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炉膛内空间温度场检测与显示系统的研究

王海燕  
【摘要】: 随着科学技术的发展,在冶金、机械、航天、航空、船舶等工业生产中,需要进行热处理的零件和工具日益增多。热处理炉是实现热处理工艺的重要设备。热处理炉温的测量与控制是热处理炉有效运行不可缺少的一部分。过去,对工件进行热处理时,虽有温度仪表指示控制温度,但测温仪表只能显示某一点处的温度,对于除此点之外的炉膛其他空间温度则无法显示并控制,而热处理工艺所需要的却是某一工作空间的温度,这就要求研制一个更完善的系统,来进行炉膛内部温度场的检测和图像显示。本课题就是基于这方面的迫切要求而开展的。 本论文中,首先,以高温箱式热处理电炉为研究对象,采用热电偶作为温度传感器,根据传热学、科学计算及可视化算法等相关知识合理布置热电偶。通过数据采集板卡进行数据采集并与计算机接口进行数据处理。然后,将处理后特殊点的温度数据依据Marching Cubes算法建立数学模型求取等温面上的点的坐标及各点的法向量等。最后,确定计算的三维坐标点的连接顺序和拓扑模型,利用OpenGL进行等温面的绘制、消隐和模式变换等工作。 实验检测表明,这种利用Marching Cubes算法对炉膛内空间温度场进行分段线性化处理的方法,在一定的精度范围内是有效的。炉膛内部温度场的图像显示使得对热处理炉膛内部温度场的分析更简单、直观,使我们更有效的对热处理炉的炉膛温度进行观测、控制,从而提高热处理工件的质量,具有较高的实用价值。


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