一种智能感温探测器及其方法

技术领域

本发明涉及一种智能感温探测器及其方法，属检测设备技术领域。

背景技术

目前在工业生产、商业活动等领域中，往往需要通过专用的检测设备对环境温度、特定区域或设备运行状态进行温度检测作业，为了满足这一需要，当前开发了多种温度检测设备，如专利公开号为CN212513355U，公开日为20210209，专利申请号为201921728669.7，专利名称为温度检测装置；专利公开号为CN206609533U，公开日为20171103，专利申请号为201720361493.0，专利名称为一种检测准确度高的温度检测系统等温度检测设备，虽然可以满足使用的需要，但当前的温度检测设备一方面往往均是通过热电偶、红外温度传感器等单一的检测设备为基础，虽然可以一定程度满足使用的需要，但检测手段单一，仅能满足特定环境下温度检测作业的需要，使用灵活性和通用性均相对较差，同时当前的温度检测设备在运行时，往往仅能满足特定的使用环境，且检测作业时也无法根据检测需要灵活调整检测范围和检测位置，从而严重影响了当前温度检测设备使用的灵活性和稳定性。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的温度检测设备及相应的方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种智能感温探测器及其方法，其实现近距离大范围温度检测、远距离非基础性检测及特定距离范围内接触式温度检测作业的需要，同时可实现对温度分布温范围特征进行检测，从而极大的提高了温度检测作业的灵活性、便捷性。

一种智能感温探测器，其特征在于：所述的智能感温探测器包括承载底座、第一检测台、第二检测台、检测臂、温湿度传感器、监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机、热电偶及驱动电路，所述承载底座为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其下端面设至少两个环绕其轴线均布的连接机构，上端面通过回转机构分别与第一检测台、第二检测台连接，且承载底座、第一检测台、第二检测台间同轴分布，所述承载底座外侧面另与至少一条检测臂通过转台机构铰接，所述温湿度传感器至少三个，嵌于第一检测台内并环绕第一检测台轴线均布，所述监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机均与第二检测台槽底通过转台机构铰接，其中所述监控摄像头位于第二检测台中心位置，所述的检测臂包括护套臂、导向臂、导向齿条、驱动齿轮、导向齿轮、驱动电机、风机、承载托盘及定位夹具，其中所述护套臂和导向臂均空心柱状结构，导向臂嵌于护套臂内并与护套臂同轴分布，所述护套臂内侧面设至少一条与其轴线平行分布的导向齿条，所述导向臂后端面与至少一个驱动齿轮连接，并通过驱动齿轮与导向齿条啮合，所述导向齿轮另与驱动电机通过传动机构连接；所述非接触式温度传感器、测温摄像机对称分布在监控摄像头两侧，且监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机光轴相互平行分布，所述热电偶数量与检测臂数量一致，且每个检测臂前端面均与一个热电偶连接，所述热电偶嵌于承载托盘内，通过定位夹具与承载托盘连接并通过导线与驱动电路电气连接，所述风机另与驱动电路电气连接，所述驱动电路嵌于承载底座内，并分别与检测臂、温湿度传感器、监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机、热电偶、回转机构及转台机构电气连接；所述的驱动电路包括基于FPGA芯片的数据处理电路、PID运算电路、数据缓存电路、多路稳压电源电路、数据通讯总线、MOS驱动电路、晶振时钟电路、通讯电路、串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路及基于可控硅的电子开关电路，其中所述数据处理电路、PID运算电路间通过数据缓存电路串联，所述数据缓存电路分别与晶振时钟电路、数据通讯总线电气连接，所述数据通讯总线另分别与多路稳压电源电路、MOS驱动电路、通讯电路、串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路及基于可控硅的电子开关电路电气连接。

进一步的 ，所述第一检测台为环状腔体结构，且所述检测臂轴线与承载底座轴线呈0°—180°夹角，所述温湿度传感器对应的第一检测台侧壁上另设若干通风口，所述第二检测台为轴向截面呈“凵”字形的槽状结构，其中所述MOS驱动电路另分别与串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路及基于可控硅的电子开关电路电气连接，所述通讯电路分别与串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路电气连接。

进一步的 ，所述驱动电机与导向臂后端面连接，所述导向臂外表面另与至少一个导向齿轮连接，所述导向齿轮与导向齿条啮合连接，且导向齿轮与驱动齿轮间间距不小于导向臂长度的10%，所述导向臂前端面位于护套臂前端面外，与承载托盘连接并同轴分布，所述承载托盘为轴向截面呈矩形的空心柱状结构，其前端面及后端面位置均设至少两个定位夹具，所述定位夹具环绕承载托盘轴线均布，所述导向臂外表面与承载托盘对应位置设布线槽，所述导线均嵌于布线槽内并与通过绝缘扣与布线槽连接，所述风机嵌于护套臂后端面并与护套臂同轴分布。

进一步的，所述的回转机构包括导向柱、导向套、环形驱动导轨、光栅尺，其中所述导向柱为与承载底座同轴分布的柱状结构，所述导向套至少两个，包覆在导向柱外与导向柱同轴分布，且导向套内表面通过环形驱动导轨与导向柱滑动连接，所述环形驱动导轨分别与导向套和导向柱同轴分布，且两导向套沿导向柱轴线从上至下均布，其中位于上方一侧的导向套上端面与第二检测台下端面连接并同轴分布，下端面与光栅尺连接，位于下方的导向套外表面与第一检测台连接并与第一检测台同轴分布，其上端面与光栅尺连接，所述环形驱动导轨、光栅尺均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的转台机构为三维转台及二维转台中的任意一种。

一种智能感温探测器的探测方法，包括如下步骤：

第一步，预制组装，首先对承载底座、第一检测台、第二检测台、检测臂、温湿度传感器、监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机、热电偶及驱动电路组装，并将组装后的设备有承载底座的连接机构与待监控环境建筑、设备表面连接，将驱动电路与外部供电电源及远程监控平台电气连接，最后通过驱动电路驱动三维转台运行，使得监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机光轴平行分布，其视场范围落在待检测区域范围内，同时使得检测臂处于收缩待机状态；

第二步,温度检测，完成第一步后，由回转机构和三维转台机构同步运行，一方面由位于第一检测台内的各温湿度传感器对周围环境温度、湿度环境进行整体检测；另一方面通过实现监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机对检测范围内环境进行同步监控和远程非接触性温度检测；然后在对重点检测区域及温度异常区域通过调整转台机构同步调整实现监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机的工位位置，实现对重点区域进行持续远程非接触性检测，最后对重点区域，调整检测臂的指向位置，使其与重点区域同轴分布，然后驱动检测臂运行，调整检测臂长度，使检测臂前端面连接的热电偶直接与检测目标物接触，实现接触性温度检测作业；

第三步，温度数据处理，在第二步检测作业中，由驱动电路一方面对各温湿度传感器、热电偶、非接触式温度传感器采集的温度数据进行统计；另一方面对测温摄像机采集的温度数据及温度分布范围的视频信号及监控摄像头采集的视频信号进行处理，然后将处理后的温度数据进行编码后直接通过通讯电路发送至远程监控平台即可。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过驱动电路一方面对各温湿度传感器、热电偶、非接触式温度传感器采集的温度数据进行统计，并对测温摄像机采集的温度数据及温度分布范围的视频信号及监控摄像头采集的视频信号进行处理，然后将处理后的温度数据进行编码后直接通过通讯电路发送至远程监控平台即可，使其系统构成集成化、模块化程度高，环境适应性好，并具有良好的组网运行能力和数据通讯能力，从而可有效满足多种环境下温度检测作业的需要。

2、本发明当现场监控摄像头、非接触式温度传感器、测温摄像机运行时，监控摄像头可直接对检测范围内人员、设备及环境状态进行检测，非接触式温度传感器可直接对指定目标位置进行精确温度检测，测温摄像机可在配合监控摄像头对检测范围内人员、设备及环境状态进行检测的同时，实现对检测范围内个温度区间分布范围进行检测和识别，从而满足在全面温度检测的同时，另可实现对特定位置精确进行温度检测作业，进一步提高检测作业的精度和检测的灵活性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明数据处理流程示意图；

图3为本发明回转机构结构示意图；

图4为本发明方法流程示意图。

图中各标号：承载底座1、第一检测台2、第二检测台3、检测臂4、温湿度传感器5、监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8、热电偶9、驱动电路10、连接机构11、回转机构12、转台机构13、护套臂41、导向臂42、导向齿条43、驱动齿轮44、导向齿轮45、驱动电机46、风机47、承载托盘48、定位夹具49、布线槽40、导向柱121、导向套122、环形驱动导轨123、光栅尺124。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，一种智能感温探测器，包括承载底座1、第一检测台2、第二检测台3、检测臂4、温湿度传感器5、监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8、热电偶9及驱动电路10，承载底座1为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其下端面设至少两个环绕其轴线均布的连接机构11，上端面通过回转机构12分别与第一检测台2、第二检测台3连接，且承载底座1、第一检测台2、第二检测台3间同轴分布，承载底座1外侧面另与至少一条检测臂4通过转台机构13铰接，且检测臂4轴线与承载底座1轴线呈0°—180°夹角，第一检测台2为环状腔体结构，温湿度传感器5至少三个，嵌于第一检测台2内并环绕第一检测台2轴线均布，温湿度传感器5对应的第一检测台2侧壁上另设若干通风口16，第二检测台3为轴向截面呈“凵”字形的槽状结构，监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8均与第二检测台3槽底通过转台机构13铰接，其中监控摄像头6位于第二检测台3中心位置，非接触式温度传感器7、测温摄像机8对称分布在监控摄像头6两侧，且监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8光轴相互平行分布，热电偶9数量与检测臂4数量一致，且每个检测臂4前端面均与一个热电偶9连接，驱动电路10嵌于承载底座1内，并分别与检测臂4、温湿度传感器5、监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8、热电偶9、回转机构12及转台机构13电气连接。

本实施例中，所述的驱动电路10包括基于FPGA芯片的数据处理电路、PID运算电路、数据缓存电路、多路稳压电源电路、数据通讯总线、MOS驱动电路、晶振时钟电路、通讯电路、串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路及基于可控硅的电子开关电路，其中所述数据处理电路、PID运算电路间通过数据缓存电路串联，所述数据缓存电路分别与晶振时钟电路、数据通讯总线电气连接，所述数据通讯总线另分别与多路稳压电源电路、MOS驱动电路、通讯电路、串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路及基于可控硅的电子开关电路电气连接，其中所述MOS驱动电路另分别与串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路及基于可控硅的电子开关电路电气连接，所述通讯电路分别与串口通讯端口电路、光纤通讯端口电路电气连接。

重点说明的，所述的检测臂4包括护套臂41、导向臂42、导向齿条43、驱动齿轮44、导向齿轮45、驱动电机46、风机47、承载托盘48及定位夹具49，其中所述护套臂41和导向臂42均空心柱状结构，导向臂42嵌于护套臂41内并与护套臂41同轴分布，所述护套臂41内侧面设至少一条与其轴线平行分布的导向齿条43，所述导向臂42后端面与至少一个驱动齿轮44连接，并通过驱动齿轮44与导向齿条43啮合，所述导向齿轮45另与驱动电机46通过传动机构连接，且驱动电机46与导向臂42后端面连接，所述导向臂42外表面另与至少一个导向齿轮45连接，所述导向齿轮45与导向齿条43啮合连接，且导向齿轮45与驱动齿轮44间间距不小于导向臂42长度的10%，所述导向臂42前端面位于护套臂41前端面外，与承载托盘48连接并同轴分布，所述承载托盘48为轴向截面呈矩形的空心柱状结构，其前端面及后端面位置均设至少两个定位夹具49，所述定位夹具49环绕承载托盘48轴线均布，所述热电偶9嵌于承载托盘48内，通过定位夹具49与承载托盘48连接并通过导线14与驱动电路10电气连接，所述导向臂42外表面与承载托盘48对应位置设布线槽40，所述导线14均嵌于布线槽40内并与通过绝缘扣15与布线槽40连接，所述风机47嵌于护套臂41后端面并与护套臂41同轴分布，所述风机47另与驱动电路10电气连接。

参见图3所述的回转机构12包括导向柱121、导向套122、环形驱动导轨123、光栅尺124，其中所述导向柱121为与承载底座1同轴分布的柱状结构，所述导向套122至少两个，包覆在导向柱121外与导向柱121同轴分布，且导向套122内表面通过环形驱动导轨123与导向柱121滑动连接，所述环形驱动导轨123分别与导向套122和导向柱121同轴分布，且两导向套122沿导向柱121轴线从上至下均布，其中位于上方一侧的导向套122上端面与第二检测台3下端面连接并同轴分布，下端面与光栅尺124连接，位于下方的导向套122外表面与第一检测台2连接并与第一检测台2同轴分布，其上端面与光栅尺124连接，所述环形驱动导轨123、光栅尺124均与驱动电路10电气连接。

此外，所述的转台机构13为三维转台及二维转台中的任意一种。

如图4所示，一种智能感温探测器的探测方法，包括如下步骤：

第一步，预制组装，首先对承载底座1、第一检测台2、第二检测台3、检测臂4、温湿度传感器5、监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8、热电偶9及驱动电路10组装，并将组装后的设备有承载底座1的连接机构11与待监控环境建筑、设备表面连接，将驱动电路10与外部供电电源及远程监控平台电气连接，最后通过驱动电路10驱动三维转台运行，使得监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8光轴平行分布，其视场范围落在待检测区域范围内，同时使得检测臂4处于收缩待机状态；

第二步,温度检测，完成第一步后，由回转机构12和三维转台机构13同步运行，一方面由位于第一检测台2内的各温湿度传感器5对周围环境温度、湿度环境进行整体检测；另一方面通过实现监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8对检测范围内环境进行同步监控和远程非接触性温度检测；然后在对重点检测区域及温度异常区域通过调整转台机构13同步调整实现监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8的工位位置，实现对重点区域进行持续远程非接触性检测，最后对重点区域，调整检测臂4的指向位置，使其与重点区域同轴分布，然后驱动检测臂4运行，调整检测臂4长度，使检测臂4前端面连接的热电偶9直接与检测目标物接触，实现接触性温度检测作业；

第三步，温度数据处理，在第二步检测作业中，由驱动电路10一方面对各温湿度传感器5、热电偶9、非接触式温度传感器7采集的温度数据进行统计；另一方面对测温摄像机8采集的温度数据及温度分布范围的视频信号及监控摄像头6采集的视频信号进行处理，然后将处理后的温度数据进行编码后直接通过通讯电路发送至远程监控平台即可。

其中在第二步中，在温度检测作业时，一方面温湿度传感器5分布位置固定且环绕承载底座1轴线均布，通过其对应的第一检测台2的通风口与外部环境直接进行热交换，实现对本发明周边环境温度全面检测作业的需要；另一方面在现监控摄像头6、非接触式温度传感器7、测温摄像机8运行时，监控摄像头6可直接对检测范围内人员、设备及环境状态进行检测，非接触式温度传感器7可直接对指定目标位置进行精确温度检测，测温摄像机8可在配合监控摄像头6对检测范围内人员、设备及环境状态进行检测的同时，实现对检测范围内个温度区间分布范围进行检测和识别，从而满足在全面温度检测的同时，另可实现对特定位置精确进行温度检测作业。

此外，在通过非接触式温度传感器7、测温摄像机8进行非接触性温度检测作业时，另可通过调整检测臂4的护套臂41和导向臂42间相对位置关系，调整检测臂4整体长度并使热电偶9与待检测物体表面进行可靠接触，由热电偶9实现对检测物进行接触性温度检测，进一步提高检测作业的精度和检测的灵活性。

同时本发明在具体实施中，为了提高操作的便捷性和灵活性，在进行热电偶9与检测臂4安装定位时，可使热电偶9与检测臂4的承载托盘48间通过螺纹、定位销连接。

本发明一方面系统构成集成化、模块化程度高，环境适应性好，并具有良好的组网运行能力和数据通讯能力，从而可有效满足多种环境下温度检测作业的需要；另一方面在运行中，可同时实现近距离大范围温度检测、远距离非基础性检测及特定距离范围内接触式温度检测作业的需要，同时可实现对温度分布温范围特征进行检测，从而极大的提高了温度检测作业的灵活性、便捷性，并进一步提高了温度检测作业的灵活性和精确性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。