CN108871583A - 一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，替代目前由人工手持测温计来回频繁在铝卷平面库对铝卷表面进行人工测温并手工记录数据的生产方式，采用基于热红外成像技术的方法对铝卷表面进行精准测温，能够为提高生产工艺提供可靠、强大的数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及铝卷表面温度测量领域，特别是一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法。
背景技术
目前铝行业通常采用人员手持测温枪对铝卷进行手工测温，或者在铝卷存放鞍座下安装接触式温度传感器的方式测量温度。前一种测温方式受人为因素影响，测温温度偏差较大，且无法做到高频次的温度采集，不易作为后续工艺改进的数据支撑。后一种测温方式监测设备成本高，且需要将线路密布于高温现场，导致设备故障率和维护率的升高。
铝卷温度的实际变化趋势数值是铝卷在下一个生产工艺中的重要参数，直接影响铝卷生产的成品率，以及不良品率，所以业内亟待需要一种非接触式的安全、准确的在线监测方式。传统中一般认为热感成像技术虽然能测出温度，但检测距离太远导致温度显示不准确。温度受角度、室温影响波动较大，不具备分析数据条件。尽管基于热感成像的测温技术具有许多优点，但由于主要受物体表面辐射率、环境特性、测温距离等因素影响，利用热感成像测温存在测量精度误差，影响了基于热感成像测温技术在铝精深加工行业的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，基于热红外成像技术对铝卷表面进行精准测温，能够为提高生产工艺提供可靠、强大的数据支撑。
本发明采用以下方案实现：一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将一个已知温度、合金的铝卷作为测试铝卷，将该已知温度设为标定值；
步骤S2：测得步骤S1中测试铝卷在温度标定值时的铝卷辐射量，并根据温度与辐射量的关系得到ε值，并将ε值设置到红外线热成像仪中；
步骤S3：重复步骤S1与步骤S2，测得多种不同合金铝卷的ε值，并将其设置到红外线热成像仪的参数设置表中；
步骤S4：利用红外线热成像仪测得测试铝卷的表面温度，并调节红外线热成像仪中的大气透过率参数，直至测得的表面温度与步骤S1中的温度的标定值一致，此时获得的大气透过率参数值就是当时环境下大气透过率的标定值，并获得此时环境的其他参数值；并将获得的参数值存储在计算机终端数据库中；
步骤S5：将红外线热成像仪的热感摄像头对着待测铝卷的平面库待测区域，调整焦距，并调整摄像头角度，使待测铝卷的平面库待测区域充满大部分成像屏幕；
步骤S6：对待测铝卷的平面库待测区域进行网格精细划分，得到待测区域网格，每个网格内像素灰度的平均值对应一个代表温度；
步骤S7：根据每天气温变化情况，将每天划分为3个时段，并根据每个时段的气温、湿度,从计算机终端数据库中选择该时段对应的大气透过率标定值；
步骤S8：将步骤S7获得的大气透过率标定值设置到红外线热成像仪的参数设置表中，进行热感成像，得到待测区域的表面成像灰度数据，然后输出至待测区域网格，通过计算每个网格的代表温度得到平面库温度，实现待测铝卷表面的热感成像测温。
进一步地，步骤S2中，温度与辐射量的关系为：
式中，T为物体温度，P(T)表示温度为T时的总辐射度，σ为玻耳兹曼常量，ε值的取值区间为0＜ε＜1。
进一步地，步骤S4中，所述其他参数值包括温度值、气压值。
进一步地，步骤S5中，所述摄像头角度不大于45°。
较佳的，所述摄像头角度小于等于30°。
进一步地，还包括步骤S8：将步骤S7测得的铝卷表面温度记录数据保存到数据库中，并以图像、图表形式展示数据。
较佳的，每两分钟测得一次待测铝卷温度的频率，并以图表形式进行展示。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明能够解决替代目前由人工手持测温计来回频繁在铝卷平面库对铝卷表面进行人工测温并手工记录数据的生产方式，基于热红外成像技术对铝卷表面进行精准测温，能够为提高生产工艺提供可靠、强大的数据支撑。
附图说明
图1为本发明实施例的方法概要示意图。
图2为本发明实施例的系统原理示意图。
图中，1为红外线热成像仪，2为平面库铝卷，3为铝卷鞍座，4为冷却风机，5为温度传感器，6为湿度传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1以及图2所示，本实施例提供了一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，图2中，1为红外线热成像仪，2为平面库铝卷，3为铝卷鞍座，4为冷却风机，5为温度传感器，6为湿度传感器。具体包括以下步骤：
步骤S1：将一个已知温度、合金的铝卷作为测试铝卷，将该已知温度设为标定值；
步骤S2：测得步骤S1中测试铝卷在温度标定值时的铝卷辐射量，并根据温度与辐射量的关系得到ε值，并将ε值设置到红外线热成像仪中；
步骤S3：重复步骤S1与步骤S2，测得多种不同合金铝卷的ε值，并将其设置到红外线热成像仪的参数设置表中；
步骤S4：利用红外线热成像仪测得测试铝卷的表面温度，并调节红外线热成像仪中的大气透过率参数，直至测得的表面温度与步骤S1中的温度的标定值一致，此时获得的大气透过率参数值就是当时环境下大气透过率的标定值，并获得此时环境的其他参数值；并将获得的参数值存储在计算机终端数据库中；
步骤S5：将红外线热成像仪的热感摄像头对着待测铝卷的平面库待测区域，调整焦距，并调整摄像头角度，使待测铝卷的平面库待测区域充满大部分成像屏幕；
步骤S6：对待测铝卷的平面库待测区域进行网格精细划分，得到待测区域网格，每个网格内像素灰度的平均值对应一个代表温度；
步骤S7：根据每天气温变化情况，将每天划分为3个时段，并根据每个时段的气温、湿度,从计算机终端数据库中选择该时段对应的大气透过率标定值；
步骤S8：将步骤S7获得的大气透过率标定值设置到红外线热成像仪的参数设置表中，进行热感成像，得到待测区域的表面成像灰度数据，然后输出至待测区域网格，通过计算每个网格的代表温度得到平面库温度，实现待测铝卷表面的热感成像测温。
在本实施例中，步骤S2中，温度与辐射量的关系为：
式中，T为物体温度，P(T)表示温度为T时的总辐射度，σ为玻耳兹曼常量，ε值的取值区间为0＜ε＜1。
在本实施例中，步骤S4中，所述其他参数值包括温度值、气压值。
在本实施例中，步骤S5中，所述摄像头角度不大于45°。
较佳的，在本实施例中，所述摄像头角度小于等于30°。
在本实施例中，还包括步骤S8：将步骤S7测得的铝卷表面温度记录数据保存到数据库中，并以图像、图表形式展示数据。
较佳的，在本实施例中，每两分钟测得一次待测铝卷温度的频率，并以图表形式进行展示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将一个已知温度、合金的铝卷作为测试铝卷，将该已知温度设为标定值；
步骤S2：测得步骤S1中测试铝卷在温度标定值时的铝卷辐射量，并根据温度与辐射量的关系得到ε值，并将ε值设置到红外线热成像仪中；
步骤S3：重复步骤S1与步骤S2，测得多种不同合金铝卷的ε值，并将其设置到红外线热成像仪的参数设置表中；
步骤S4：利用红外线热成像仪测得测试铝卷的表面温度，并调节红外线热成像仪中的大气透过率参数，直至测得的表面温度与步骤S1中的温度的标定值一致，此时获得的大气透过率参数值就是当时环境下大气透过率的标定值，并获得此时环境的其他参数值；并将获得的参数值存储在计算机终端数据库中；
步骤S5：将红外线热成像仪的热感摄像头对着待测铝卷的平面库待测区域，调整焦距，并调整摄像头角度，使待测铝卷的平面库待测区域充满大部分成像屏幕；
步骤S6：对待测铝卷的平面库待测区域进行网格精细划分，得到待测区域网格，每个网格内像素灰度的平均值对应一个代表温度；
步骤S7：根据每天气温变化情况，将每天划分为3个时段，并根据每个时段的气温、湿度,从计算机终端数据库中选择该时段对应的大气透过率标定值；
步骤S8：将步骤S7获得的大气透过率标定值设置到红外线热成像仪的参数设置表中，进行热感成像，得到待测区域的表面成像灰度数据，然后输出至待测区域网格，通过计算每个网格的代表温度得到平面库温度，实现待测铝卷表面的热感成像测温。
2.根据权利要求1所述的一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：步骤S2中，温度与辐射量的关系为：
式中，T为物体温度，P(T)表示温度为T时的总辐射度，σ为玻耳兹曼常量，ε值的取值区间为0＜ε＜1。
3.根据权利要求1所述的一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：步骤S4中，所述其他参数值包括温度值、气压值。
4.根据权利要求1所述的一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：步骤S5中，所述摄像头角度不大于45°。
5.根据权利要求4所述的一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：所述摄像头角度小于等于30°。
6.根据权利要求1所述的一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：还包括步骤S8：将步骤S7测得的铝卷表面温度记录数据保存到数据库中，并以图像、图表形式展示数据。
7.根据权利要求6所述的一种基于热红外成像技术的铝卷温度的精确测量方法，其特征在于：每两分钟测得一次待测铝卷温度的频率，并以图表形式进行展示。
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