德國(guó)進(jìn)口GEWES全系列4506-77-00/13

紅外熱像儀在食品行業(yè)中的應(yīng)用

在食品行業(yè)中，對(duì)貫穿生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和銷售過程中的易腐食品，進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)地溫控至關(guān)重要。因?yàn)槭称芳庸み^程中人為因素的不確定性，所以食品加工商可以在關(guān)鍵的操作時(shí)選擇自動(dòng)化工具，這樣有助于減少人為錯(cuò)誤，同時(shí)壓低成本。

紅外熱像儀就是這樣一款理想工具。使用FLIR紅外熱像儀可以在多種食品加工應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化非接觸式溫度測(cè)量。模擬視頻輸出顯示在視頻顯示器上。數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，包括MPEG4視頻輸出，可通過以太網(wǎng)發(fā)送至計(jì)算機(jī)上。

FLIR工作原理

在食品加工行業(yè)中進(jìn)行非接觸測(cè)溫的主要元件是紅外熱像儀和相關(guān)軟件。它們作為“智能型”非接觸式傳感器，執(zhí)行的檢測(cè)工作，在設(shè)備、冷藏產(chǎn)品和熟食退出烹飪流程時(shí)對(duì)其進(jìn)行溫度測(cè)量。

紅外熱像儀便于操作，外觀小巧，可以視需要放置在任何地方。可用來檢測(cè)包裝密封，提高其他食品加工操作的效率。

FLIR紅外熱像儀帶有固件和通訊接口，可確保熱像儀在自動(dòng)化控制過程中應(yīng)用自如。第三方軟件使其輕易將這些工具集成至自動(dòng)化機(jī)器視覺系統(tǒng)中，而無需大量的自定義控制代碼。

應(yīng)用范圍

紅外熱像儀在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，包括以下應(yīng)用：

● 檢測(cè)烤箱烘焙的食品

● 檢測(cè)微波煮熟的肉類

● 檢測(cè)微波干燥的蒸谷米和其它谷物

● 檢測(cè)烤箱的適當(dāng)溫度

● 冷凍餐食包裝的適當(dāng)灌裝

● 檢查微波餐玻璃紙的密封性

● 檢測(cè)外包裝紙盒的盒蓋膠

● 監(jiān)測(cè)冷藏間和冷凍間

食品質(zhì)量保證

紅外熱像儀是的質(zhì)量保證（QA）工具?？刂剖烊馐称返馁|(zhì)量和安全是紅外熱成像技術(shù)價(jià)值的真實(shí)體現(xiàn)。比如，安裝一臺(tái)固定式紅外熱像儀可記錄酥炸雞柳從連續(xù)式傳送帶烤箱中出爐時(shí)的溫度。

目標(biāo)是保證雞柳足夠熟，但是不至于焙燒過度或烘干。此外，紅外熱像儀還可用于檢測(cè)微波預(yù)烹制生產(chǎn)線。除了提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，還可增加總體生產(chǎn)能力。另一額外益處是降低能源成本。

食品設(shè)備監(jiān)測(cè)

除熟食檢測(cè)外，紅外熱像儀還能監(jiān)測(cè)傳送帶烤箱。紅外熱像儀甚至可以作為反饋回路的一部分幫助控制烤箱溫度。

紅外熱像儀在傳送帶烤箱的另一個(gè)應(yīng)用是監(jiān)測(cè)整個(gè)傳送帶烤箱，使烘烤帶的溫度一致。如果電烤箱內(nèi)部的加熱元件發(fā)生故障，或整個(gè)氣體射流沖擊讓烤箱受熱不均，產(chǎn)品流一側(cè)的溫度可能會(huì)降低。使用紅外熱像儀可迅速發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題。

諸如此類的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，使用傳統(tǒng)的接觸式溫度傳感器不易檢測(cè)出來。因此，紅外熱像儀有助于在眾多產(chǎn)品報(bào)廢前更正產(chǎn)品發(fā)生的變化，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

食品包裝檢測(cè)

配套軟件可用于幫助紅外熱像儀定位圖像中的目標(biāo)物和圖形。圖形匹配可應(yīng)用在冷凍食品生產(chǎn)中——熱機(jī)器視覺可使用圖形識(shí)別軟件檢測(cè)食品托盤隔間是否填裝適當(dāng)。

通過溫度檢測(cè)漢堡的熟度

間接影響產(chǎn)品安全的一個(gè)問題是包裝紙箱的完整性，這些紙箱用來包裝和保護(hù)食品容器。密封外包裝紙箱性價(jià)比的一種方式是在紙箱接縫處使用高溫點(diǎn)狀膠合法。以前，點(diǎn)膠合的完整性通過定期做樣品破壞試驗(yàn)來決定。但這種方法既耗時(shí)又昂貴。

由于凝膠被加熱，所以紅外熱像儀能“看穿”硬紙板，從而檢查膠合點(diǎn)的圖形和大小。采集的數(shù)據(jù)用來決定每個(gè)包裝箱是否合格，不合格的包裝箱可即刻從生產(chǎn)線上清除。這些數(shù)據(jù)可自動(dòng)載入QA系統(tǒng)進(jìn)行趨勢(shì)分析，如果不合格包裝箱的數(shù)量超過一定值，就會(huì)發(fā)出報(bào)警。

紅外熱像儀的另一個(gè)應(yīng)用是監(jiān)測(cè)容器灌裝操作。盡管該過程幾乎不算是生產(chǎn)安全問題，但確實(shí)影響收益率和合規(guī)性。可以預(yù)定義容器瓶的不同區(qū)域，使其發(fā)出報(bào)警，從而除去灌裝過量或灌裝不足的容器瓶。容器瓶使用深色玻璃或塑料制成的情況下，較之于可見光相機(jī)，紅外熱像儀可謂更好的選擇。

該熱圖像顯示自動(dòng)灌裝的包裝瓶，可清除灌裝過量或灌裝不足的包裝瓶如果包裝瓶使用深色玻璃或塑料制作，熱像儀檢測(cè)比可見光相機(jī)更有效。

自動(dòng)化測(cè)量

目前紅外熱像儀可使用的應(yīng)用軟件具備各種各樣的功能，可支持自動(dòng)化食品加工應(yīng)用。該軟件與集成于紅外熱像儀內(nèi)的固件相輔相成，共同工作。

熱像儀中常見的兩個(gè)功能是點(diǎn)測(cè)溫和區(qū)域測(cè)溫。在傳送帶烤箱應(yīng)用中，通常使用區(qū)域測(cè)溫功能，因?yàn)槭焓乘樾冀?jīng)常雜亂散落在傳送帶上。可為熱像儀設(shè)定程序，以測(cè)定預(yù)定義區(qū)域內(nèi)的小值和大值。如果某個(gè)點(diǎn)溫值在操作者預(yù)定義的限定值之外，在電腦或可編程控制器上運(yùn)行的應(yīng)用程序就會(huì)即刻觸發(fā)報(bào)警，提醒操作者檢查視頻顯示器或電腦上的熱圖像，從而找出并清除不良產(chǎn)品和或調(diào)整烘焙溫度。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)情況下，紅外熱像儀無需使用額外軟件，其數(shù)字輸入/輸出功能可直接觸發(fā)報(bào)警裝置。

FLIR A3110

在食品行業(yè)，生產(chǎn)工程師和技術(shù)人員還面臨著生產(chǎn)量增長(zhǎng)的需求，同時(shí)還得維持質(zhì)量穩(wěn)定，降低成本。FLIR A系列紅外熱像儀是紅外機(jī)器視覺、閉環(huán)工藝控制和高質(zhì)量成像可用的非常高效的工具，有助于驗(yàn)證和提高產(chǎn)品質(zhì)量和生成量，從而帶來競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，提*率。比如：FLIR A310是一款固定安裝式紅外熱像儀?？蓱?yīng)用于食品行業(yè)各種類型的監(jiān)測(cè)工作中。

一說到無人機(jī)（簡(jiǎn)稱UAV）大多數(shù)人會(huì)立即想到軍用飛機(jī)，但UAV不只服務(wù)于軍事用途。德國(guó)UAV制造商Coptersale.de公司就提供商用UAV，UAV上還搭載FLIR公司的Tau機(jī)芯。

來自Coptersale.de.公司的Johannes Thor表示，Tau機(jī)芯小巧，輕質(zhì)，能耗極低，是UAV的一個(gè)完美組件。“從形狀、重量、能耗和成像性能角度來考慮，市場(chǎng)中的確不存在能夠跟Tau相媲美的其他機(jī)芯。”

Coptersale.de公司有兩個(gè)主要成員：Johannes Thor和Peter Plischka。“Peter負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)直升機(jī)框架，他是真正的直升機(jī)狂熱者，不斷創(chuàng)造出新設(shè)計(jì)。”

Johannes Thor專業(yè)出身不是直升機(jī)建造行業(yè)。“開始，我是一名音響、視頻工程師，為德國(guó)廣播電臺(tái)WDR——Rockpalast的注冊(cè)交響樂團(tuán)——做過一些紀(jì)錄片，還做過一些公司視頻。”

對(duì)直升機(jī)墜毀極為不滿

Thor繼續(xù)說道：“我在制作公司視頻的過程中需要用到航攝照片，后來發(fā)現(xiàn)是使用六旋翼UAV，所以我就找到了這些直升機(jī)。一開始我在一家成立已久的公司預(yù)定了一架直升機(jī)，但第三次飛行時(shí)，它就墜毀了，我對(duì)此非常不滿。所以我開始撥弄這些直升機(jī)，給它們?cè)O(shè)置一些自制程序。”

“開始進(jìn)行直升機(jī)制造不久便與Peter Plischka取得了。我們決定開始生產(chǎn)并銷售能夠進(jìn)行空中攝像的直升機(jī)，并努力使它們比現(xiàn)有直升機(jī)使用起來更簡(jiǎn)單、更方便、且價(jià)格實(shí)惠。”

“有所作用而已”

Thor的公司取得了成功，訂單量*，比較穩(wěn)定。面對(duì)這樣的成功，Thor對(duì)其中的原因了然于心，他說：“人們要的就是能起作用的東西罷了。”

Coptersale.de公司的直升機(jī)的電子產(chǎn)品來自HiSystems GmbH公司。“我們不打算重新發(fā)明方向盤，而是堅(jiān)持我們所擅長(zhǎng)的方向。所以Peter Plischka繼續(xù)設(shè)計(jì)飛機(jī)框架，我設(shè)計(jì)視頻固定件，然后我們一起組裝并校準(zhǔn)直升機(jī)。”他們直升機(jī)的一個(gè)創(chuàng)新之處在于點(diǎn)擊關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)非常簡(jiǎn)單，該關(guān)閉系統(tǒng)可用來粘貼并脫離單板電子計(jì)算機(jī)。

要求安裝熱像儀

然而，Thor不久后便意識(shí)到，可視圖像還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。“有客戶開始要求直升機(jī)安裝有熱像儀。有一個(gè)大學(xué)提出想用直升機(jī)進(jìn)行絕緣檢查，尤其是用熱像儀進(jìn)行屋頂絕緣檢查，這是我們收到的個(gè)要求，第二個(gè)要求來自愛爾蘭的搜索和救援協(xié)會(huì)，他們想要在森林中尋找走丟的人。收到這些要求時(shí)，我們便明白了未來的發(fā)展方向。”

熱像儀在*漆黑的條件下也能看清

FLIR Tau紅外熱像儀無需任何光源便可呈現(xiàn)清晰圖像，圖像上的微小細(xì)節(jié)也能看清。但是，它們不僅能應(yīng)用于*漆黑的狀況，白晝時(shí)間也能提供有價(jià)值的信息。熱對(duì)比很難掩飾，這意味著，熱像儀能夠很清楚地呈現(xiàn)那些想要隱藏或偽裝自己的人群。

與閉路電視攝像機(jī)不同，熱像儀不會(huì)因?yàn)樘?yáng)強(qiáng)光，也不會(huì)因?yàn)闊?、霧，尤其是各種天氣狀況而無法探測(cè)到目標(biāo)。

這些特點(diǎn)使熱像儀非常適用于進(jìn)行安全和監(jiān)視活動(dòng)，適用于穿過火災(zāi)時(shí)的煙霧尋找丟失人群及諸如挽救生命等其他領(lǐng)域。

FLIR Tau機(jī)芯：整合到UAV內(nèi)部的選擇

客戶的要求迫使Thor尋找一種小型、輕型且能耗較低的優(yōu)質(zhì)熱像儀，后來找到了FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯。根據(jù)Thor的解釋，選擇Tau紅外熱像儀理所應(yīng)當(dāng)。“Tau是目前市場(chǎng)上小、輕的一款熱像儀，且能耗極低，低于1瓦特，而其他直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)消耗350瓦特左右，與此相比，Tau熱像儀的能耗可以忽略不計(jì)。”

Tau熱像儀機(jī)芯：UAV的一個(gè)完美組件列產(chǎn)生的熱圖像清晰可見，分辨率為320×256或640×512像素，可以在兼容復(fù)合視頻的任何監(jiān)視器上呈現(xiàn)。Thor為客戶提供上述FLIR Tau機(jī)芯的兩種分辨率。本文中所描述的測(cè)試飛行中使用的FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯的分辨率為320×256像素。

FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯的兩種分辨率都對(duì)細(xì)微溫差高度敏感，這讓它們能夠看見50mK的溫差。FLIR Tau紅外熱像儀的準(zhǔn)確大小為44.5×44.5×30.0毫米，重量為72克，

FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯包含免維護(hù)的非制冷氧化釩（VOx）焦平面陣列（FPA），陣能耗900毫瓦。Thor認(rèn)為這樣的一個(gè)組合使其成為UAV的完美構(gòu)件。“Tau熱像儀重量輕，能耗低，能夠支持長(zhǎng)時(shí)間飛行，若與其他飛機(jī)相比，肯定是的*。”

即插即用

此外，Tau機(jī)芯很容易集成。“用Tau機(jī)芯替換可見光相機(jī)時(shí)，其集成的簡(jiǎn)易程度讓我很吃驚。就像視頻攝像機(jī)使用電源和視頻連接器就可工作一樣，Tau機(jī)芯也即插即用。”

得益于Tau紅外熱像儀機(jī)芯，此架無人機(jī)用于夜間搜索走失人群十分有效。

為了增強(qiáng)FLIR Tau紅外熱像儀機(jī)芯的圖像質(zhì)量，熱像儀有內(nèi)置先進(jìn)的數(shù)字圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)（DDE）的視頻處理算法。DDE是一種銳化濾波器，有助于夜間和白晝狀況下明晰圖像棱角和其他細(xì)節(jié)處。在Thor看來，這種技術(shù)效果很好。“Tau紅外熱像儀可以識(shí)別細(xì)微的溫差，就算是小的細(xì)節(jié)處，也能在熱圖像上呈現(xiàn)出來。觀察公園試飛中拍攝的一張熱圖像，從中可以看到任何一片草葉。”

可選鏡頭

Tau熱像儀機(jī)芯有各種鏡頭，可以適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。“如果要將熱像儀集成到UAV中，則需要找到遠(yuǎn)距離和寬闊視場(chǎng)角之間的適當(dāng)平衡點(diǎn)，這樣才能進(jìn)行航拍。但是，如果視場(chǎng)角狹窄，熱像儀上便會(huì)呈現(xiàn)直升機(jī)的振動(dòng)情況，所以要將振動(dòng)納入考慮范圍。于是，我建議對(duì)于320×240的Tau機(jī)芯，客戶應(yīng)當(dāng)選擇19毫米的鏡頭，如果他們喜歡640×480的Tau紅外熱像儀，我會(huì)建議使用13毫米的鏡頭。因?yàn)槲矣X得鏡頭會(huì)增強(qiáng)Tau紅外熱像儀的性能。”

Coptersale.de公司提供兩種直升機(jī)：六旋翼直升機(jī)（有六葉旋翼）和八旋翼直升機(jī)（有八葉旋翼）。Thor表示，六旋翼直升機(jī)賣得。“六旋翼直升機(jī)與八旋翼直升機(jī)相比不那么穩(wěn)定，但八旋翼直升機(jī)內(nèi)含電動(dòng)機(jī)較多，重量較重，所以飛行時(shí)間相對(duì)短20%。比如，這兩種直升機(jī)帶有同樣的負(fù)荷，即，F(xiàn)LIR Tau紅外熱像儀，那么六旋翼直升機(jī)可飛行15分鐘左右，而八旋翼直升機(jī)只能飛行12分鐘左右。”

容易駕駛

Thor表示，兩種直升機(jī)相對(duì)來說都容易駕駛。“其他直升機(jī)要求不斷校正才能使其處于控制當(dāng)中，但我們的直升機(jī)不同，即使沒有收到指令，也會(huì)自動(dòng)保持平衡。得益于GPS定位系統(tǒng)和高度計(jì)讀數(shù)，我們的直升機(jī)可以自動(dòng)校正風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，從而保持在空中的同一位置。”

為實(shí)現(xiàn)平衡，單板電子計(jì)算機(jī)內(nèi)還安裝有3臺(tái)陀螺儀傳感器和3臺(tái)加速傳感器，每個(gè)傳感器負(fù)責(zé)一根軸線。

無需控制

“我們的直升機(jī)無需進(jìn)行人工校正，就可懸浮在空中同一位置。只要控制人員一停止控制，直升機(jī)就會(huì)根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)和內(nèi)置高度計(jì)的讀數(shù)仍然停留在空中，在同一位置懸浮。如果按了回去按鈕，直升機(jī)便會(huì)回到起飛的地方。”

無憂模式

Thor解釋說：“直升機(jī)內(nèi)也包含我們所說的無憂模式。如果沒有啟動(dòng)無憂模式，用控制器指向左邊和右邊，也就意味著指向直升機(jī)的左邊和右邊，但直升機(jī)的左邊可能是操作人員的右邊，那么可能對(duì)操作人員造成很大困惑，如果你們懂我的意思。”

搜索范圍

對(duì)于搜索和援救行動(dòng)，直升機(jī)也有一定的搜索范圍。“直升機(jī)使用GPS定位系統(tǒng)，停在之前決定的航點(diǎn)。這一特征使我們的直升機(jī)能夠用來追蹤走失或受傷人群。”

安裝了FLIR Tau紅外熱像儀后，Coptersale.de公司的直升機(jī)則可面向更多的客戶。“近，本地也表示對(duì)我們安裝有熱像儀的直升機(jī)興趣濃厚。”

將熱像儀安裝在所期望的任何位置

我們的直升機(jī)還可應(yīng)用于屋頂絕緣檢查和太陽(yáng)能電池板檢查領(lǐng)域中。“要獲得這些領(lǐng)域良好的視角很難，但若配有我們的直升機(jī)，便可將熱像儀安裝在所期望的任何位置，且保持*靜止?fàn)顟B(tài)，這樣便可獲得完美視角。”

Thor總結(jié)道：“Tau紅外熱像儀的確是我們直升機(jī)機(jī)載設(shè)備的完美組件，它大大提高了直升機(jī)的功能性，但幾乎不會(huì)影響飛行時(shí)間。”

德國(guó)進(jìn)口GEWES全系列4506-77-00/13