等離子體弧圖像采集及溫度場(chǎng)研究.pdf

1、等離子體弧柔性成形(FFUPA)作為一種新的無(wú)模具加工工藝方法，在大型板件多品種小批量成形生產(chǎn)中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。弧柱的品質(zhì)對(duì)等離子體弧柔性成形的質(zhì)量和效率起著重要的作用，因此，對(duì)等離子體弧熱力學(xué)參數(shù)的診斷就顯得尤為重要。 本文使用光譜測(cè)溫法對(duì)等離子體弧熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行診斷。設(shè)計(jì)和構(gòu)建了等離子體弧圖像采集的診斷裝置。裝置由等離子體弧發(fā)生系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、控制和顯示系統(tǒng)三部分組成。對(duì)采集到的不同工作參數(shù)下等離子體弧數(shù)字圖像，進(jìn)行

2、了對(duì)比分析。 借助MATLAB軟件對(duì)獲得的等離子體弧數(shù)字圖像進(jìn)行了去除背景噪聲、濾波處理、形態(tài)特征增強(qiáng)等預(yù)處理，對(duì)任取圖像中具有代表性的某一行數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑和修正處理。提出了使用直線交點(diǎn)法確定弧柱邊緣的方法，并以弧柱兩邊緣的中心對(duì)應(yīng)的直線作為對(duì)稱軸。使用擬合精度較高的最小二乘擬合法求解Abel逆變換，計(jì)算了等離子體弧空間發(fā)射系數(shù)與弧柱半徑的關(guān)系。 在等離子體弧處于局部熱力學(xué)平衡(LTE)、光學(xué)薄、柱對(duì)稱和非均勻的假設(shè)條件下

3、，通過(guò)Abel逆變換將水平方向輻射強(qiáng)度信息轉(zhuǎn)換為徑向發(fā)射系數(shù)信息，用沙哈(SaM)方程計(jì)算了等離子體弧的原子數(shù)密度、配分函數(shù)，得出弧柱空間發(fā)射系數(shù)與溫度的關(guān)系。利用標(biāo)準(zhǔn)溫度法計(jì)算等離子體弧徑向溫度場(chǎng)的分布，進(jìn)而獲得弧柱軸向截面的溫度場(chǎng)分布。 結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)和構(gòu)建的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)能夠獲得清晰的等離子體弧圖像，設(shè)備簡(jiǎn)潔、可靠，并有較好的可操作性；通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)，改善了圖像質(zhì)量，提高了對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)了圖像灰度值的提取，獲得了