器温升的变化，没有延迟；

红外热像技术测定电器温升是全场性的，所以可以用于电器温升预检测，即在布热电偶前先用红外热像仪检测一下，了解到电器的温度分布后，就可以准确的布置热电偶，可以大大的减少因热电偶布点不准确所引起的误差；

红外测温具有非接触性，可以直接测定由于温度高或其他原因而使热电偶不能直接测量的部位如发热丝、电热器等；

红外热像仪可以准确的测得电器表面各区域的最高温度，结合光学摄像***可以快速判断各发热点的具***置，对于快速排查电器可触及表面是否存在温度异常点非常有效。

红外热像仪测量电器温升，把被测电器表面的温升以形象的图像形式展现在使用者的面前，测得的不再是单一点的温升，而是将整个面的各个温度同时检测出来，发热部位在热像图中很容易就可以看出，尤其是结合光学图像，可以有效的防止发热部位的漏判。

附图说明

图1是本实用新型电器产品可触及表面温升快速检测装置的工作原理示意图。

图2是本实用新型电器产品可触及表面温升快速检测装置的结构示意图。其中包括：微调平台1，红外热像仪2，光学摄像头3、螺栓4、三脚架5和计算机（图中未显示）。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的保护内容不局限于以下实施例。在不违背本实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附权利要求书为保护范围。

实施例1

如图2所示，本实用新型的一种电器产品可触及表面温升快速检测装置，包括微调平台1、红外热像仪2、光学摄像头3、作为调节装置的螺栓41、螺栓42和计算机（图中未显示）。其中，红外热像仪2和光学摄像头3固定在所述微调平台1上，红外热像仪2和光学摄像头3与计算机连接。本实施例中，微调平台1固定在支撑部件三脚架5上。

本实用新型的电器产品可触及表面温升快速检测装置中，以螺栓作为调节装置以实现对微调平台位置的微调。如图2所示，微调平台1的侧面设置有水平调节螺栓41，微调平台1的上面设置有垂直调节螺栓42。通过调节螺栓41可以微调改变微调平台1在水平方向上的位置，调节螺栓42可以改变微调平台1在垂直方向上的位置，从而实现对红外热像仪2和光学摄像头3两者位置的调节，使两者采集图像的角度一致。本实用新型中，调节装置还可以是机械臂或其他自动化装置。

本实用新型工作原理如图1所示，红外热像仪2和光学摄像头3与计算机相连，分别采集获得待测产品的红外热像图和光学图像，并通过计算机处理实现红外热像图和摄像头所采集到光学图像的相互叠加，从叠加图可以看到所测产品的位置及其温度。

在实际使用本实用新型的电器产品可触及表面温升快速检测装置时，首先将仪器组装完毕。设置电脑的IP，使电脑和热像仪能够实现数据通讯，并驱动光学摄像头3。调节螺栓41、调节螺栓42以调整红外热像仪2与光学摄像头3所处的微调平台1，如图2所示，使得两台仪器处于同一纵平面，固定好微调平台1。

将红外热像仪2对焦，使之在电脑屏幕上呈现的热像图清晰；调整检测装置和待测电器产品之间的位置，使待测电器产品的红外图像充满整个视场。设置红外热像仪2的各个参数包括发射率、测温距离、环境温度、环境湿度等。

正常启动待测的电器产品，利用红外热像仪2实时监测其可触及表面的温升。根据具体不同情况的需要，可以选择点测温、线测温和区域测温模式，分别将各自的辐射率设置成相应的正确值。检测布点和区域的温升变化，并实时采集数据，包括红外bmp图像、界面图、.DLV图像，同时使用光学摄像头3采集待测电器产品的光学图像。

从红外图像中可以很清晰地判断出样品的温度分布情况，但是仅从红外热像图的信息还不能准确判断出异常温度点在被测样品中的实际位置，因此本实用新型选择可见光同时监控的方法，即在采集红外图像的同时采集样品的可见光图像，在测试界面中运用图像透明叠加算法将待测电器产品的红外图像和可见光图像进行融合，得到了待测电器产品的叠加图，在叠加图中即可清晰地将红外图中得到的温度异常点与样品的实际位置进行很好的对应，从而能够快速判断出电器产品中异常温升点，达到快速筛选的目的。

图像透视处理就是使图像中部分颜色不可见，目的是在图像叠加后使上层图的一些背景颜色透明，而不致遮挡下层图的本来面目，使两幅或多幅图像叠加后真正成为一幅图。本实用新型通过图像透视处理的方法将红外图像和光学图像进行透明叠加，从而实现红外信息和可见光细节的同时显示，通过调节透明度值就可以选择性的显示红外和可见光的信息，在了解发热点的温度值的同时还可以看到该发热点的具***置。 

将测试过程中保存的相应.DLV图像调入报表软件进行分析，即可以生产相应的报表，该报表中详细的记录了测试过程中点测温的温度值，区域测温的最高温度值，以及等温分析情况，同时以柱状图的形式标识出了区域中温度分布情况。对于这些信息的分析、处理，可以得到被测样品在正常使用过程中的温升情况。

本实用新型的红外热像仪2由浙江大立科技股份有限公司提供，型号为DM60－S，光学摄像头3主要参数如下表1所示：

表 1  光学摄像头主要技术参数表

镜头类型

摄像头像素

摄像头分辨率

最大帧数

色彩位数

对焦方式

接口类型

CMOS

130万

640×480

30帧

24位

手动

USB2.0

视频监控程序使用VFW(Video for Windows)来实现对待测产品的可见光监测，并实现图像透明叠加。

Claims (3)

1.一种电器产品可触及表面温升快速检测装置，包括微调平台、调节装置、支撑部件、红外热像仪、光学摄像头和计算机；其特征在于，所述微调平台固定在所述支撑部件上，所述红外热像仪和所述光学摄像头固定在所述微调平台上，所述红外热像仪和所述光学摄像头与所述计算机连接。

2.如权利要求1所述快速检测装置，其特征在于，所述调节装置包括设置在微调平台上的水平调节螺栓和垂直调节螺栓。

3.如权利要求1所述快速检测装置，其特征在于，所述支撑部件是三脚架。

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