一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置与方法与流程

文档序号:11106322阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置,包括热窗口片(1),其特征在于:由等离子体射流中单个飞行粒子发出的热辐射经热窗口片(1)后,依次通过带通滤波片(2)、相机镜头(3),成像到单彩色CCD相机(4)的芯片上,高温粒子自身的热辐射经过带通滤波片(2),将等离子体射流中高强度的等离子体自身及粒子表面蒸发的元素的线状光谱滤除后由相机镜头(3)聚焦到单彩色CCD相机(4)的芯片上,得到带通滤波片(2)波段范围的粒子的飞行轨迹,单彩色CCD相机(4)与第一计算机(5)连接,在线监测粒子参数。

2.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置,其特征在于:所述的带通滤波片(2)的带通波段的选择基于光谱分析方法得到,具体的选择方法是:

(1)聚焦光路的搭建:聚焦光路包括光阑(8),等离子体射流的强辐射光先经过光阑(8)后,再经过平凸透镜(9)的聚焦作用,耦合到光纤探头(11)中,光纤探头(11)由光纤转接板(10)固定;

(2)光谱采集装置的搭建:采用高分辨率的测量波段在可见光到近红外波段的光谱仪(12)作为光谱采集装置的分析仪器,利用光纤转接板(10)将光谱仪(12)和光纤探头(11)连接起来,第二计算机(13)作为光谱数据存储和显示装置;

(3)光谱的采集:YSZ和Al2O3两种不同的陶瓷粉末注入到喷枪(6)中,喷枪(6)在机器手的带动下沿着喷涂射流方向移动,光谱采集装置捕捉不同位置处的光谱图,第二计算机(13)显示并保存采集到的光谱图,通过第二计算机(13)中的光谱图的波段选择原则确定带通滤波片(2)的带通波段;

带通滤波片(2)的光谱图的波段的选择原则:

a.选择波段时,要避开等离子体自身及粒子表面蒸发的元素的线状光谱;

b.选择的波段范围要在可见光波段400-700nm范围内,同时尽可能靠近近红外波段;

c.选择单彩色CCD相机(4)芯片高量子效率值对应的光谱波段;

d.波段的半波带宽在50nm左右。

3.根据权利要求1所述的一种等离子喷涂中粒子飞行参数的在线测量装置的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)相机镜头(3)的调节:调节相机镜头(3)的焦距,聚焦到喷枪(6)的中心平面上;调节相机镜头(3)的光圈大小,使单个粒子轨迹能够在第一计算机(5)中显示出来;

(2)单彩色CCD相机(4)的调节:根据粒子在线监测界面显示的R和G通道强度大小和粒子飞行轨迹情况,调节单彩色CCD相机(4)的曝光时间;

(3)粒子轨迹图像处理:单彩色CCD相机(4)捕捉到飞行粒子轨迹图像后,需要提取有效粒子轨迹,图像处理的步骤是:

a.原始彩色RGB图像灰度化;

b.增强图像对比度;

c.灰度图像二值化;

d.分割图像;

e.图像中边界粒子轨迹的去除;

f.最小强度值法去除低信噪比和过聚焦的粒子轨迹;

g.去除重叠粒子轨迹,利用两种方法:

①最小宽度法:图像处理中,提取图像中单个粒子轨迹的最小值作为最小宽度法的基础,通过统计分析,去除宽度方向上重叠的粒子轨迹;

②长度阈值法:图像处理中,统计分析所有粒子轨迹长度的范围,去除长度方向上重叠的粒子轨迹;

(4)粒子参数在线显示:粒子轨迹图像处理后,得到单帧图像中有效的粒子轨迹,提取有效粒子轨迹上单个像素点的R和G通道强度值,利用R/G彩色式比色测温法得到单个像素点的温度值,对单个粒子轨迹上所有像素点的温度取平均得到平均温度;提取粒子轨迹的飞行方向的长度,结合曝光时间,求得单个粒子飞行的平均速度;根据粒子轨迹的宽度,求得单个粒子的直径大小。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1