[發明專利]基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011457309.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112649570A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 陸昶;李韞良;鄭爽
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01S5/16;G01S5/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

1.一種基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，包括：尾氣采集裝置，移動檢測裝置，紅外熱成像雙視定位模塊，超聲波定位模塊，尾氣檢測裝置，凈化器和處理器模塊；所述移動檢測裝置通過水平方向上的移動和定位實現與尾氣口的找尋；所述尾氣采集裝置通過豎直方向移動完成與尾氣管對接所述紅外熱成像雙視定位模塊連續生成、回傳并分析處理熱力學圖像，實時標定待測汽車尾氣口的空間坐標；所述超聲波定位模塊完成相對位置確定促成尾氣采集裝置與尾氣管對接；所述移動檢測裝置連接尾氣檢測裝置，尾氣檢測裝置連接凈化器，所述處理器模塊與各裝置連接并驅動各裝置的正常運行。

2.根據權利要求1所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述尾氣采集裝置包括尾氣采集管、轉動支架、電動伸縮桿；所述尾氣采集管采用熱穩定、柔性材料制作，固定于轉動支架上，轉動支架能夠讓尾氣采集管在垂直面內自由轉動，前端與耐熱橡膠漸擴管固定連接；所述電動伸縮桿能在Z方向上調整尾氣采集管管口高度，電動伸縮桿安裝在雙監視器前靠近汽車尾部的位置；電動伸縮桿由處理器模塊控制，完成伸縮運動。

3.根據權利要求1所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述移動檢測裝置包括底部平臺、底部平臺移動機構、載物平臺和載物平臺移動機構組成；所述底部平臺、載物平臺均為長方體結構；底部平臺上安裝有載物平臺和載物平臺移動機構，載物平臺上安裝有尾氣采集裝置，紅外熱成像雙視定位模塊，超聲波定位模塊，尾氣檢測裝置和處理器模塊。

4.根據權利要求3所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述底部平臺移動機構由滑動導軌、絲杠、絲杠電機和兩塊支架板組成；所述滑動導軌位于地面下方處且平行于底盤測功機的滾筒機構軸線布置；所述絲杠及絲杠電機平行布置于滑動導軌中間且與滑動導軌在同一水平面上；所述滑動導軌布置在底部平臺下方兩側位置，采用滑動配合連接，所述絲杠與底部平臺通過絲杠螺母旋轉配合連接；所述絲杠兩端由支架固定；所述支架板沿X軸對稱設置在所述絲杠兩側；所述絲杠電機安裝在絲杠上，絲杠電機旋轉帶動底部平臺沿X方向往復移動。

5.根據權利要求3所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述載物平臺和載物平臺移動機構位于底部平臺上方，所述載物平臺移動機構由一個載物架板、兩條載物滑軌與載物平臺驅動件組成，所述兩條載物滑軌固定在底部平臺上，載物滑軌上連接載物平臺，載物架板上還固定有載物平臺驅動件，載物平臺驅動件為氣缸，用于帶動載物平臺實現Y方向往復移動。

6.根據權利要求1所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述紅外熱成像雙視定位模塊由自然光補光裝置與雙視監視器組成；所述自然光補光裝置布置在底盤測功機后輪轉鼓附近，；所述雙視監視器，由紅外和可見光攝像頭平行安裝，固定在載物平臺中央，通過雙視同視場圖像識別和校正算法，實現尾氣口的識別和定位。

7.根據權利要求1所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述尾氣檢測裝置包括尾氣存儲罐、顆粒檢測儀、成分檢測儀、氣體單向閥；

所述尾氣存儲罐與尾氣采集管連接，顆粒檢測儀、成分檢測儀均設置在尾氣存儲罐內，顆粒檢測儀、成分檢測儀能夠完成對尾氣的檢測，尾氣存儲罐通過氣體單向閥與凈化器連接，氣體單向閥允許氣體從尾氣存儲罐流向凈化器，能夠防止尾氣存儲罐內壓力過大對儀器造成損傷也能防止凈化器過快吸收尾氣造成檢測結果不準確，檢測后的氣體最終通過凈化器排放至空氣。

8.根據權利要求1所述的基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測裝置，其特征在于，所述凈化器罐體為圓柱體，其中放置有固體結晶尿素汽車尾氣凈化劑和活性炭。

9.一種基于紅外熱成像雙視和超聲波定位的尾氣檢測方法，其特征在于利用權利要求1所述的裝置，包括以下步驟：

步驟1，待測汽車進入底盤測功機，汽車開始怠速運行，補光裝置開始工作；

步驟2，紅外熱成像雙視定位模塊開始工作，

工作方法為：

a.紅外圖像和可見光圖像視場匹配調整；

b.保存紅外圖像和可見光圖像中初始目標形狀和位置模塊；

c.通過對比預先標定的標準圖像，識別紅外圖像和可見光圖像中目標位置；

d.計算紅外圖像中目標的當前位置與初始位置偏差；

e.可見光圖像中目標的當前位置與初始位置偏差；

f.通過雙視互補目標校正方法，用圖形標識出當前目標的實際位置；

期間，底部平臺移動機構開始運行，并間斷完成上述a-f過程，將位置電信號傳輸至處理器模塊，處理器模塊控制底部平臺移動機構工作，當達到預定目標位置則底部平臺移動機構停止運行；

步驟3，超聲波定位模塊開始工作，對尾氣口超聲圖像進行繪制，并將相對位置電信號傳輸至處理器模塊，處理器模塊驅動電動伸縮桿從最低處開始上升，間斷繪制超聲波圖像，當圖形經過處理后近似得到圓形時，處理器模塊將電信號傳遞給電動伸縮桿，電動伸縮桿停止運動；

步驟4，當電動伸縮桿停止運動后，載物平臺移動機構開始工作，從遠離汽車尾部的位置開始向靠近汽車尾部的位置運動，在運動過程中，紅外熱成像雙視定位模塊重新開始工作，隨著尾氣采集管的前端進入尾氣管口，紅外熱成像雙視定位模塊的紅外和攝像頭間斷拍攝得到圖像，當紅外圖像不能檢測到尾氣口完整熱紅外圖像時、可見光圖像檢測不到完整尾氣口圖像時，將電信號傳遞給處理器模塊，處理器模塊給載物平臺移動機構發送終止信號，使載物平臺移動機構停止運行；

步驟5，尾氣檢測裝置開始工作，并將檢測時采集的數據傳輸至處理器模塊得出檢驗結果，并傳輸至檢測結果客戶端和顯示器上；

步驟6，檢測結束后，處理器發出歸位電信號，各個結構恢復至初始位置。