[发明专利]一种温度场测量及焊接缺陷在线监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种温度场测量及焊接缺陷在线监测装置及监测方法，适用于工业生产及工业加工。包括顺序连接的辐射信息采集模块、三波段等比比色存储二分法信息处理模块、功能选择模块和显示模块；辐射信息采集模块包括CCD相机，CCD相机通过数据线连接有数据转化传输模块，数据转化传输模块对CCD相机采集到的图像进行读取，功能选择模块包括分别与三波段等比比色存储二分法信息处理模块输出端连接的实际光谱响应定标模块和光谱响应幅值智能识别模块；在无需知晓表面发射率信息条件下实现辐射温度场的快速反演，其步骤简单，使用方便，监测快捷，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种监测装置及监测方法，尤其适用于工业生产及工业加工的一种温度场测量及焊接缺陷在线监测装置及监测方法。

背景技术

温度作为描述物体冷热程度的物理量，是描述物体状态的重要参数之一。高温测量在航空、航天、科研实验、冶金及材料等领域中具有极重要的地位，其测量准确性对各类生产活动的进行有着重要影响。基于3CCD相机的彩色测温方法可以方便地实现温度场测量，但仍面临着发射率未知性和温度场快速反演两方面的问题。焊接是一种重要的加工手段，在制造业中广泛使用。无论是在机械制造、航天航空、水利水电、海洋钻探，还是在船舶制造、电子技术等领域，焊接都是其中的非常关键的一道工序。目前，在焊缝自动跟踪和焊接方面，机器人焊接的自动化和智能化程度有了很大的提高，但在焊接质量检测方面的自动化程度还有待进一步加强。传统的焊接质量检测主要包括焊缝尺寸测量和表面缺陷检测，大多是焊接后检测，即通过人工识别或者无损探伤、压力实验等方法识别缺陷，操作麻烦且覆盖范围有限。而焊接缺陷在线识别可以通过实时对采集到的数据分析处理，实现实时对焊接状态进行调整，对焊接缺陷及时补救，因此具有广阔的应用前景。

发明内容

针对上述技术的不足之处，提供一种温度场测量及焊接缺陷在线监测装置及监测方法，可以在无需知晓表面发射率信息条件下实现辐射温度场的快速反演；通过三波段辐射信息测量、三波段等比比色存储二分信息处理技术以及光谱响应幅值智能识别技术，能够实现焊接缺陷的识别。

为实现上述技术目的，本发明的温度场测量及焊接缺陷在线监测装置，包括顺序连接的辐射信息采集模块、三波段等比比色存储二分法信息处理模块、功能选择模块和显示模块；

其中辐射信息采集模块设置在焊接场景被测物附近，辐射信息采集模块包括CCD相机，CCD相机前端内设有镜头，镜头上通过遮光筒设有可拆卸的滤波片，CCD相机通过数据线连接有数据转化传输模块，数据转化传输模块对CCD相机采集到的图像进行读取，并将图像的三通道信号信息进行存储和传输，数据转化传输模块的输出端与三波段等比比色存储二分法信息处理模块的输入端连接；

功能选择模块包括分别与三波段等比比色存储二分法信息处理模块输出端连接的实际光谱响应定标模块和光谱响应幅值智能识别模块；

显示模块通过实际光谱响应定标模块发送的信息显示辐射温度场，通过光谱响应幅值智能识别模块发送信息显示焊缝可视图；

数据转化传输模块用以接收CCD相机拍摄的高温物体的图像进行数据读取，数据转化传输模块内置有OpenCV库的imread()函数用以提取图像数据中的三通道测量信号，能够将采集到的图像各像素点的信息并存储到数组中，还内置有Mat命令用以生成与CCD相机采集图像大小相同的两个数组分别作为灰度图和伪彩图的存储数组；

三波段等比比色存储二分法信息处理模块通过调用光谱响应定标数据中存储的实际光谱响应函数，从而对数据转化传输模块内的数据进行信号数据的三波段等比比色反演处理；

调用光谱响应定标数据模块用以存储实际光谱响应函数，以及发送显示辐射温度场；

光谱响应幅值智能识别模块为训练好的表征温度场算法，用以对光谱响应函数进行处理，利用处理后的光谱响应函数输出焊缝图像。

当进行辐射温场测量时无需在安装滤波片，当进行焊接缺陷识别时，必须安装滤波片。