CN206818831U - 红外紫外一体化的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红外紫外一体化的检测装置，所述装置包括：拍摄并输出红外图像的红外成像仪；拍摄并输出可将光图像的可见光成像仪；拍摄并输出紫外图像的紫外成像仪；与各成像仪相连接的图像融合器，用以融合红外、紫外、可将光图像。应用本实用新型可以更全面检测电力设备的故障，并更便于检测人员识别出设备的故障。

Description

红外紫外一体化的检测装置

技术领域

本实用新型涉及图像检测领域，特别是指一种红外紫外一体化的检测装置。

背景技术

高压设备投入运行后，由于表面粗糙不均、污秽、结构缺陷、导体接触不良等原因，会引起设备场强分布不均，造成电晕、电弧等放电现象。电晕、电弧放电时会伴随有电、光、热、声波、化合物等产生。目前，利用这些特征信号对电气设备进行局部放电检测的技术有观察法、超高频法、超声波法、红外成像法、光测法、绝缘油色谱分析法、紫外成像法等。其中，红外热像技术于八十年代开始应用于我国电力行业，目前，红外热成像技术在我国电力***中应用日益广泛，它已成了开展电气设备状态检查的必备手段。紫外成像法是一种新兴的通过检测电晕、电弧放电来识别电力设备绝缘状态的技术。

实际应用中，本实用新型的发明人发现，红外热成像技术虽然可以检测各种致热型设备的温度，或者明火现象，但受日光照射影响很大，容易出现误警；紫外成像技术虽然可以检测到电晕、电弧等放电现象，但不能做出基于设备的故障判定，也存在一定缺陷性。因此，有必要提供一种更全面、更易于判定设备故障的检测装置和检测方法。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种红外紫外一体化的检测装置，可以更全面检测电力设备的故障，并更便于检测人员识别出设备的故障。

基于上述目的本实用新型提供一种红外紫外一体化的检测装置，包括：

拍摄并输出红外图像的红外成像仪；

拍摄并输出可将光图像的可见光成像仪；

拍摄并输出紫外图像的紫外成像仪；

与各成像仪相连接的图像融合器，用以融合红外、紫外、可将光图像。

其中，所述紫外成像仪包括：

用以将接收到的紫外光子信号转换为模拟电信号的紫外CCD；

与所述紫外CCD相连接的水平驱动信号产生单元，用以为所述紫外CCD提供水平驱动电压；

与所述紫外CCD相连接的垂直驱动信号产生单元，用以为所述紫外CCD提供垂直驱动电压；

与所述水平、垂直驱动信号产生单元相连接的偏置电压产生电路，用以为所述水平、垂直驱动信号产生单元输出的电压提供偏置电压。

进一步，所述紫外成像仪还包括：

与所述紫外CCD相连接的模拟视频信号处理单元，用以对所述紫外CCD输出的模拟电信号进行CDS、增益调整，并转换为数字信号输出；

与所述模拟视频信号处理单元相连接的视频数据处理单元，用以将所述模拟视频信号处理单元输出的数字信号进行格式转换。

其中，所述图像融合器由逻辑电路搭建而成，所述逻辑电路包括FPGA、PLC或逻辑门电路。

进一步，所述装置还包括：

连接于所述红外成像仪与图像融合器之间的红外图像预处理单元，用以对所述红外成像仪输出的图像进行预处理。

进一步，所述装置还包括：

连接于所述紫外成像仪与图像融合器之间的紫外图像预处理单元，用以对所述紫外成像仪输出的图像进行预处理。

进一步，所述装置还包括：

连接于所述可见光成像仪与图像融合器之间的可见光图像预处理单元，用以对所述可见光成像仪输出的图像进行预处理。

本实用新型实施例的技术方案中，针对被检测的设备同时进行红外、紫外、可见光拍摄，将拍摄得到的红外、紫外、可见光图像进行融合并输出，用以检测所述设备的故障。这样，融合的图像中可以体现可见光拍摄的设备图像，紫外光拍摄的光晕或电弧等现象，红外光拍摄的温度异常现象等，综合这些信息可以更全面地反映设备当前的状况，可以更全面地检测电力设备的故障，更便于检测人员进行设备故障的检测。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的红外紫外一体化的检测装置内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的具有图像预处理单元的检测装置内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的紫外成像仪的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本实用新型的技术方案中，针对被检测的设备同时进行红外、紫外、可见光拍摄，将拍摄得到的红外、紫外、可见光图像进行融合并输出，用以检测所述设备的故障。这样，融合的图像中可以体现可见光拍摄的设备图像，紫外光拍摄的光晕或电弧等现象，红外光拍摄的温度异常现象等，综合这些信息可以更全面地反映设备当前的状况，可以更全面地检测电力设备的故障，更便于检测人员进行设备故障的检测。

下面结合附图详细说明本实用新型实施例的技术方案。

本实用新型实施例提供的红外紫外一体化的检测装置，内部结构如图1所示，包括：红外成像仪201、可见光成像仪202、紫外成像仪203、图像融合器204。

其中，红外成像仪201用于针对被检测的设备进行红外拍摄，并将拍摄的红外图像输出。

可见光成像仪202用于针对所述设备拍摄可见光图像，并输出拍摄的可见光图像。

紫外成像仪203用于针对所述设备拍摄的紫外图像，并输出拍摄的紫外图像。

图像融合器204，与红外成像仪201、可见光成像仪202以及紫外成像仪203相连接，用于将各成像仪输出的图像进行融合并输出，用以检测所述设备的故障。也就是说，图像融合器204将红外成像仪201输出的红外图像、紫外成像仪203输出的紫外图像、可见光成像仪202输出的可见光图像进行融合，得到包含有红外、紫外、可见光信息的融合图像，以便于检测人员可以从图像中获得更全面的设备信息，更便于检测人员进行设备故障的检测。

图像融合器204可以由逻辑电路搭建而成；其中，逻辑电路可以包括：FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)、或者逻辑门电路等。

更优地，如图2所示，本实用新型实施例提供的基于红外紫外可见光图像融合的检测装置中还可以包括：连接于可见光成像仪202与图像融合器204之间的可见光图像预处理单元205。

可见光图像预处理单元205用于对可见光成像仪202输出的可见光图像进行预处理：可见光图像预处理单元205利用设备模板库中预存的设备图像或设备的特征点，从所述可见光成像仪输出的可见光图像中识别并提取出设备图像，将提取的设备图像作为预处理后的可见光图像输出到图像融合器204。

这样，图像融合器204在融合图像的过程中可以采用经过预处理后的可见光图像。例如，图像融合器204将预处理后的可见光图像与红外、紫外图像进行融合后，所得到的融合图像可以更为清晰地显现设备图像，而滤除掉设备周边其它事物，避免后期根据融合图像做故障判断时造成干扰。

更优地，如图2所示，本实用新型实施例提供的基于红外紫外可见光图像融合的检测装置中还可以包括：连接于红外成像仪201与图像融合器204之间的红外图像预处理单元206。

红外图像预处理单元206用于对红外成像仪201输出的红外图像进行预处理：红外图像预处理单元206从所述红外成像仪输出的红外图像中获得温差信息，并利用预存的各种红外探测的故障的特征点，根据获得的温差信息识别出红外探测的故障现象的图像，将识别出的故障现象的图像作为预处理后的红外图像输出到图像融合器204。

这样，图像融合器204在融合图像的过程中可以采用经过预处理后的红外图像。例如，图像融合器204将预处理后的可见光、红外图像与紫外图像进行融合后，所得到的融合图像可以更为清晰地显现设备图像，红外探测的故障现象，而滤除掉设备周边其它事物，以及无用的红外信息，避免后期根据融合图像做故障判断时造成干扰。

更优地，如图2所示，本实用新型实施例提供的基于红外紫外可见光图像融合的检测装置中还可以包括：激光测距仪208、温湿度检测仪209，以及连接于紫外成像仪203与图像融合器204之间的紫外图像预处理单元207。

紫外图像预处理单元207用于对紫外成像仪203输出的紫外图像进行预处理：紫外图像预处理单元207根据激光测距仪208测量的所述设备的距离、温湿度检测仪209检测的当前环境的温湿度，对所述紫外图像中的紫外光斑进行定量分析，根据分析结果判定是否出现故障；并将判定为故障的紫外光斑的图像作为预处理后的紫外图像输出到图像融合器204。

这样，图像融合器204在融合图像的过程中可以采用经过预处理后的紫外图像。例如，图像融合器204将预处理后的可见光、红外、紫外图像进行融合后，所得到的融合图像可以更为清晰地显现设备图像、红外探测的故障现象，以及判定为故障的紫外光斑，而滤除掉设备周边其它事物，以及无用的红外、紫外信息，避免后期根据融合图像做故障判断时造成干扰。

上述的可见光图像预处理单元205、红外图像预处理单元206，或紫外图像预处理单元207可实现于逻辑器件芯片中，例如FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片中。

进一步，本实用新型实施例提供的基于红外紫外可见光图像融合的检测装置中还可以包括：设置于可见光成像仪，以及紫外成像仪镜头前的分光模块210。

分光模块210用于将射入到所述装置的光线中的可见光分离出来传送至所述可见光成像仪，将所述射入到所述装置的光线中的紫外光分离出来传送至所述紫外成像仪。

具体地，分光模块210的结构中包括分光镜211和反光镜212。其中，分光镜211将入射光线分离为可见光和紫外光。其中，可见光沿入射光的方向继续直射，射入可见光成像仪202的光学镜头；紫外光沿入射光的垂直方向继续传播，并在遇到反光镜212后反射进入紫外成像仪203的紫外光学镜头中。

更优地，本实用新型实施例的检测装置中，可采用一种小型的紫外成像仪，实现整个检测装置的小型化，从而可以实现在现场进行设备故障的检测。事实上，在现有技术中，通常是利用红外热成像技术拍摄红外图像，利用紫外成像法拍摄紫外图像后，将拍摄到的图像拿回实验室或基地进行处理分析后，才能确定是否有故障，非常繁琐。而本实用新型小型化后的检测装置，则可即拍即显示设备故障信息，使得检测人员在现场就可以检测出设备的故障，及时进行检修工作。

上述紫外成像仪203的一种内部结构可以如图3所示，包括：紫外CCD(ChargeCoupled Device，电荷藕合器件图像传感器)301、水平驱动信号产生单元302、垂直驱动信号产生单元303、偏置电压产生电路304、模拟视频信号处理单元305。进一步，紫外成像仪203还可以包括视频数据处理单元306，以及设置于紫外CCD301前面的紫外光学镜头，设置于紫外光学镜头与紫外CCD301之间的滤光片。

其中，紫外CCD301用于将接收到的紫外光子信号转换为模拟电信号输出；

水平驱动信号产生单元302与紫外CCD301相连接，用于为所述紫外CCD301提供水平驱动信号；

垂直驱动信号产生单元303与紫外CCD301相连接，用于为所述紫外CCD301提供垂直驱动信号；

偏置电压产生电路304与水平驱动信号产生单元302，以及垂直驱动信号产生单元303相连接，用于为所述水平驱动信号产生单元，以及垂直驱动信号产生单元输出的电压提供偏置电压；

模拟视频信号处理单元305与紫外CCD301相连接，用于对所述紫外CCD301输出的模拟电信号进行CDS(Correlated Double Sampling，相关双采样)、增益调整后，转换为数字信号输出；

视频数据处理单元306与模拟视频信号处理单元305相连接，用于将所述模拟视频信号处理单元输出的数字信号进行格式转换，以便于传输或显示。

其中，所述水平驱动信号产生单元302具体包括：水平驱动时序发生子单元311水平电压驱动电路312。

其中，水平驱动时序发生子单元311输出水平时序信号。水平电压驱动电路312与水平驱动时序发生子单元311相连接，用以将水平时序信号转换为符合紫外CCD301驱动电压要求的水平驱动信号。

所述垂直驱动信号产生单元303具体包括：垂直驱动时序发生子单元321、垂直电压驱动电路322。

垂直驱动时序发生子单元321输出垂直时序信号。垂直电压驱动电路322与垂直驱动时序发生子单元321相连接，用以将垂直时序信号转换为符合紫外CCD301驱动电压要求的垂直驱动信号。

水平驱动信号和垂直驱动信号驱动紫外CCD301进行紫外光到电子的转换，产生模拟视频信号。进而由模拟视频信号处理单元305对模拟视频信号进行CDS、增益调整及AD变换等模拟信号处理产生数字图像信号。

事实上，现有技术的紫外成像装置通常需要设置像增强器，其主要功能是将微弱的紫外光照射下的景物，通过光电转换、电子倍增和电光转换，完成紫外辐射图像的增强，之后在像增强器后设置一个普通的CCD实现紫外线的探测。然而，设置了像增强器会使得紫外成像装置体积很大，不便携。

而本实用新型中采用高灵敏度紫外CCD进行紫外光到电子的转换，而没有采用像增强器，实现了紫外成像仪的小型化，同时也就使得整个检测装置小型化，具有便携性。

更优地，为进一步实现小型化，上述的水平驱动时序发生子单元311、垂直驱动时序发生子单元321，以及所述模拟视频信号处理单元305集成于一个芯片中，例如，全集成AFE(Analog Front End，模拟前端)芯片中。

更优地，上述垂直驱动时序发生子单元321，以及视频数据处理单元306也可集成于一个逻辑器件芯片中，例如FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片中。

虽然本文是以电力行业的电力设备的检测为例说明技术方案，显然，本实用新型的技术方案也可用于其它行业的设备检测中。

本实用新型实施例的技术方案中，针对被检测的设备同时进行红外、紫外、可见光拍摄，将拍摄得到的红外、紫外、可见光图像进行融合并输出，用以检测所述设备的故障。这样，融合的图像中可以体现可见光拍摄的设备图像，紫外光拍摄的光晕或电弧等现象，红外光拍摄的温度异常现象等，综合这些信息可以更全面地反映设备当前的状况，可以更全面地检测电力设备的故障，更便于检测人员进行设备故障的检测。

本技术领域技术人员可以理解，本实用新型包括涉及用于执行本申请中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)、EPROM(ErasableProgrammable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本实用新型公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。

本技术领域技术人员可以理解，本实用新型中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本实用新型中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本实用新型中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种红外紫外一体化的检测装置，包括：

拍摄并输出红外图像的红外成像仪；

拍摄并输出可将光图像的可见光成像仪；

拍摄并输出紫外图像的紫外成像仪；

与各成像仪相连接的图像融合器，用以融合红外、紫外、可将光图像。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外成像仪包括：

用以将接收到的紫外光子信号转换为模拟电信号的紫外电荷藕合器件图像传感器CCD；

与所述紫外CCD相连接的水平驱动信号产生单元，用以为所述紫外CCD提供水平驱动电压；

与所述紫外CCD相连接的垂直驱动信号产生单元，用以为所述紫外CCD提供垂直驱动电压；

与所述水平、垂直驱动信号产生单元相连接的偏置电压产生电路，用以为所述水平、垂直驱动信号产生单元输出的电压提供偏置电压。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述紫外成像仪还包括：

与所述紫外CCD相连接的模拟视频信号处理单元，用以对所述紫外CCD输出的模拟电信号进行相关双采样、增益调整，并转换为数字信号输出；

与所述模拟视频信号处理单元相连接的视频数据处理单元，用以将所述模拟视频信号处理单元输出的数字信号进行格式转换。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述水平驱动信号产生单元包括：

用以输出水平时序信号的水平驱动时序发生子单元；

与所述水平驱动时序发生子单元相连接的水平电压驱动电路，用以将水平时序信号转换为符合紫外CCD驱动电压要求的水平驱动信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述垂直驱动信号产生单元包括：

用以输出垂直时序信号的垂直驱动时序发生子单元；

与所述垂直驱动时序发生子单元相连接的垂直电压驱动电路，用以将垂直时序信号转换为符合紫外CCD驱动电压要求的垂直驱动信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述水平驱动时序发生子单元、垂直驱动时序发生子单元，以及所述模拟视频信号处理单元集成于一个芯片中；以及

所述垂直驱动时序发生子单元，以及所述视频数据处理单元集成于FPGA芯片中。

7.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述图像融合器由逻辑电路搭建而成，所述逻辑电路包括FPGA、PLC或逻辑门电路。

8.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，还包括：

连接于所述红外成像仪与图像融合器之间的红外图像预处理单元，用以对所述红外成像仪输出的图像进行预处理。

9.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，还包括：

连接于所述紫外成像仪与图像融合器之间的紫外图像预处理单元，用以对所述紫外成像仪输出的图像进行预处理。

10.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，还包括：

连接于所述可见光成像仪与图像融合器之间的可见光图像预处理单元，用以对所述可见光成像仪输出的图像进行预处理。