冷库围护结构缺陷智能定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种冷库围护结构缺陷智能定位装置，它的直线导轨竖直固定在行走小车的台面上，嵌入式工控机、步进电机、PLC控制器、小车行走控制器和电机驱动器也固定在行走小车的台面上，升降平台能在步进电机驱动下在直线导轨上升降运动并在直线导轨的任意位置停住，工业热红外相机固定在升降平台上，工业热红外相机的红外线图像信息输出端连接嵌入式工控机的红外线图像信息输入端；本发明专利技术获取的热红外图像可以直观反映冷库围护结构表面的温度场分布，解决了围护结构保温性能、内部缺陷位置及大小难以判别的难题，对冷库建库及后期墙体保温性能的分析有较大的帮助，可以无损、快捷检测出冷库跑冷位置及面积。

【技术实现步骤摘要】
冷库围护结构缺陷智能定位装置及方法
本专利技术涉及热红外图像的视觉检测
，具体涉及一种冷库围护结构缺陷智能定位装置及方法。
技术介绍
冷库对于畜牧、水产渔业、肉类加工、食品、果蔬加工等保鲜储存环节起到了重要作用。冷库耗电量大，其中围护结构、隔热层的传热量占冷库总热负荷的20～35％，长时间的使用冷库，由于运送货物发生磕碰，湿热空气侵蚀导致材料结构老化等因素，库体围护保温结构容易出现热缺陷，导致围护保温结构的热负荷增大产生跑冷损失，因此库体围护保温结构的缺陷检测对于库体围护具有重要意义。在对库体围护保温结构进行缺陷检测时，由于大多数热缺陷都是在材料内部，仅利用外观和传统检测方法无法快速准确判断缺陷位置。利用测量冷库墙体传热系数检测库体围护结构保温缺陷是其中一种无损检测方法，分为热流法和热箱法，可是此无损检测方法存在检测时间长、检测步骤繁琐、无法准确定位围护结构保温缺陷等不足之处。热红外成像技术因具有快速、无损、非接触、无需耦合、快速实时、大面积、远距离检测等优点而得到迅速发展，已广泛应用于航空航天、机械、医疗、电力等领域。热红外成像技术是由于物体每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，通过红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场，利用光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号，模拟出物体表面温度的空间分布，得到与物体表面热分布相对应的热像图。国内外的研究现状：国内方面，上海交通大学在“制冷系统状态监测及故障诊断”的研究方面处于领先地位。1997年，该校的陈丽萍提出了“人工神经网络在蒸气压缩式制冷系统在线故障诊断专家系统中的应用”的问题，1998年王晓明对“制冷系统故障先兆分析和故障预报”进行了研究。陈芝久，丁国良教授在小型冷库制冷系统领域的动态仿真和优化方面的深入研究，其结果不但对生产实际而且对深化“制冷系统状态检测及故障报警诊断”的研究具有很好的指导价值。随着计算机技术的不断发展和计算速度的普及程度大大加强，人们主要在对系统的仿真和控制上寻求计算机的帮助，1987年，美国学者J.Perry发表文章提出了智能系统优化运行中的故障诊断问题。在欧洲，最初的研究工作开始于60年代到70年代初，以科拉科特(R.A.Collacotf)为首的“英国机器保健中心”开展故障分析与故障诊断方面的工作并取得了很好的成效。关于冷库围护结构保温缺陷的检测，李夔宁等利用红外热像仪对冷库围护结构进行了热红外图像采集，通过图像的直方图均值化、图像滤波估算出缺陷区域的位置和大小。该研究中是通过手持美国FLIR公司T20型红外热像仪进行热红外图像采集，仍需人工参与操作，考虑到冷库的空间较大、范围较广，人工测量效率较低，检测较高的区域时操作繁琐，覆盖面无法保证全面检测，全自动化程度较低。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术公开的一种冷库围护结构缺陷智能定位装置及方法，本专利技术确保冷库围护结构保温缺陷的全区域识别，为冷库围护结构保温缺陷的全智能化无损检测提供技术支撑。本专利技术所设计的一种冷库围护结构缺陷智能定位装置，它包括行走小车、嵌入式工控机、步进电机、直线导轨、PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)控制器、工业热红外相机、小车行走控制器、升降平台和电机驱动器，其中，所述直线导轨竖直固定在行走小车的台面上，嵌入式工控机、步进电机、PLC控制器、小车行走控制器和电机驱动器也固定在行走小车的台面上，升降平台能在步进电机驱动下在直线导轨上升降运动并在直线导轨的任意位置停住，工业热红外相机固定在升降平台上，工业热红外相机的红外线图像信息输出端连接嵌入式工控机的红外线图像信息输入端；嵌入式工控机用于根据输入的被测墙体的高度和宽度信号，并依据工业热红外相机的拍照焦距信息将被测墙体分割为若干拍照区域，并将各个拍照区域的中心坐标和各个拍照区域中心对应的聚焦距离信息传输给PLC控制器，PLC控制器根据行走小车当前位置坐标、各个拍照区域的中心坐标和拍照区域中心对应的聚焦距离信息生成对应的升降平台和行走小车运动轨迹信息，PLC控制器根据升降平台的运动轨迹信息向电机驱动器发送控制指令，电机驱动器驱动步进电机运动，从而带动升降平台到达拍照指定位置；PLC控制器根据行走小车运动轨迹信息向小车行走控制器发送小车行走控制指令，控制行走小车沿行走小车运动轨迹运动，在升降平台的运动轨迹信息和行走小车运动轨迹信息的控制下，使工业热红外相机的镜头能与各个拍照区域的中心正对，并且在工业热红外相机的镜头与各个拍照区域的中心正对的同时也能满足相机聚焦距离的要求。一种利用上述装置的冷库围护结构缺陷智能定位方法，它包括如下步骤：步骤1：嵌入式工控机根据输入的被测墙体的高度和宽度信号，并依据工业热红外相机的拍照焦距信息将被测墙体分割为若干拍照区域，并将各个拍照区域的中心坐标和各个拍照区域中心对应的聚焦距离信息传输给PLC控制器；步骤2：PLC控制器根据行走小车当前位置坐标、各个拍照区域的中心坐标和拍照区域中心对应的聚焦距离信息生成对应的升降平台和行走小车运动轨迹信息，PLC控制器根据升降平台的运动轨迹信息向电机驱动器发送控制指令，电机驱动器驱动步进电机运动，从而带动升降平台到达拍照指定位置；步骤3：PLC控制器根据行走小车运动轨迹信息向小车行走控制器发送小车行走控制指令，控制行走小车沿行走小车运动轨迹运动，在升降平台的运动轨迹信息和行走小车运动轨迹信息的控制下，使工业热红外相机的镜头能与各个拍照区域的中心正对，并且在工业热红外相机的镜头与各个拍照区域的中心正对的同时也能满足相机聚焦距离的要求；步骤4：对采集的冷库维护结构的各个拍照区域的热红外图像进行拼接形成被测墙体整体热红外图像；步骤5：采用二维Otsu阈值法与区域生长法结合的方法对被测墙体整体热红外图像进行分割得到冷库围护结构中冷却管的轮廓线，从而得到冷库围护结构中损坏的冷却管坐标。本专利技术中红外无损检测主要测量通过物体表面的热量和热流的传递,当物体内部存在热缺陷时,它将改变物体的热传导,使物体表面温度分布出现差异或不均匀变化。根据这些差异或不均匀的图像处理和分析,就能获取出目标区域的内部热缺陷数量、面积与中心位置。本专利技术获取的热红外图像可以直观反映冷库围护结构表面的温度场分布,解决了围护结构保温性能、内部缺陷位置及大小难以判别的难题，对冷库建库及后期墙体保温性能的分析有较大的帮助，可以无损、快捷检测出冷库跑冷位置及面积，还可以定量估算“跑冷区”跑冷量进行能耗分析以决定冷库是否需要维修。附图说明图1为本专利技术背面的立体结构示意图；图2为本专利技术正面的立体结构示意图；图3为本专利技术的电控部分结构示意图；图4为本专利技术第一齿条转轴部分的示意图；图5为本专利技术中第二齿条皮带与升降平台的结构示意图；图6为本专利技术中第二齿条转轴与第二齿条皮带的结构示意图。其中，1-行走小车、2-嵌入式工控机、3-步进电机、4-直线导轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷库围护结构缺陷智能定位装置，它包括行走小车(1)、嵌入式工控机(2)、步进电机(3)、直线导轨(4)、PLC控制器(5)、工业热红外相机(6)、小车行走控制器(7)、升降平台(8)和电机驱动器(10)，其中，所述直线导轨(4)竖直固定在行走小车(1)的台面上，嵌入式工控机(2)、步进电机(3)、PLC控制器(5)、小车行走控制器(7)和电机驱动器(10)也固定在行走小车(1)上，升降平台(8)能在步进电机(3)驱动下在直线导轨(4)上升降运动并在直线导轨(4)的任意位置停住，工业热红外相机(6)固定在升降平台(8)上，工业热红外相机(6)的红外线图像信息输出端连接嵌入式工控机(2)的红外线图像信息输入端；/n嵌入式工控机(2)用于根据输入的被测墙体的高度和宽度信号，并依据工业热红外相机(6)的拍照焦距信息将被测墙体分割为若干拍照区域，并将各个拍照区域的中心坐标和各个拍照区域中心对应的聚焦距离信息传输给PLC控制器(5)，PLC控制器(5)根据行走小车当前位置坐标、各个拍照区域的中心坐标和拍照区域中心对应的聚焦距离信息生成对应的升降平台和行走小车运动轨迹信息，PLC控制器(5)根据升降平台的运动轨迹信息向电机驱动器(10)发送控制指令，电机驱动器(10)驱动步进电机(3)运动，从而带动升降平台(8)到达拍照指定位置；/nPLC控制器(5)根据行走小车运动轨迹信息向小车行走控制器(7)发送小车行走控制指令，控制行走小车(1)沿行走小车运动轨迹运动，在升降平台的运动轨迹信息和行走小车运动轨迹信息的控制下，使工业热红外相机(6)的镜头能与各个拍照区域的中心正对，并且在工业热红外相机(6)的镜头与各个拍照区域的中心正对的同时也能满足相机聚焦距离的要求。/n...

【技术特征摘要】
1.一种冷库围护结构缺陷智能定位装置，它包括行走小车(1)、嵌入式工控机(2)、步进电机(3)、直线导轨(4)、PLC控制器(5)、工业热红外相机(6)、小车行走控制器(7)、升降平台(8)和电机驱动器(10)，其中，所述直线导轨(4)竖直固定在行走小车(1)的台面上，嵌入式工控机(2)、步进电机(3)、PLC控制器(5)、小车行走控制器(7)和电机驱动器(10)也固定在行走小车(1)上，升降平台(8)能在步进电机(3)驱动下在直线导轨(4)上升降运动并在直线导轨(4)的任意位置停住，工业热红外相机(6)固定在升降平台(8)上，工业热红外相机(6)的红外线图像信息输出端连接嵌入式工控机(2)的红外线图像信息输入端；
嵌入式工控机(2)用于根据输入的被测墙体的高度和宽度信号，并依据工业热红外相机(6)的拍照焦距信息将被测墙体分割为若干拍照区域，并将各个拍照区域的中心坐标和各个拍照区域中心对应的聚焦距离信息传输给PLC控制器(5)，PLC控制器(5)根据行走小车当前位置坐标、各个拍照区域的中心坐标和拍照区域中心对应的聚焦距离信息生成对应的升降平台和行走小车运动轨迹信息，PLC控制器(5)根据升降平台的运动轨迹信息向电机驱动器(10)发送控制指令，电机驱动器(10)驱动步进电机(3)运动，从而带动升降平台(8)到达拍照指定位置；
PLC控制器(5)根据行走小车运动轨迹信息向小车行走控制器(7)发送小车行走控制指令，控制行走小车(1)沿行走小车运动轨迹运动，在升降平台的运动轨迹信息和行走小车运动轨迹信息的控制下，使工业热红外相机(6)的镜头能与各个拍照区域的中心正对，并且在工业热红外相机(6)的镜头与各个拍照区域的中心正对的同时也能满足相机聚焦距离的要求。


2.根据权利要求1所述的冷库围护结构缺陷智能定位装置，其特征在于：它还包括控制柜(11)，所述PLC控制器(5)、小车行走控制器(7)和电机驱动器(10)置于控制柜(11)中，所述步进电机(3)位于直线导轨(4)与控制柜(11)之间。


3.根据权利要求1所述的冷库围护结构缺陷智能定位装置，其特征在于：它还包括超声测距传感器(9)，超声测距传感器(9)固定在升降平台(8)上，超声测距传感器(9)用于实时向嵌入式工控机(2)反馈距离被测墙体的测距信息，PLC控制器(5)根据距离被测墙体的测距信息控制小车行走控制器(7)修正控制行走小车(1)运动状态，使行走小车(1)始终沿行走小车运动轨迹运动。


4.根据权利要求1所述的冷库围护结构缺陷智能定位装置，其特征在于：所述直线导轨(4)为可折叠直线双轴导轨，所述可折叠直线双轴导轨包括上部双轴导轨(4.1)和下部双轴导轨(4.2)，所述下部双轴导轨(4.2)的底部与行走小车(1)的台面固定连接，下部双轴导轨(4.2)的顶部一侧与上部双轴导轨(4.1)的底部一侧之间通过合页(4.3)铰接，下部双轴导轨(4.2)的顶部另一侧与上部双轴导轨(4.1)的底部另一侧之间通过锁紧机构(4.4)能实现锁止。


5.根据权利要求4所述的冷库围护结构缺陷智能定位装置，其特征在于：所述上部双轴导轨(4.1)的两个导轨之间固定有固定杆(4.5)，下部双轴导轨(4.2)的两个导轨之间固定有固定杆(4.5)。


6.根据权利要求1所述的冷库围护结构缺陷智能定位装置，其特征在于：所述电机驱动器(10)的电机驱动信号输出端接入步进电机(3)的控制端，PLC控制器(5)的电机控制指令输出端连接电机驱动器(10)的控制指令输入端。


7.根据权利要求1所述的冷库围护结构缺陷智能定位装置，其特征在于：所述升降平台(8)通过滚轮装置(12)在直线导轨(4)上运动，第一齿条转轴(13)通过轴承设置在行走小车(1)的台面上，步进电机(3)的驱动轴通过第一齿条皮带(14)驱动第一齿条转轴(13)转动，第二齿条转轴(15)通过轴承设置在直线导轨(4)顶部，第一齿条转轴(13)与第二齿条转轴(15)上设有第二齿条皮带(16)，升降平台(8)固定在第二齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志艳，李翱翔，段宇飞，李江华，
申请(专利权)人：湖北省农业机械工程研究设计院，
类型：发明
国别省市：湖北;42