基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置及检测方法

1.本发明属于汽车尾气检测技术领域，尤其涉及一种基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置及检测方法。


背景技术：

2.汽车尾气现已成为大气污染的主要污染源之一。长期吸入汽车尾气对人体健康的危害极大，因此汽车尾气检测作为整治工作中比较重要的一环，理应得到足够重视。
3.目前市场上出现的汽车尾气检测装置，如中国专利zl202010395397.4公开的一种基于热成像技术的汽车尾气检测装置，实现了汽车尾气检测时远程监控、操作和进行数据处理的功能，但由于近采用单一的热成像技术，可能会产生无法有效识别及定位不精确的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置及检测方法，解决现有技术中汽车尾气检测装置采用单一的热成像技术，会产生无法有效识别及定位不精确的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案为实现：
6.一种基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置，包括尾气采集装置、移动检测装置、红外热成像双视定位模块、超声波定位模块、尾气检测装置、净化器和处理器模块；
7.所述移动检测装置通过水平方向上的移动和定位查找尾气口的位置；所述尾气采集装置通过竖直方向移动完成与尾气管对接；红外热成像双视定位模块连续生成、回传并分析处理热力学图像，实时标定待测汽车尾气口的空间坐标；
8.所述超声波定位模块用于确定尾气采集装置与尾气管的相对位置，使其二者完成对接对接；所述移动检测装置连接尾气检测装置，尾气检测装置连接净化器；
9.所述尾气采集装置、移动检测装置、红外热成像双视定位模块、超声波定位模块、尾气检测装置和净化器的电器组件与处理器模块电连接。
10.进一步优化，所述尾气采集装置包括尾气采集管、转动支架和电动伸缩杆；所述尾气采集管采用热稳定、柔性材料制作，固定于转动支架上，转动支架上布置有转动电机能够让尾气采集管在垂直面内自由转动；
11.所述尾气采集管前端与耐热橡胶渐缩管固定连接；耐热橡胶渐缩管内布置有碰撞传感器，用于监测耐热橡胶渐缩管与尾气管的相对位置；所述电动伸缩杆能在竖直方向上调整尾气采集管管口高度，电动伸缩杆安装在双监视器前靠近汽车尾部的位置；电动伸缩杆由处理器模块控制。
12.进一步优化，所述移动检测装置包括底部平台、底部平台移动机构、载物平台和载物平台移动机构；
13.所述底部平台、载物平台均为长方体板状结构；载物平台和载物平台移动机构安装在底部平台上，红外热成像双视定位模块、超声波定位模块、尾气检测装置、处理器模块和尾气采集装置均安装在载物平台上。
14.进一步优化，所述底部平台移动机构包括滑动导轨、丝杠、第一电机和两块支架板；滑动导轨、第一电机和两块支架板固定在底板上；
15.所述丝杠的两端与支架板转动连接，第一电机用于驱动丝杠转动，丝杠与滑动导轨平行布置，且丝杠位于两个于滑动导轨滑动导轨纸件；
16.所述丝杠布置在底部平台下方，丝杠上套设有滑块，滑块与丝杠螺纹连接，滑块与底部平台的底面固定连接，底部平台的底面的底面开设有两个第一滑槽，滑动导轨活动式卡设在对应的一个第一滑槽中，丝杠驱动丝杠转动带动底部平台沿x方向往复移动。
17.进一步优化，所述载物平台移动机构包括一个载物架板、两条载物滑轨和载物平台驱动件；
18.所述两条载物滑轨固定在底部平台上表面上，载物架板的底面设置有两个第二滑槽，载物架板通过第二滑槽活动式卡设在载物滑轨上，载物架板上还固定有载物平台驱动件，载物平台驱动件为气缸，用于带动载物平台沿载物滑轨实现y方向往复移动。
19.进一步优化，所述红外热成像双视定位模块包括自然光补光装置和双视监视器组成；
20.所述自然光补光装置布置在底盘测功机后轮转鼓附近；所述自然光补光装置包括光线传感器和人工自然光源，光线传感器与处理器模块通过导线连接，能够根据光线条件判定是否需要人工自然光源进行自动自然光；所述双视监视器包括红外和可见光摄像头，二者平行安装，固定在载物平台中央，通过双视同视场图像识别和校正算法，实现尾气口的识别和定位。
21.进一步优化，所述尾气检测装置包括尾气存储罐、颗粒检测仪、成分检测仪和气体单向阀；
22.所述尾气存储罐与尾气采集管连接，颗粒检测仪和成分检测仪均设置在尾气存储罐内，颗粒检测仪、成分检测仪能够完成对尾气的检测，尾气存储罐通过气体单向阀与净化器连接，气体单向阀允许气体从尾气存储罐流向净化器，检测后的气体最终通过净化器排放至空气。
23.进一步优化，所述净化器罐体安装在载物架板上，为圆柱体，净化器罐体中放置有固体结晶尿素汽车尾气净化剂和活性炭。
24.基于上述红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置的尾气检测方法，包括以下步骤：
25.s1：待测汽车进入底盘测功机，汽车开始怠速运行，补光装置开始工作；
26.s2：红外热成像双视定位模块开始工作，将位置电信号传输至处理器模块，处理器模块控制底部平台移动机构工作，当达到预定目标位置则底部平台移动机构停止运行；
27.s3：超声波定位模块开始工作，对尾气口超声图像进行绘制，并将相对位置电信号传输至处理器模块，处理器模块驱动电动伸缩杆从最低处开始上升，间断绘制超声波图像，当图形经过处理后近似得到圆形时，处理器模块将电信号传递给电动伸缩杆，电动伸缩杆停止运动；
28.s4：当电动伸缩杆停止运动后，载物平台移动机构开始工作，从远离汽车尾部的位置开始向靠近汽车尾部的位置运动，在运动过程中，红外热成像双视定位模块重新开始工作，随着尾气采集管的前端进入尾气管口，红外热成像双视定位模块的红外和摄像头间断拍摄得到图像，当红外图像不能检测到尾气口完整热红外图像时、可见光图像检测不到完整尾气口图像且碰撞传感器发出碰撞信号时，将电信号传递给处理器模块，处理器模块给载物平台移动机构发送终止信号，使载物平台移动机构停止运行；
29.s5：尾气检测装置开始工作，并将检测时采集的数据传输至处理器模块得出检验结果，并传输至检测结果客户端和显示器上；
30.s6：检测结束后，处理器模块发出归位电信号，各个部件恢复至初始位置，汽车驶离，下一辆汽车按照上述步骤继续进行尾气检测。
31.进一步优化，所述步骤s2中，红外热成像双视定位模块的具体过程为：
32.s21.红外图像和可见光图像视场匹配调整；
33.s22.保存红外图像和可见光图像中初始目标形状和位置模块；
34.s23.通过对比预先标定的标准图像，识别红外图像和可见光图像中目标位置；
35.s24.计算红外图像中目标的当前位置与初始位置偏差；
36.s25.可见光图像中目标的当前位置与初始位置偏差；
37.s26.通过双视互补目标校正方法，用图形标识出当前目标的实际位置；期间，底部平台移动机构开始运行，并间断完成上述s21
‑
s26过程，将位置电信号传输至处理器模块，处理器模块控制底部平台移动机构工作，当达到预定目标位置则底部平台移动机构停止运行。
38.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
39.本发明所述尾气检测装置，利用红外热成像双视定位模块，根据形成的红外图像和可见光图像来获得汽车尾气口位置信息，并通过超声波定位获得设备与尾气口的相对位置，通过底部平台移动机构、载物平台移动机构及电动伸缩杆的移动，是的尾气采集管伸入汽车尾气口，将尾气引入尾气检测模块，实现对尾气的检测。本发明的优点是可以自动检测为其，实现尾气口精准识别，减少因人工操作对人造成的健康损害。
附图说明
40.图1为本发明所述基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置的结构示意图；
41.图2为本明所述基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置的局部示意图；
42.图3为本明所述基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置的底部移动装置示意图；
43.图4为本发明所述的检测流程图。
具体实施方式
44.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
45.实施例一：
46.如图1
‑
3所示，一种基于红外双视和超声波定位的汽车尾气检测装置，包括尾气采集装置8、移动检测装置、红外热成像双视定位模块7、超声波定位模块9、尾气检测模块5、净化器6和处理器模块。所述移动检测装置通过水平方向上的移动和定位实现与尾气口的找寻；所述尾气采集装置8通过竖直方向移动完成与尾气管对接所述红外热成像双视定位模块7连续生成、回传并分析处理热力学图像，实时标定待测汽车尾气口的空间坐标；所述超声波定位模块9完成相对位置确定促成尾气采集装置8与尾气管对接；所述移动检测装置连接尾气检测装置5，尾气检测装置5连接净化器6，所述处理器模块与各装置连接并驱动各装置的正常运行。
47.在本实施例中，所述尾气采集装置8包括尾气采集管11、转动支架10、电动伸缩杆14；所述尾气采集管11采用热稳定、柔性材料，聚二甲基硅氧烷(pdms)制作，尾气采集管11安装在转动支架10上，转动支架10可以让尾气采集管11在垂直面内自由转动，尾气采集管11的前端与耐热橡胶渐缩管13固定连接，耐热橡胶渐缩管13能够使尾气采集管11与汽车尾气口更好贴合，减少汽车尾气外溢造成环境污染，转动支架10与耐热橡胶渐缩管13的设计能够在保证密封连接的前提下，使得该装置也可以适配于排气管倾斜设置的汽车以及顺利匹配不同口径的尾气管，因此进一步的提升其适用范围。所述电动伸缩杆14能在竖直方向上调整尾气采集管11管口高度，电动伸缩杆14安装在双监视器前靠近汽车尾部的位置，电动伸缩杆14由处理器模块控制，完成伸缩运动。
48.在本实施例中，所述移动检测装置包括底部平台2、底部平台移动机构1、载物平台3和载物平台移动机构4。所述底部平台2、载物平台3均为长方体结构。底部平台2上安装有载物平台3和载物平台移动机构4，尾气采集装置8、红外热成像双视定位模块7、超声波定位模块9、尾气检测装置5和处理器模块安装在载物平台3上。
49.如图3所示，所述底部平台移动机构1包括滑动导轨13、丝杠14、第一电机和两块支架板16；滑动导轨13、第一电机和两块支架板固定在底板上；所述丝杠的两端与支架板转动连接，第一电机用于驱动丝杠转动，丝杠与滑动导轨平行布置，且丝杠位于两个于滑动导轨滑动导轨纸件；所述丝杠布置在底部平台下方，丝杠14上套设有滑块15，滑块15与丝杠14螺纹连接，滑块与底部平台的底面固定连接，底部平台的底面的底面开设有两个第一滑槽，滑动导轨活动式卡设在对应的一个第一滑槽中，丝杠驱动丝杠转动带动底部平台2沿x方向往复移动。
50.在本实施例中，所述载物平台3移动机构包括一个载物架板、两条载物滑轨和载物平台驱动件；所述两条载物滑轨固定在底部平台2上表面上，载物架板的底面设置有两个第二滑槽，载物架板通过第二滑槽活动式卡设在载物滑轨上，载物架板上还固定有载物平台驱动件，载物平台驱动件为气缸，用于带动载物平台3沿载物滑轨实现y方向往复移动。
51.在本实施例中，所述红外热成像双视定位模块7由自然光补光装置与双视监视器组成。所述自然光补光装置布置在底盘测功机后轮转鼓附近，在对光线条件较差时，补充照射在尾气口的光强，给可见光摄像头提供良好的工作条件。所述双视监视器，由红外和可见光摄像头平行安装，固定在载物平台3中央，该双视监视器斜向上设置，通过双视同视场图像识别和校正算法，实现尾气口的识别和定位。在工作过程中将红外图像与可见光图像传输至处理器系统，处理器系统发出指令，控制底部平台移动机构1和载物平台移动机构4的
运行，从而确定装置水平方向工作位置。所述超声波定位模块9通过传感器生成的图像采集的相对位置信息，其固定在转动支架10一侧，从而驱动电动伸缩杆14工作。将两模块信息转换为电信号，实时标定汽车排气管的坐标，直至尾气采集管11进入汽车排气管中。
52.通过采用上述技术方案，其本实施例的实施原理为：在底部平台移动机构1、载物平台移动机构4和电动伸缩杆14的带动下，完成尾气采集装置8的三维空间内的移动。其移动位点的确定由红外热成像双视定位模块7，超声波定位模块9共同确定，处理器模块接收尾气口的可视化图像与红外图像，以及接收超声波定位模块9生成的图像，对上述三种图像进行间断性采集，从而根据位点信息生成电信号，控制机构运行。
53.在本实施例中，所述尾气检测装置5包括尾气存储罐、颗粒检测仪、成分检测仪和气体单向阀12。所述气体所述尾气存储罐与尾气采集管11连接，尾气存储罐通过气体单向阀12与净化器6连接，尾气存储罐通过气体单向阀12与净化器6连接，气体单向阀12允许气体从尾气存储罐流向净化器6，能够防止尾气存储罐内压力过大对仪器造成损伤也能防止净化器6过快吸收尾气造成检测结果不准确，检测后的气体最终通过净化器6排放至空气。
54.在本实施例中，所述净化器6罐体为圆柱体，其中放置有固体结晶尿素汽车尾气净化剂和活性炭。
55.实施例二：
56.如图4所示，一种基于红外热成像双视和超声波定位的尾气检测方法，包括以下步骤：
57.s1，待测汽车进入底盘测功机，汽车开始怠速运行，补光装置开始工作。
58.s2，红外热成像双视定位模块7开始工作，该工作方法为：a.红外图像和可见光图像视场匹配调整；b.保存红外图像和可见光图像中初始目标形状和位置模块；c.通过对比预先标定的标准图像(参量包括设备距离，排气口位置)，识别红外图像和可见光图像中目标位置；d.计算红外图像中目标的当前位置与初始位置偏差；e.可见光图像中目标的当前位置与初始位置偏差；f.通过双视互补目标校正方法，用图形标识出当前目标的实际位置。期间，底部平台移动机构1开始运行，并间断完成上述a
‑
f过程，将位置电信号传输至处理器模块，处理器模块控制底部平台移动机构1工作，当达到预定目标位置则底部平台移动机构1停止运行。
59.s3，超声波定位模块9开始工作，对尾气口超声图像进行绘制，并将相对位置电信号传输至处理器模块，处理器模块驱动电动伸缩杆14从最低处开始上升，间断绘制超声波图像，当图形经过处理后近似得到圆形时，处理器模块将电信号传递给电动伸缩杆14，电动伸缩杆14停止运动。
60.s4，当电动伸缩杆14停止运动后，载物平台移动机构4开始工作，从远离汽车尾部的位置开始向靠近汽车尾部的位置运动，在运动过程中，红外热成像双视定位模块7重新开始工作，随着尾气采集管11的前端进入尾气管口，红外热成像双视定位模块7的红外和摄像头间断拍摄得到图像，当红外图像不能检测到尾气口完整热红外图像时、可见光图像检测不到完整尾气口图像时，将电信号传递给处理器模块，处理器模块给载物平台移动机构4发送终止信号，使载物平台移动机构4停止运行。
61.s5，尾气检测装置开始工作，并将检测时采集的数据传输至处理器模块得出检验结果，并传输至检测结果客户端和显示器上。
62.s6，检测结束后，处理器发出归位电信号，各个结构恢复至初始位置，汽车驶离，下一辆汽车按照上述步骤继续进行尾气检测。
63.基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。