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基于彩色CCD的摩擦焊温度场测量技术的研究

崔成勇  
【摘要】:摩擦焊是在轴向压力和扭矩作用下,利用焊接接触端面之间的相对运动及塑性流动所产生的热量使接触面及其附近区域达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形,然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法,具有焊接质量高、稳定可靠、焊件尺寸精度高、耗能低、生产效率高等优点。焊接界面的温度分布对于焊接质量有重要的影响,而CCD图像传感器能够有效的将物体表面发出的辐射能转化成像元阵列的信号强度,根据信号强度和辐射能的关系,可以获得物体表面的温度信息,并结合图像处理技术来达到测量温度的目的。 本文以摩擦焊接的温度场作为检测的对象,研究内容主要为以下几个方面: 在介绍摩擦焊接原理的基础上,针对热辐射的原理和彩色CCD的特点,选用比色法作为检测手段,论述了比色法的原理和温度的计算方法,并对可能产生误差的因素进行了分析。 对检测中常用的图像处理技术进行了总结,如图像的平滑滤波、图像分割等,并结合实例对不同的处理手段进行了比较和分析。 针对摩擦焊接的特点设计了一个非接触式的温度场检测系统。对系统的一些关键组成部分,如光学镜头、CCD摄像机及图像采集卡等的结构和性能参数进行详细的讨论,给出了所选产品的型号及其技术指标,并设计了测量系统的软件流程。 为提高测量精度,对测量过程中用到的参数进行了标定,并进行了数据的拟合,根据拟合结果对温度进行计算,与真实值进行了比较。同时,利用工件的图像,对测温理论进行了仿真。


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