机器视觉瞄准多光谱测温系统

论文摘要

随着国防科技的飞速发展,特种火工品的水准也在不断提高,燃烧温度的测定是火工品性能评价的重要环节,对新型产品研发具有很强的指向性。针对火工品的高温检测,提出一种基于光纤光谱仪的成像式多光谱测温系统,使用光谱仪在400~1700nm波段以小视场采集目标点的辐射光谱,辅以CCD瞄准并实时显示目标整体温场,实现目标温度的精确测量。本文首先以热辐射概念引入辐射测温理论,进而对比分析多种辐射测温方法,奠定课题研究的理论基础;根据火工品燃烧的特殊性,制定了多光谱测温系统总体设计方案,并对核心器件进行选型;设计了宽光谱成像的反远距物镜与分光耦合装置,使测温目标能够在光纤端面与CCD感光芯片处同时成像,满足小视场与视觉对准;借助高温黑体炉对多光谱测温系统进行标定,求取自身光谱响应函数以校正辐射信息,从而确保系统测量精度,随之建立了CCD色度值与温度的对应关系,使测温系统在观瞄中直接通过像素值获取温度分布信息。采用温度可达2500℃的钨丝灯作为等效替代目标实验,对系统进行高温测量实验。通过使用点温仪同时测温并对比结果,测量误差在2%以内,满足系统设计指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究目的和意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 主要研究内容
•   1.4 性能指标要求
• 第2章 多光谱测温理论
•   2.1 辐射测温基本概念
•   2.2 黑体辐射理论
•   2.3 辐射测温方法
• 第3章 多光谱测温系统总体设计
•   3.1 系统需求分析
•   3.2 系统组成
•     3.2.1 光学接收系统
•     3.2.2 传光光纤
•     3.2.3 光栅光谱仪
•     3.2.4 观瞄CCD相机
• 第4章 光机系统设计
•   4.1 光学系统设计
•     4.1.1 镜头初始结构选择与计算
•     4.1.2 光学系统优化设计
•     4.1.3 光学系统像质评价
•   4.2 总体结构设计
•     4.2.1 镜头结构设计
•     4.2.2 压圈设计
•     4.2.3 分光耦合结构设计
•     4.2.4 光纤接口设计
• 第5章 黑体标定与二维温场测量
•   5.1 高温黑体标定
•     5.1.1 多光谱测温标定原理
•     5.1.2 高温黑体标定实验
•     5.1.3 实验结果
•   5.2 二维温场测量实验
•     5.2.1 CCD标定原理
•     5.2.2 蜡烛的二维温场测量实验
• 第6章 高温测量实验验证
•   6.1 实验内容及步骤
•   6.2 数据处理流程
•   6.3 实验结果
• 第7章 总结与展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
• 参考文献
• 附录 A 多光谱测温系统样机
• 附录 B 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘斯尧

导师: 孙艳军

关键词: 多光谱测温,光纤光谱仪,反远距物镜,视觉对准,标定

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 长春理工大学

分类号: TP391.41;O551.2

总页数: 61

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