【技術實現步驟摘要】
本專利技術提供一種基于多溫段測量的輻射測溫系統及方法，屬于高溫材料輻射測溫。
技術介紹
1、在工業生產領域的應用中，對高溫材料表面溫度的測量至關重要，測溫系統的設置是十分必要的，現有測溫系統在針對高溫材料表面溫度的測量中存在諸多設計缺陷，目前使用的高溫輻射測溫系統主要存在以下問題：
2、1、測溫范圍較窄，不能實現多溫段溫度測量；
3、2、在使用時不能精確定位被測目標區域，導致測量結果不準確；
4、3、需要人工調節儀器進行測溫，測溫精度依賴于經驗判斷，測量誤差較大；
5、針對以上不足，需要對目前使用的輻射測溫系統結構及相應的測溫方法做出改進。
技術實現思路
1、本專利技術為了克服現有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種基于多溫段測量的輻射測溫系統硬件結構及測溫方法的改進。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，包括防護殼，所述防護殼內的前端位置安裝有衰減片切換裝置，所述防護殼內的中部位置安裝有對焦裝置，所述防護殼內的后端位置安裝有工控機；
3、所述衰減片切換裝置包括切換輪，所述切換輪上沿轉軸等距設置有多個孔洞，并在各孔洞中安裝有衰減程度不同的衰減片，所述切換輪的轉軸與設置在防護殼外側的切換步進電機的輸出軸相連；
4、所述對焦裝置包括工業鏡頭、工業相機、對焦步進電機、驅動齒輪、從動齒輪，所述工業鏡頭通過螺紋連接安裝在工業相機的前端，所述從動齒
5、所述對焦步進電機安裝在工業鏡頭的一側，所述驅動齒輪安裝在對焦步進電機的輸出軸上，所述驅動齒輪與從動齒輪嚙合后傳動連接；
6、所述防護殼的前端設置有能夠使被測目標圖像光線進入的視窗，所述工業鏡頭的安裝位置與視窗的中軸線重合，安裝的切換輪通過轉軸旋轉能夠將任一衰減片旋轉至視窗和工業鏡頭之間的位置，旋轉就位的衰減片能夠將整個視窗覆蓋；
7、所述工業相機的信號輸出端通過控制總線與工控機相連，使工業相機能夠將被測目標圖像信息傳輸至工控機；
8、所述工控機的信號輸出端通過導線分別與切換步進電機、對焦步進電機的控制端相連；
9、所述工控機還通過控制總線與防護殼外部設置的顯示屏相連。
10、在切換輪上安裝的各衰減片在旋轉至工作位置時，任一衰減片的中心點均能夠與視窗的中軸線重合。
11、各衰減片在切換輪上沿周長方向間隔安裝，安裝的第一個衰減片到最后一個衰減片的衰減程度沿安裝方向依次增大或減小。
12、衰減片安裝的數量具體為4個，各衰減片的衰減程度依次為20%、40%、60%、80%，每個衰減程度代表不同的測溫溫度范圍，即t1、t2、t3、t4溫度段，且溫度依次增加，通過控制工業相機的曝光時間，再次將每個衰減程度下的測溫范圍進行細化，即kn1、kn2、kn3、kn4溫度段。
13、所述工業相機的曝光時間依據被測目標的溫度進行設定，具體在各個測溫溫度范圍內，設定依次減少的曝光時間en1、en2、en3、en4，以對應相應的細化溫度段kn1、kn2、kn3、kn4。
14、所述工業鏡頭的外部還垂直安裝有隔檔支架板，所述對焦步進電機具體安裝在隔檔支架板的后端。
15、所述視窗的直徑與工業鏡頭的直徑相適應，所述視窗還內置有起到消除反光作用的偏光片。
16、所述防護殼具體為中空箱體，在防護殼的前后端分別通過螺栓安裝有前端蓋和后端蓋；
17、所述切換步進電機具體安裝在前端蓋上；
18、所述后端蓋上還設置有控制總線出口。
19、所述切換輪的中心位置還設置有與切換步進電機輸出軸連接的壓緊螺釘；
20、所述工業相機具體通過支座安裝在防護殼的底部；
21、在防護殼的外側壁上還設置有散熱條。
22、使用基于多溫段測量的輻射測溫系統進行測溫的方法，包括如下的測溫步驟：
23、s1：將測溫系統的視窗對準被測高溫目標，首先調節切換輪切換衰減程度為20%的衰減片，即將測溫溫度范圍選為t1，將工業相機曝光時間選為en1；
24、s2：控制對焦步進電機對工業相機進行對焦操作，當顯示屏上顯示的被測目標對焦清晰時，控制工業相機以不同的曝光時間采集高溫目標圖像；
25、s3：控制工控機對步驟s2中工業相機采集的高溫目標圖像進行提取，對圖像進行去噪處理后，求取目標圖像rgb各個分量的均值；
26、s4：判斷被測目標溫度是否處于t1溫度段：
27、若被測物溫度高于t1測溫范圍內的溫度，則由衰減片切換裝置控制衰減程度更強的衰減片旋轉至工作位置；
28、若被測物目標溫度下降，則衰減片切換裝置控制衰減程度更弱的衰減片旋轉至工作位置，直至被測目標溫度處于某一溫度段tn；
29、s5：當目標處于某一溫度段tn時，控制工業相機以en2的曝光時間拍攝被測目標圖像，判斷圖像r通道分量值是否處于40-215之間：
30、若r通道分量小于40，被測目標的圖像在顯示屏上處于欠飽和的狀態，則切換曝光時間為en1；
31、若r通道分量大于215，被測目標的圖像在顯示屏上處于過飽和的狀態，則切換曝光時間為en3，避免被測目標圖像過飽和；
32、s6：設定工業相機輸出的圖像像素r、g、b的分量值與被測目標的溫度存在對應關系，其對應關系為f，則r、g、b的分量值與被測物溫度t對應關系的表達式為：
33、t= f(r,g,b)；
34、依據上式r/(g·b)與被測目標溫度t之間組成的三次多項式映射關系，通過工控機內置的程序計算被測目標的溫度；
35、s7：工控機將計算得到的目標溫度數據經過控制總線傳輸至顯示屏顯示。
36、本專利技術相對于現有技術具備的有益效果為：本專利技術為克服現有測溫系統測溫范圍較窄、不能精確定位被測目標區域和誤差大的問題，提供了一種多溫段高精度測溫系統及測溫方法，通過在防護殼的前端設置有使被測目標輻射光線進入的視窗，設置工業鏡頭與視窗的中軸線重合，安裝的任一衰減片均能夠在切換輪的帶動下轉至與視窗和工業鏡頭之間的位置并將視窗覆蓋；使用時，工業相機將被測目標圖像信息傳輸至工控機，工控機控制對焦步進電機實現工業相機的對焦，并控制切換步進電機進行衰減片的切換，實現對被測目標更寬范圍的溫度測量；本專利技術能夠實現對被測目標多溫段測量、精確定位被測目標區域溫度、有效降低人為經驗判斷所帶來的測溫誤差。
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1.一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，包括防護殼（4），其特征在于：所述防護殼（4）內的前端位置安裝有衰減片切換裝置，所述防護殼（4）內的中部位置安裝有對焦裝置，所述防護殼（4）內的后端位置安裝有工控機（3）；
2.根據權利要求1所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：在切換輪（101）上安裝的各衰減片（103）在旋轉至工作位置時，任一衰減片（103）的中心點均能夠與視窗（401）的中軸線重合。
3.根據權利要求2所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：各衰減片（103）在切換輪（101）上沿周長方向間隔安裝，安裝的第一個衰減片（103）到最后一個衰減片（103）的衰減程度沿安裝方向依次增大或減小。
4.根據權利要求3所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：衰減片（103）安裝的數量具體為4個，各衰減片（103）的衰減程度依次為20%、40%、60%、80%，每個衰減程度代表不同的測溫溫度范圍，即T1、T2、T3、T4溫度段，且溫度依次增加，通過控制工業相機（202）的曝光時間，再次將每個衰減程度下的測溫范圍
5.根據權利要求4所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：所述工業相機（202）的曝光時間依據被測目標的溫度進行設定，具體在各個測溫溫度范圍內，設定依次減少的曝光時間En1、En2、En3、En4，以對應相應的細化溫度段Kn1、Kn2、Kn3、Kn4。
6.根據權利要求1所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：所述工業鏡頭（201）的外部還垂直安裝有隔檔支架板（402），所述對焦步進電機（203）具體安裝在隔檔支架板（402）的后端。
7.根據權利要求1所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：所述視窗（401）的直徑與工業鏡頭（201）的直徑相適應，所述視窗（401）還內置有起到消除反光作用的偏光片（6）。
8.根據權利要求1所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：所述防護殼（4）具體為中空箱體，在防護殼（4）的前后端分別通過螺栓安裝有前端蓋（403）和后端蓋（404）；
9.根據權利要求1所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：所述切換輪（101）的中心位置還設置有與切換步進電機（102）輸出軸連接的壓緊螺釘（7）；
10.使用如權利要求5所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統進行測溫的方法，其特征在于：包括如下的測溫步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，包括防護殼（4），其特征在于：所述防護殼（4）內的前端位置安裝有衰減片切換裝置，所述防護殼（4）內的中部位置安裝有對焦裝置，所述防護殼（4）內的后端位置安裝有工控機（3）；
2.根據權利要求1所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：在切換輪（101）上安裝的各衰減片（103）在旋轉至工作位置時，任一衰減片（103）的中心點均能夠與視窗（401）的中軸線重合。
3.根據權利要求2所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：各衰減片（103）在切換輪（101）上沿周長方向間隔安裝，安裝的第一個衰減片（103）到最后一個衰減片（103）的衰減程度沿安裝方向依次增大或減小。
4.根據權利要求3所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫系統，其特征在于：衰減片（103）安裝的數量具體為4個，各衰減片（103）的衰減程度依次為20%、40%、60%、80%，每個衰減程度代表不同的測溫溫度范圍，即t1、t2、t3、t4溫度段，且溫度依次增加，通過控制工業相機（202）的曝光時間，再次將每個衰減程度下的測溫范圍進行細化，即kn1、kn2、kn3、kn4溫度段。
5.根據權利要求4所述的一種基于多溫段測量的輻射測溫...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王福杰，安豹，陸輝山，孫偉，閆宏偉，郭彥青，
申請(專利權)人：中北大學，
類型：發明
國別省市：
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