PDF《基于 MATLAB 热处理温度非接触式》

9 ] 实现实时测温的,该系统还具备图像实时存储与显示功能.

3 ?

1 图像实时监控模块设计 图像实时监控模块可以实时反映加热炉内物体的加热物态变化过程以及加热炉内的环境变化. 监控图 像在显示器中显示,在上位机前,即可全面掌握加热炉的工作情况和工件的加热程度,不仅有利于设备运 行状况监测,保障生产安全,而且能有效降低劳动强度,改善工作环境,更重要的是能确保精确测量被加 热工件的温度,以避免传统粗放的生产方式. 其程序流程如图2.

3 ?

2 数字图像实时采集与存储模块设计 数字图像实时采集与存储模块,其主要功能是根据生产实际情况,在工件加热的过程当中,拍摄工件 表面热辐射图像并保存,这一模块的功能是实现温度测量的基础. 实时信号采集与存储,为温度的实时测 量提供精确的动态数据,并且存储的图像为后续对加热炉内工作环境和被加热工件物态随温度的变化过程 的研究提供了数据支持. 其程序流程如图3. 图2 实时监控模块程序设计流程 图3 数字图像实时存储程序设计流程

3 第4期龚恒,等:基于 MAT L A B热处理温度非接触式测量系统设计研究

3 ?

3 图像实时处理模块设计 图像实时处理模块,是对实时采集的图像进行相关处理,得到与温度相关的特征值,该过程是实现温 度实时测量的关键,该模块的设计涉及到程序运行时间与图像采集间隔时间的设定,更重要的是,图像处 理方法的选择直接决定了特征值计算的精度和准确性,这直接影响着温度的测量,所以图像处理方法的选 择显得至关重要. 本文图像的处理方案是先对彩色图像进行三基色灰度均衡化处理以实现图像空域增强, 再对图像进行频域滤波处理以除去噪声[

1 0-1 1] . 具体程序流程如图4和图5. 图4 彩色图像直方图均衡化处理流程 图5 频域滤波处理流程

3 ?

4 实时温度测量与误差分析 实时温度与误差计算模块是在前三个模块的基础上,基于最小二乘法、 B P神经网络算法、插值等算法 来实现的. 该模块可以实现温度的动态测量,换言之,本测温系统一经标定,既可以用来测定被加热工件在 加热过程中任意时刻的温度,并进行误差的计算,结果一目了然,这为热处理温度的测量和控制提供了良 好的基础,有利于提高热处理的自动化程度和表面热处理温度的控制精度. 本文基于 MAT L A B软件平台, 运用 GU I编程[

1 2] 设计了一套温度软测量系统平台. 该平台包含两种模式:手动和自动,在手动模式下,工 作人员可输入任意时刻的图像从而得到对应的温度和误差,在自动模式下,该系统可以实时采集与存储图 像、实时处理图像、实时计算温度和误差,并将各环节的图像和数据以及对应的具体时间进行显示,具体 工作流程如图6. 表1 软件平台计算温度值与标定温度统计表 标定温度/ ℃ 高温回火温度段(

5 0 0~5

8 0 ℃)

5 0

0 5

2 0

5 4

0 5

6 0

5 8

0 淬火温度段(

8 4 0~9

0 0 ℃)

8 4

0 8

6 0

8 8

0 9

0 0 计算温度/℃

5 0

7 5

1 2

5 4

5 5

5 0

5 7

8 8

6 9

8 8

3 ?

7 8

8 5

9 0

3 计算误差/% +1 ?

4 -1 ?

5 +0 ?

9 3 -1 ?

7 9 -0 ?

3 4 +3 ?

4 5 +2 ?

7 6 +0 ?

5 7

0 ?

7 由表1可知,在该温度段计算误差都在3 ? 5%以内,满足工业使用要求,同时增加标定温度样本数量, 对实时温度计算算法进行优化也能进一步降低误差. 以在标定实验中的9