德國進口GEWES全系列4506-77-00/13

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紅外熱像儀在食品行業中的應用

在食品行業中，對貫穿生產、運輸、儲存和銷售過程中的易腐食品，進行認真仔細地溫控至關重要。因為食品加工過程中人為因素的不確定性，所以食品加工商可以在關鍵的操作時選擇自動化工具，這樣有助于減少人為錯誤，同時壓低成本。

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用中實現自動化非接觸式溫度測量。模擬視頻輸出顯示在視頻顯示器上。數字溫度數據，包括MPEG4視頻輸出，可通過以太網發送至計算機上。

FLIR工作原理

在食品加工行業中進行非接觸測溫的主要元件是紅外熱像儀和相關軟件。它們作為“智能型”非接觸式傳感器，執行的檢測工作，在設備、冷藏產品和熟食退出烹飪流程時對其進行溫度測量。

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化控制過程中應用自如。第三方軟件使其輕易將這些工具集成至自動化機器視覺系統中，而無需大量的自定義控制代碼。

應用范圍

紅外熱像儀在食品加工領域的應用不斷擴大，包括以下應用：

● 檢測烤箱烘焙的食品

● 檢測微波煮熟的肉類

● 檢測微波干燥的蒸谷米和其它谷物

● 檢測烤箱的適當溫度

● 冷凍餐食包裝的適當灌裝

● 檢查微波餐玻璃紙的密封性

● 檢測外包裝紙盒的盒蓋膠

● 監測冷藏間和冷凍間

食品質量保證

紅外熱像儀是的質量保證（QA）工具。控制熟肉食品的質量和安全是紅外熱成像技術價值的真實體現。比如，安裝一臺固定式紅外熱像儀可記錄酥炸雞柳從連續式傳送帶烤箱中出爐時的溫度。

目標是保證雞柳足夠熟，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微波預烹制生產線。除了提高產品質量和安全性，還可增加總體生產能力。另一額外益處是降低能源成本。

食品設備監測

除熟食檢測外，紅外熱像儀還能監測傳送帶烤箱。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應用是監測整個傳送帶烤箱，使烘烤帶的溫度一致。如果電烤箱內部的加熱元件發生故障，或整個氣體射流沖擊讓烤箱受熱不均，產品流一側的溫度可能會降低。使用紅外熱像儀可迅速發現這個問題。

諸如此類的質量監測，使用傳統的接觸式溫度傳感器不易檢測出來。因此，紅外熱像儀有助于在眾多產品報廢前更正產品發生的變化，提升產品質量。

食品包裝檢測

配套軟件可用于幫助紅外熱像儀定位圖像中的目標物和圖形。圖形匹配可應用在冷凍食品生產中——熱機器視覺可使用圖形識別軟件檢測食品托盤隔間是否填裝適當。

通過溫度檢測漢堡的熟度

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

由于凝膠被加熱，所以紅外熱像儀能“看穿”硬紙板，從而檢查膠合點的圖形和大小。采集的數據用來決定每個包裝箱是否合格，不合格的包裝箱可即刻從生產線上清除。這些數據可自動載入QA系統進行趨勢分析，如果不合格包裝箱的數量超過一定值，就會發出報警。

紅外熱像儀的另一個應用是監測容器灌裝操作。盡管該過程幾乎不算是生產安全問題，但確實影響收益率和合規性。可以預定義容器瓶的不同區域，使其發出報警，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，紅外熱像儀可謂更好的選擇。

該熱圖像顯示自動灌裝的包裝瓶，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，熱像儀檢測比可見光相機更有效。

自動化測量

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

熱像儀中常見的兩個功能是點測溫和區域測溫。在傳送帶烤箱應用中，通常使用區域測溫功能，因為熟食碎屑經常雜亂散落在傳送帶上。可為熱像儀設定程序，以測定預定義區域內的小值和大值。如果某個點溫值在操作者預定義的限定值之外，在電腦或可編程控制器上運行的應用程序就會即刻觸發報警，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品和或調整烘焙溫度。在現場監測情況下，紅外熱像儀無需使用額外軟件，其數字輸入/輸出功能可直接觸發報警裝置。

FLIR A3110

在食品行業，生產工程師和技術人員還面臨著生產量增長的需求，同時還得維持質量穩定，降低成本。FLIR A系列紅外熱像儀是紅外機器視覺、閉環工藝控制和高質量成像可用的非常高效的工具，有助于驗證和提高產品質量和生成量，從而帶來競爭優勢，提*率。比如：FLIR A310是一款固定安裝式紅外熱像儀。可應用于食品行業各種類型的監測工作中。

一說到無人機（簡稱UAV）大多數人會立即想到軍用飛機，但UAV不只服務于軍事用途。德國UAV制造商Coptersale.de公司就提供商用UAV，UAV上還搭載FLIR公司的Tau機芯。

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

Coptersale.de公司有兩個主要成員：Johannes Thor和Peter Plischka。“Peter負責設計直升機框架，他是真正的直升機狂熱者，不斷創造出新設計。”

Johannes Thor專業出身不是直升機建造行業。“開始，我是一名音響、視頻工程師，為德國廣播電臺WDR——Rockpalast的注冊交響樂團——做過一些紀錄片，還做過一些公司視頻。”

對直升機墜毀極為不滿

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

“開始進行直升機制造不久便與Peter Plischka取得了。我們決定開始生產并銷售能夠進行空中攝像的直升機，并努力使它們比現有直升機使用起來更簡單、更方便、且價格實惠。”

“有所作用而已”

Thor的公司取得了成功，訂單量*，比較穩定。面對這樣的成功，Thor對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公司的直升機的電子產品來自HiSystems GmbH公司。“我們不打算重新發明方向盤，而是堅持我們所擅長的方向。所以Peter Plischka繼續設計飛機框架，我設計視頻固定件，然后我們一起組裝并校準直升機。”他們直升機的一個創新之處在于點擊關閉系統時非常簡單，該關閉系統可用來粘貼并脫離單板電子計算機。

要求安裝熱像儀

然而，Thor不久后便意識到，可視圖像還遠遠不夠。“有客戶開始要求直升機安裝有熱像儀。有一個大學提出想用直升機進行絕緣檢查，尤其是用熱像儀進行屋頂絕緣檢查，這是我們收到的個要求，第二個要求來自愛爾蘭的搜索和救援協會，他們想要在森林中尋找走丟的人。收到這些要求時，我們便明白了未來的發展方向。”

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清晰圖像，圖像上的微小細節也能看清。但是，它們不僅能應用于*漆黑的狀況，白晝時間也能提供有價值的信息。熱對比很難掩飾，這意味著，熱像儀能夠很清楚地呈現那些想要隱藏或偽裝自己的人群。

與閉路電視攝像機不同，熱像儀不會因為太陽強光，也不會因為煙、霧，尤其是各種天氣狀況而無法探測到目標。

這些特點使熱像儀非常適用于進行安全和監視活動，適用于穿過火災時的煙霧尋找丟失人群及諸如挽救生命等其他領域。

FLIR Tau機芯：整合到UAV內部的選擇

客戶的要求迫使Thor尋找一種小型、輕型且能耗較低的優質熱像儀，后來找到了FLIR Tau紅外熱像儀機芯。根據Thor的解釋，選擇Tau紅外熱像儀理所應當。“Tau是目前市場上小、輕的一款熱像儀，且能耗極低，低于1瓦特，而其他直升機的發動機消耗350瓦特左右，與此相比，Tau熱像儀的能耗可以忽略不計。”

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

FLIR Tau紅外熱像儀機芯的兩種分辨率都對細微溫差高度敏感，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紅外熱像儀機芯包含免維護的非制冷氧化釩（VOx）焦平面陣列（FPA），陣能耗900毫瓦。Thor認為這樣的一個組合使其成為UAV的完美構件。“Tau熱像儀重量輕，能耗低，能夠支持長時間飛行，若與其他飛機相比，肯定是的*。”

即插即用

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

得益于Tau紅外熱像儀機芯，此架無人機用于夜間搜索走失人群十分有效。

為了增強FLIR Tau紅外熱像儀機芯的圖像質量，熱像儀有內置先進的數字圖像細節增強（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節處。在Thor看來，這種技術效果很好。“Tau紅外熱像儀可以識別細微的溫差，就算是小的細節處，也能在熱圖像上呈現出來。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熱像儀機芯有各種鏡頭，可以適用于各種應用領域。“如果要將熱像儀集成到UAV中，則需要找到遠距離和寬闊視場角之間的適當平衡點，這樣才能進行航拍。但是，如果視場角狹窄，熱像儀上便會呈現直升機的振動情況，所以要將振動納入考慮范圍。于是，我建議對于320×240的Tau機芯，客戶應當選擇19毫米的鏡頭，如果他們喜歡640×480的Tau紅外熱像儀，我會建議使用13毫米的鏡頭。因為我覺得鏡頭會增強Tau紅外熱像儀的性能。”

Coptersale.de公司提供兩種直升機：六旋翼直升機（有六葉旋翼）和八旋翼直升機（有八葉旋翼）。Thor表示，六旋翼直升機賣得。“六旋翼直升機與八旋翼直升機相比不那么穩定，但八旋翼直升機內含電動機較多，重量較重，所以飛行時間相對短20%。比如，這兩種直升機帶有同樣的負荷，即，FLIR Tau紅外熱像儀，那么六旋翼直升機可飛行15分鐘左右，而八旋翼直升機只能飛行12分鐘左右。”

容易駕駛

Thor表示，兩種直升機相對來說都容易駕駛。“其他直升機要求不斷校正才能使其處于控制當中，但我們的直升機不同，即使沒有收到指令，也會自動保持平衡。得益于GPS定位系統和高度計讀數，我們的直升機可以自動校正風的運動，從而保持在空中的同一位置。”

為實現平衡，單板電子計算機內還安裝有3臺陀螺儀傳感器和3臺加速傳感器，每個傳感器負責一根軸線。

無需控制

“我們的直升機無需進行人工校正，就可懸浮在空中同一位置。只要控制人員一停止控制，直升機就會根據GPS定位數據和內置高度計的讀數仍然停留在空中，在同一位置懸浮。如果按了回去按鈕，直升機便會回到起飛的地方。”

無憂模式

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

搜索范圍

對于搜索和援救行動，直升機也有一定的搜索范圍。“直升機使用GPS定位系統，停在之前決定的航點。這一特征使我們的直升機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公司的直升機則可面向更多的客戶。“近，本地也表示對我們安裝有熱像儀的直升機興趣濃厚。”

將熱像儀安裝在所期望的任何位置

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

Thor總結道：“Tau紅外熱像儀的確是我們直升機機載設備的完美組件，它大大提高了直升機的功能性，但幾乎不會影響飛行時間。”

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