激光熱處理作為一種材料表面高溫處理技術(shù),具有升溫速度快、溫度范圍寬的特點(diǎn),升溫速度可達(dá)10～4℃/s。傳統(tǒng)的接觸式測溫法無法滿足快速升溫的溫度場和升溫過程的測量需求,為滿足這一需求,本文設(shè)計(jì)一種非接觸式的基于圖像處理的紅外CCD測量材料表面溫度的方法。針對溫度測量范圍寬的問題,提出了分段測量的方法;針對升溫速度快,提出了計(jì)算機(jī)控制的快速自適應(yīng)曝光時(shí)間算法;為提高測量精度,對溫度-灰度曲線進(jìn)行了嚴(yán)格標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)證明該方法是一種低成本、高穩(wěn)定性、高精度、簡單有效的測溫方法,本研究為激光熱處理中材料表面溫度測量提供了切實(shí)可行的解決方案。

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【部分圖文】：

圖1 不同曝光時(shí)間下圖像灰度隨溫度變化關(guān)系

經(jīng)過不同參數(shù)組合下的多組標(biāo)定，曝光時(shí)間t為0.9ms、0.5ms、0.04ms滿足激光熱處理需要，同時(shí)滿足自適應(yīng)曝光時(shí)的快速計(jì)算，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，3種曝光時(shí)間可以覆蓋800℃～1450℃的溫度范圍，每個(gè)曝光時(shí)間可以對跨度200℃以上的溫度場進(jìn)行成像。令，將定標(biāo)數(shù)....

圖2 不同曝光時(shí)間下圖像灰度隨輻射亮度的變化關(guān)系

利用最小二乘法將定標(biāo)曲線進(jìn)行擬合，得到的t1=0.9ms、t2=0.5ms和t3=0.04ms時(shí)的CCD定標(biāo)函數(shù)為：R2可以表征該曲線擬合效果的好壞程度。當(dāng)確定系數(shù)越接近1，表示擬合效果越好。t1=1ms曲線的擬合確定系數(shù)為;t2=0.5ms曲線的擬合確定系數(shù)為;t3=....

圖3 快速自適應(yīng)曝光控制算法流程圖

實(shí)驗(yàn)樣品為T10鋼，激光輸出功率為1000W，掃描速度為20mm/s。為了安全性原則和測溫系統(tǒng)視場較小的綜合考慮，測溫系統(tǒng)放置在實(shí)驗(yàn)樣品的側(cè)上方處，物距D=1000mm，調(diào)整系統(tǒng)保持成像清晰度與實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)的一致性。測試現(xiàn)場場溫度為26.55℃，相對濕度為35.2%。在測測試....

圖4 升溫0.2 s時(shí)刻材料料表面溫度圖

實(shí)驗(yàn)中，激激光器掃描速速度為20mm/s,CCD曝曝光間隔隔為10ms，因此設(shè)置每秒秒曝光次數(shù)M=100，測量時(shí)間間為1s，從而而可得到1000組溫度場數(shù)數(shù)據(jù)。選取部分最高高溫度數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1和圖5所示示。圖5升升溫過程曲線

本文編號(hào)：4023100