基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，所述装置包括红外多光谱传感器、线阵可见光传感器和光谱测温仪；所述线阵可见光传感器用于扫描车辆轮轴表面待测温目标点所在的目标区域，获得目标区域的可见光图像；所述红外多光谱传感器基于目标区域的可见光图像定位待测温目标点，并采集目标点的红外多光谱辐射强度数据；所述光谱测温仪用于对红外多光谱辐射强度数据处理得到目标点的温度。采用红外多光谱测量与可见光成像测量相结合的测量方式；通过目标的红外多光谱辐射强度的测量，实现轮轴表面目标点温度的测量；通过主动光源照射下的可见光成像，实现轮轴测温目标点的实时定位。

Single point temperature measuring device for vehicle axle based on visible and infrared multispectral Technology

The utility model provides a single point temperature measuring device for a vehicle wheel axle based on visible light and infrared multi spectrum. The device includes an infrared multispectral sensor, a linear visible light sensor and a spectral thermometer. The linear array visible light sensor is used to scan the target area in which the temperature of the axle of a vehicle is to be measured. The infrared multi spectral sensor is based on the visible light image of the target area to locate the temperature target point, and collect the infrared multi spectral radiation intensity data of the target point; the spectral thermometer is used to process the temperature of the target point by the infrared multispectral radiation intensity data. Using infrared multispectral measurement and visible light imaging measurement, the target temperature of the target point is measured by the measurement of infrared multispectral radiation intensity of the target, and the real-time location of the target point of the axis temperature measurement is realized by the visible light imaging of the active light source.

【技术实现步骤摘要】
基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置
本技术涉及车辆轴温测量
，更具体地，涉及一种基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置。
技术介绍
城市轨道交通是城市公共交通的主干线，是城市的生命线工程。我国城市轨道交通发展快速，截至2016年，全国共有30个城市开通轨道交通线路。城市轨道交通客流量大，人员集中，发生故障造成的后果及影响将十分严重。城市轨道交通的运营安全是城市公共安全的重要部分，轨道交通运营里程的大幅增长及客流增加，给轨道交通运营安全带来了极大压力，这也将对城市轨道交通运营设备及设施的本质安全提出了更高的标准要求。轨道交通的车辆是运营的核心设备，车辆在运行过程中，轴承由于摩擦而产生热量，当轴承内部出现故障，会使摩擦加剧，轴承温度突升，形成热轴，严重时导致切轴，使运行中的车辆有颠覆的危险，将给运营行车带来潜在的重大危险。为防止车轴温度过高而导致重大安全事故，车辆轴温的在线测量将是非常必要的，动态监测车辆轴承温度，以实现热轴温度跟踪和预报。目前普遍使用的测温传感器包括两类，一类是国内采用的半导体测温的测温传感器，另一类是在引进动车组中，国外所采用的温度熔断器。其中半导体测温器的温度传感器的优点是能获得温度数值，通过串行通信方式传输到主机，从而实现实时的温度数据采集，便于车辆管理人员观测，掌握车轮轴承在正常运行时的参考数据，还能够通过轴承温度变化曲线来判断车辆轴承的早期故障隐患；但缺点是由于测温器原理复杂，存在易发生故障、温度误报等风险；而温度熔断器是在车辆轴温到达设定温度后，通过热量使其溶体融化，从而使车辆的控制电路断开，其缺点则是不能显示正常运行时的轴承温度值，车辆管理人员不能够实时了解轴承的运行状态，并且温度熔断器一旦熔断，整个车辆将会停止运行，将导致巨大的经济损失。另外，由于在车辆运行过程中，车轮轴承部位会受到很强的振动，不论是半导体测温的轴温传感器，还是温度熔断器，内部的电器元件都会因受到强烈的振动而导致使用寿命缩短，危及车辆的行车安全，也增加了机车的运行维护成本。
技术实现思路
本技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，解决了现有技术中由于因受到强烈的振动而导致使用寿命缩短、易发生故障、温度误报的问题。根据本技术的一个方面，提供一种车辆轮轴单点测温装置，包括红外多光谱传感器、线阵可见光传感器和光谱测温仪；所述线阵可见光传感器用于扫描车辆轮轴表面待测温目标点所在的目标区域，获得目标区域的可见光图像；所述红外多光谱传感器基于目标区域的可见光图像定位待测温目标点，并采集目标点的红外多光谱辐射强度数据；所述光谱测温仪用于对红外多光谱辐射强度数据处理得到目标点的温度。作为优选的，还包括机箱，所述红外多光谱传感器、线阵可见光传感器、光谱测温仪设于所述机箱内，所述机箱安装于车轮轮轴旁侧的路基位置处。作为优选的，还包括单成像镜头和多芯光纤；所述单成像镜头采集目标点的红外辐射和目标区域的可见光并成像于所述多芯光纤的端面，所述多芯光纤的输出端分别连接所述红外多光谱传感器和所述线阵可见光传感器。作为优选的，所述多芯光纤的输入端口为集成接口，输出端口为双接口，包括单芯光纤输出接口和多芯光纤输出接口；所述单芯光纤输出接口连接所述红外多光谱传感器，所述多芯光纤输出接口连接所述线阵可见光传感器。作为优选的，所述红外多光谱传感器包括光电传感器阵列，所述光电传感器阵列为多个光电传感器单元组成的线阵传感器，所述每个光电传感器的采集频率不小于1MHz。作为优选的，所述红外多光谱传感器还包括准直镜、棱镜和聚焦镜，所述准直镜接收并反射单芯光纤输出接口输入的红外辐射，所述棱镜设于所述准直镜的反射光路上，所述聚焦镜设于所述棱镜的折射光路上，所述光电传感器阵列设于所述聚焦镜的反射光路，通过将单芯光纤输出接口输入的红外辐射分成多个光谱测量通道，使每个光电传感器单元对应一个光谱测量通道。作为优选的，所述红外多光谱传感器的光谱范围为3～15μm。本技术提出一种基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，通过主动光源照射下的可见光成像，实现轮轴测温点目标的实时定位，同时通过红外多光谱、目标点的高速测量，实现运动车轮轴温的高精度测量，适用于轮轴表面发射率未知或变表面发射率条件下的目标点温度的非接触在线测量，克服了现有轮轴辐射测温技术受限于未知的表面发射率以及难以准确定位测量的局限性问题，同时采用非接触式测温，解决了现有技术中由于因受到强烈的振动而导致使用寿命缩短、易发生故障、温度误报的问题；利用单镜头及柔性多芯光纤，实现了点目标辐射测温与目标空间的可视化定位，避免了传统的多镜头与多传感器直接连接的设计方案，使系统设计更为简单、结构扩展性强，适用于现场狭小空间内的辐射测温技术实现。附图说明图1为根据本技术实施例的车辆轴温测量装置结构框图；图2为根据本技术实施例的测量传感器结构示意图；图3为根据本技术实施例的红外多光谱传感器结构示意图；图4为根据本技术实施例的车辆轴温测量方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。如图1所示，图中示出了一种车辆轮轴单点测温装置，包括红外多光谱传感器6、线阵可见光传感器7和光谱测温仪；所述线阵可见光传感器7用于扫描车辆轮轴1表面待测温目标点2所在的目标区域，获得目标区域的可见光图像；所述红外多光谱传感器6基于目标区域的可见光图像定位待测温目标点2，并采集目标点2的红外多光谱辐射强度数据；在本实施例中，还包括可见光照明光源4，所述可见光照明光源4用于通过可见光照射车辆轮轴1待测温目标点2所在的目标区域，使线阵可见光传感器7能对目标区域清晰成像测量。可见光照明光源4的光谱集中于可见光区间，对红外多光谱测量无干扰。所述光谱测温仪用于对红外多光谱辐射强度数据处理得到目标点2的温度。采用红外多光谱测量与可见光成像测量相结合的测量方式；通过目标的红外多光谱辐射强度的测量，实现轮轴1表面目标点2温度的测量；通过主动光源照射下的可见光成像，实现轮轴1测温目标点2的实时定位。在本实施例中，还包括机箱5，所述红外多光谱传感器6、线阵可见光传感器7、可见光光源4、光谱测温仪设于所述机箱5内，所述机箱5安装于车轮轮轴1旁侧的路基位置处。图1所示，红外多光谱传感器6的光谱范围可以为2～15μm，在实施例中，所采用的红外多光谱传感器6的光谱范围为8～13μm。在本实施例中，单成像镜头13、红外多光谱传感器6和线阵可见光传感器7组成测量传感器3，用于测量目标点2的红外多光谱辐射强度数据和可见光成像信息。在本实施例中，具体的，在本实施例中，还包括单成像镜头13和多芯光纤；所述单成像镜头13用于对目标点2的辐射聚焦成像，所述多芯光纤的输入接口为集成输入接口，输出接口为双接口，所述双接口包括一路单芯光纤输出接口和一路多芯光纤输出接口；所述输入接口连接单成像镜头13，所述单成像镜头13的成像于所述多芯光纤的端面，所述单芯光纤输出接口连接所述红外多光谱传感器6，所述多芯光纤输出接口连接所述线阵可见光传感器7。单芯光纤输出接口与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，其特征在于，包括红外多光谱传感器、线阵可见光传感器和光谱测温仪；所述线阵可见光传感器用于扫描车辆轮轴表面待测温目标点所在的目标区域，获得目标区域的可见光图像；所述红外多光谱传感器基于目标区域的可见光图像定位待测温目标点，并采集目标点的红外多光谱辐射强度数据；所述光谱测温仪用于对红外多光谱辐射强度数据处理得到目标点的温度。

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，其特征在于，包括红外多光谱传感器、线阵可见光传感器和光谱测温仪；所述线阵可见光传感器用于扫描车辆轮轴表面待测温目标点所在的目标区域，获得目标区域的可见光图像；所述红外多光谱传感器基于目标区域的可见光图像定位待测温目标点，并采集目标点的红外多光谱辐射强度数据；所述光谱测温仪用于对红外多光谱辐射强度数据处理得到目标点的温度。2.根据权利要求1所述的基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，其特征在于，还包括机箱，所述红外多光谱传感器、线阵可见光传感器、光谱测温仪设于所述机箱内，所述机箱安装于车轮轮轴旁侧的路基位置处。3.根据权利要求1所述的基于可见光和红外多光谱的车辆轮轴单点测温装置，其特征在于，还包括单成像镜头和多芯光纤；所述单成像镜头采集目标点的红外辐射和目标区域的可见光并成像于所述多芯光纤的端面，所述多芯光纤的输出端分别连接所述红外多光谱传感器和所述线阵可见光传感器。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：符泰然，史聪灵，杨臧健，孟迎潮，李建，钟茂华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京,11