锻件温度与变形视觉传感试验研究(2)
3.3 计算比色温度 25
3.4 本章小结 29
4 数据误差分析及校正 30
4.1 比色测温的误差分析 30
4.2 对K值修正方法的研究 31
4.3 本章小结 35
5 锻件变形的测量原理与实验设计 37
5.1 双目视觉传感原理 37
5.2 双目测量板件尺寸的实验设计 38
5.3 本章小结 43
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
1 绪论
1.1 课题背景
制造业是我国经济的支柱产业，锻造作为制造业中重要的加工方法之一，对国民经济的发展起着至关重要的作用，也在国防建设和工业生产中占有重要的地位。
随着现代工业的日趋精密化，对传统的工件锻造的实时温度和尺寸变形的控制提出了更高的要求，传统的粗放型锻造已经不能满足人们获得性能良好、尺寸精确的锻件的需求。而锻造过曾劳动强度大、工作环境差等因素又制约了加工自动化的实现，如何实现锻件温度、变形的测量和反馈成了实现锻造自动化的关键。
近年来，基于CCD传感器、光纤传感器的锻造过程温度传感系统成为了国内外学者研究的热点。如何设计出合理的系统以及对测量误差的修正已成为主要的研究方向。
但是，对锻造过程中的实时变形的测量依旧进展不大，直至目前为止如何利用高温锻件自身热辐射，传感检测温度外形尺寸，检测工件温度，检测自由锻造过程工件尺寸和温度变化过程等问题没有得到解决；而且现有检测装置无论是对锻件外形尺寸还是对锻件温度的传感检测都只能单独工作，包括对锻件整体质量的控制方法均没有的到解决。如何客服现有技术存在的不足，已成为当今非接触式大型锻件视觉检测技术领域中亟待解决的重大难题[1]，因此对于这个项目的任何一点尝试都是有意义的。
1.2 锻件温度测量的基本方法
1.2.1 接触式测温方法
接触式测温法的理论基础是相互达到热平衡的物质具有相同的温度。这类方法的感温元件直接放到被测物体或温度场中，不受被测物体的热物性参数、黑度等因素的影响，具有使用方便、测量精确度相对较高、技术成熟、测温仪表价格相对较低、可靠性高等优点，工业现场中基本能够满足对测量精确度的要求。但是，缺点是由于感温元件与被测物质直接接触，需要与被测物体达到热平衡时才能准确测定温度，测量过程会受到被测物体特性与传热方式的影响，由于传热过程需要占用一定时间，导致这种方法的动态响应能力都不是很理想，很难及时反映温度的快速变化和温度脉冲，因而难以测到物体的真实温度。其次，难免会对被测物体的温度分布产生影响，导致测量不能真实反映实际情况。此外，当被测物质具有腐蚀性，在高温高压等恶劣条件下测量元件的使用期限就会大大缩短，测量精度也会相应降低，有些甚至都无法测量。
接触式测温仪表主要有：
(1) 电阻温度计[2]。它是利用导体的电阻随温度而变化的原理制成的，如铜、镍、铂电阻温度计和半导体温度计等，电阻温度计的确定度较高，但是只有高温铂电阻及高温半导体才能用十高温测量。
图1.1 热敏电阻
(2) 热电偶温度计[3]。它是用两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，当两个接点的温度不同时，接触处会产生电动势，经标定后可用来测量温度。热电偶能把温度信号转变成电信号，便于信号的远传、实现多点切换和接入自动控制系统，测温装置简单，易于操作及文护，测量时不必知道被测物的热力学参数及辐射性态，测温准确和重复性好等优点。因此，热电偶被广泛应用于工业生产和科研中。