[发明专利]一种砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置，包括砂轮(2)，其特征在于，还包括固定在所述砂轮(2)待侧面上方的红外热像仪(1)，所述砂轮(2)待测面外侧上方12～18cm安装有一个红外辐射管(4)，所述红外热像仪(1)的焦距对准所述砂轮(2)待测面，所述红外热像仪(1)镜头中轴线到所述砂轮(2)圆心之间的连线与所述红外辐射管(4)几何中心到所述砂轮(2)圆心之间的连线互相垂直；所述红外辐射管(4)的反射罩(3)上设有温度传感器(5)，所述温度传感器(5)连接有控制电路，所述红外辐射管(4)与所述控制电路连接；所述红外热像仪(1)连接有计算机(7)。

2.根据权利要求1所述的砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置，其特征在于，所述控制电路包括电源和温度控制器，所述电源与所述温度控制器之间并联有电源指示灯、加热指示灯和蜂鸣器，所述电源指示灯、加热指示灯各并联有一个继电器，所述温度传感器与所述温度控制器连接，所述温度控制器连接有一个固态继电器，所述固态继电器两个输出端分别与所述红外辐射管(4)两端连接。

3.根据权利要求1所述的砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置，其特征在于，所述红外辐射管(4)距所述砂轮(2)待测面外侧15cm。

4.根据权利要求1或2所述的砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置，其特征在于，所述温度传感器(5)为热电偶。

5.根据权利要求2所述的砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置，其特征在于，所述固态继电器型号为SCR-40LA。

6.一种利用权利要求2所述的砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置检测砂轮堵塞面积的方法，使用短波红外辐射管对静态砂轮外表面快速加热，利用堵塞磨屑与砂轮材料对辐射能的吸收率不同和二者热特性差异，用红外热像仪拍摄砂轮受热区域的红外热像图片，导入计算机后分析出堵塞磨屑的分布状态，并计算出与堵塞面积相关的百分比值，其特征在于，该方法具体步骤为：

1)对砂轮进行整形和修锐，去除砂轮上已有的磨屑和杂物；

2)安装红外辐射管，使其距砂轮外圆表面12～18cm，安装红外热像仪，将所述红外热像仪焦距对准在砂轮外表面；

3)启动红外辐射管加热20～30秒，记下温度传感器温度值T₁，迅速将砂轮受热处调整至热像仪镜头下，拍摄砂轮未堵塞时的红外图像；

4)用砂轮磨削金属或合金材料，以磨削参数I磨除金属或合金材料体积为40～50cm³后，设定温度控制器温度阀值为T₁，当温度传感器检测到的温度超过T₁时停止加热，以保证此时砂轮表面加热温度与拍摄砂轮未堵塞红外图像时的加热温度相同，启动红外辐射管加热后拍摄砂轮堵塞红外图像；

5)重新修整砂轮，以磨削参数II磨除相同体积的金属或合金材料后拍摄砂轮堵塞红外图像，对比分析不同砂轮线速度磨削时砂轮的堵塞状态；

6)计算机读取热像仪存储卡上的文件，显示出红外热像的高对比度模式图片，导出温度矩阵文件，利用所述温度矩阵文件统计温度值的分布状况，绘制温度直方图；提取出红外热像图片的边缘，得到对应的灰度图像，灰度图像的背景和堵塞磨屑皆呈现为黑色，堵塞磨屑边缘呈现为白色；

7)获取堵塞磨屑中心至边缘的温度区间[Tm:Tn]和用遮光板截取的砂轮待测面方形区域内温度区间[Tx:Ty]，统计出两个温度区间内的像素数量P₁和P₂，计算出磨屑堵塞面积的比值K＝P₁/P₂。

7.根据权利要求5所述的检测砂轮堵塞面积的方法，其特征在于，所述步骤6)中，计算机用SmartView软件读取热像仪存储卡上的文件。

8.根据权利要求5所述的检测砂轮堵塞面积的方法，其特征在于，所述步骤6)中，将所述温度矩阵文件导入软件Matlab，统计温度值的分布状况，绘制温度直方图。

9.根据权利要求5所述的检测砂轮堵塞面积的方法，其特征在于，所述步骤6)中，利用Matlab软件边缘提取函数“colorgrad”提取出红外热像图片的边缘。

10.根据权利要求5所述的检测砂轮堵塞面积的方法，其特征在于，所述步骤7)中，用光标指示SmartView软件红外热像图界面，得到堵塞磨屑中心至边缘的温度区间[T_m:T_n]和截取区域内温度区间[T_x:T_y]，并用Matlab统计出两个温度区间内的像素数量P₁和P₂。