锻件温度与变形视觉传感试验研究(7)
CCD比色测温时，由于减小由被测温物体的灰度变化带来的测温误差，相对于单色测温法测量精度有所提高，适用范围也扩大了。
2.3 系统结构组成
2.3.1 锻件比色测温系统结构组成
针对高温锻件的工作场合，我们对CCD比色测温系统提出了系统结构：双CCD比色测温系统如图2.2 和图2.3所示
图2.2 系统框图
图2.3 系统实物图
2.3.2 系统部件
2.3.2.1 滤光片的选择
要准确测量物体的真实温度就要采用比色测温法，比色测温法要求选择两个不同波长的窄带滤光片，它的选择好坏将影响比色测温系统的测量精度。
滤光片选用的原则：
① 波长必须在CCD摄像机光谱响应范围内，同时要避开可见光的影响；
② 空气中的H2O、CO2、CO等对红外辐射有强烈的吸收作用，例如水蒸气在红外波段的吸收带有0.94、1.13、1.38、1.87、2.7和6.3um； CO2在红外波段的吸收带有2.7、4.3和14.5um，因此选择工作波段必须避开这些吸收带。
③ 一般钢铁材料可近似地认为是灰体即黑度系数与波长无关，但实际上灰度系数是与波长有关的量，因此必须选择两个黑度系数近似相等的波长，才能保证测量精度。
④ 根据CCD摄像机的动态响应范围及A\D转换的位数（8位），要使得在两个波长下的目标热辐射功率之比保持在一定范围内。如比例很高，就会在一个波长下的CCD器件饱和，而另一个波长下的CCD器件接受很弱，使测量误差大大增加。但此比值又不应过小，这样又影响传感器的灵敏度。
本文实验中选用了三个不同波长的滤光片，分别是809.8nm、905nm和1062.7nm。滤光片的参数如表2.1所示
表2.1 滤光片的性能参数
波长 半波宽度 透过率
809.8nm
905nm
1062.7nm 9.6nm 89.6％
19.5nm 88.6％
10.3nm 85％
图2.4 滤光片
2.3.2 .2 CCD摄像机的选取
CCD器件的物理结构、工作过程和信号处理电路决定了彩色CCD摄像机的性能，不同应用场合对CCD摄像机的性能要求有不同的侧重点。一般来说，当用作光学探测器时，关心的是灵敏度和动态范围；而在几何测量中，主要要求CCD的分辨能力和均匀性。
本文实验中采用了两个型号的CCD摄像机。分别是北京微视新纪元科技有限公司研发生产的MVC-Ⅱ-MM型照相机和台湾敏通公司生产的MTV-1881EX型号摄像机。
图2.5 MVC-Ⅱ-MM型照相机
图2.6 MVC-Ⅱ-MM型摄像机的光谱响应曲线
图2.7 MTV-1881EX型号摄像机
图2.8 MTV-1881EX型号摄像机的光谱响应曲线
2.3.2.3 图像采集卡的选择
本文实验中的图像采集卡视频图像采集卡选用北京大恒公司的DH-CG400，性能指标如表2.2列出。
表2.2 DH-CG400主要性能指标
最高图像分辨率
图像数据范围
图像清晰度
视频输入带宽 PAL：768 576 24 BIT NTSC： 640 480 24 BIT
1-253或16-235
>400线
>4MHz
图2.9 DH-CG400图形采集卡
2.3.2.4 计算机
本实验采用的是南京理工大学的实验计算机。
图2.10 实验计算机
2.4 系统软件选用