基于红外热图像处理的真空绝热板在线检测系统的研究

摘要

本课题研究以福建省重大科技计划项目(项目编号为2010H6025)“真空隔热板在线微型测量组件的产业化”为背景,搭建了真空绝热板实验检测平台,设计出模块化、自动化、检测速度快的真空绝热板在线检测系统。通过对真空绝热板内置热辐射器件散热过程的红外热图像检测、处理和分析,给出真空绝热板隔热性能的参数评估。就此,本文主要研究内容如下:
　　 1、提出了采用埋入热辐射器件、能量由外部无损耦合并通过红外热辐射图像检测和分析的真空绝热板检测原理。通过ANSYS软件对埋入的热辐射器件散热过程进行仿真分析,验证了检测原理的准确性。完成了热辐射器件的能量无损耦合和红外热辐射图像检测与分析。
　　 2、通过设计检测耦合能量的采集转换、放大和滤波电路,并结合单片机的A/D采集和I/O控制功能,解决了无线能量耦合装置对埋入热辐射器件进行能量耦合的自动控制问题。
　　 3、基于红外热图像存在图像噪声和干扰区域的问题,通过高斯低通滤波、中值滤波等图像滤波以及基于阈值、松弛迭代法等图像分割算法的实验对比分析,设计了符合本项目的红外热图像处理算法。
　　 4、采用模块化设计方法,引入图像中值滤波、改进Otsu图像分割、图像灰度计算、最小二乘法的算法以及Visual C＃编程、LINQ to SQL的技术,实现了图像实时读取、图像处理、图像分析计算以及SQL Server数据库的软件设计,最终完成了真空绝热板在线检测系统的应用软件的开发。
　　 5、在实验平台上,通过对不同板内气压下的真空绝热板红外热图像检测、处理和分析计算,得到红外热图像灰度变化与真空绝热板内部气压的线性比例关系。最后通过精度校验实验,分析误差产生的因素以及提出减小误差的途径和方法。