一種監測離子氮化爐工件溫度的方法和裝置製造方法
2023-05-15 11:18:11 2
一種監測離子氮化爐工件溫度的方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種監測離子氮化爐工件溫度的方法和裝置，屬於離子氮化爐【技術領域】。所述方法包括：每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像；當所述工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當所述工件的圖像的至少一個所述顏色特徵值與所述非工件的圖像的對應的所述顏色特徵值之差大於所述設定閾值時，確定所述工件的溫度達到設定溫度，所述顏色特徵值包括紅色R值、綠色G值、藍色B值。本發明通過提高了對工件溫度監測的準確性。
【專利說明】一種監測離子氮化爐工件溫度的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及離子氮化爐【技術領域】，特別涉及一種監測離子氮化爐工件溫度的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]離子氮化爐是在真空容器中使含氮稀薄氣體在直流電場中電離，並採用產生的正離子轟擊金屬零件表面形成氮化層，以達到表面硬化的設備。
[0003]由於離子氮化時，工件表面的溫度直接影響氮化層質量和氮化周期，因此溫度是離子氮化過程中的重要參數之一，需要對離子氮化爐中工件表面的溫度進行監測。目前一般通過熱電偶直接接觸處於陰極電位的工件來監測工件表面的溫度。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]由於熱電偶測溫屬於接觸式測溫，測溫過程中存在熱交換，對離子氮化爐內的溫度場分布有影響，因此測量精度存在誤差。而且，離子氮化爐內的溫度場是不均勻的、溫度場的溫度一般比工件的溫度低、工件的不同部位之間也存在溫差等因素也會造成熱電偶對工件溫度監測得不準確。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術對離子氮化爐工件溫度監測不準確的問題，本發明實施例提供了一種監測離子氮化爐工件溫度的方法和裝置。所述技術方案如下:
[0007]一方面，本發明實施例提供了一種監測離子氮化爐工件溫度的方法，所述方法包括:
[0008]每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像；
[0009]當所述工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當所述工件的圖像的至少一個所述顏色特徵值與所述非工件的圖像的對應的所述顏色特徵值之差大於所述設定閾值時，確定所述工件的溫度達到設定溫度，所述顏色特徵值包括紅色R值、綠色G值、藍色B值。
[0010]在本發明一種可能的實現方式中，所述設定溫度為所述工件在升溫過程中開始輻射出可見光的溫度。
[0011]可選地，所述設定閾值為15-20。
[0012]在本發明另一種可能的實現方式中，所述每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，包括:
[0013]獲取熱電偶的測量溫度，所述測量溫度為所述熱電偶測量所述工件得到的溫度；
[0014]在所述測量溫度達到設定範圍之後，每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述設定範圍為所述設定溫度的50% -85%。
[0015]在本發明又一種可能的實現方式中，所述方法還包括:
[0016]輸出指示信號，所述指示信號用於指示所述工件的溫度達到設定溫度。
[0017]另一方面，本發明實施例提供了一種監測離子氮化爐工件溫度的裝置，所述裝置包括:
[0018]獲取模塊，用於每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像；
[0019]確定模塊，用於當所述工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當所述工件的圖像的至少一個所述顏色特徵值與所述非工件的圖像的對應的所述顏色特徵值之差大於所述設定閾值時，確定所述工件的溫度達到設定溫度，所述顏色特徵值包括紅色R值、綠色G值、藍色B值。
[0020]在本實施例一種可能的實現方式中，所述設定溫度為所述工件在升溫過程中開始輻射出可見光的溫度。
[0021]可選地，所述設定閾值為15-20。
[0022]在本實施例另一種可能的實現方式中，所述獲取模塊用於，
[0023]獲取熱電偶的測量溫度，所述測量溫度為所述熱電偶測量所述工件得到的溫度；
[0024]在所述測量溫度達到設定範圍之後，每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述設定範圍為所述設定溫度的50% -85%。
[0025]可選地，所述裝置還包括:
[0026]輸出模塊，用於輸出指示信號，所述指示信號用於指示所述工件的溫度達到設定溫度。
[0027]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0028]通過每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像，並當工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當工件的圖像的至少一個顏色特徵值與非工件的圖像的對應的顏色特徵值之差大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括R值、G值、B值，直接根據圖像顏色特徵值的變化情況確定溫度，可以避免受到離子氮化爐內的溫度場分布等的影響，提高了對工件溫度監測的準確性。而且，可以利用確定工件的溫度達到設定溫度，將熱電偶等測溫設備的測量溫度校正為設定溫度，提高熱電偶等測溫設備的測量準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本發明實施例一提供的一種監測離子氮化爐工件溫度的方法的流程圖；
[0031]圖2是本發明實施例一提供的熱電偶測量工件溫度的電路圖；
[0032]圖3是本發明實施例二提供的一種監測離子氮化爐工件溫度的方法的流程圖；
[0033]圖4是本發明實施例三提供的一種監測離子氮化爐工件溫度的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0035]實施例一
[0036]本發明實施例提供了一種監測離子氮化爐工件溫度的方法，本實施例只根據工件的圖像確定溫度，參見圖1，該方法包括:
[0037]步驟101:每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像。
[0038]在本實施例的一種實現方式中，該步驟101可以包括:
[0039]獲取熱電偶的測量溫度，測量溫度為熱電偶測量工件得到的溫度；
[0040]在測量溫度達到設定範圍之後，每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，設定範圍為設定溫度的50% -85%。
[0041]具體地，設定範圍可以為260°C -450°C (詳見步驟102中關於設定溫度的說明)。
[0042]可以理解地，從測量溫度達到設定溫度的50% -85%才開始獲取圖像，可以避免在進行確定工件的溫度的前期獲取不必要的圖像，大大節省了資源。
[0043]可選地，設定的時間可以為30-60s。實驗證明，設定的時間為30-60s時，既考慮到工件溫度每變化l°c的時間有點長，也考慮需要確定工件達到設定溫度的臨界點，可以在實現準確確定工件達到設定溫度的臨界點的同時，避免了頻繁獲取圖像造成的資源浪費。
[0044]在實際應用中，用戶也可以根據溫度變化的快慢調整設定的時間。當溫度變化速度慢時，延長設定的時間；當溫度變化速度快時，縮短設定的時間。具體地，用戶將調整的時間輸入裝置，裝置接收用戶輸入的時間，將該時間作為設定的時間進行圖像的獲取。
[0045]需要說明的是，由於離子氮化爐在工作時會產生輝光放電，產生的輝光可能會對確定圖像的顏色特徵值造成幹擾，因此在具體實現中，可以先停止離子氮化爐的工作，再執行步驟101。
[0046]步驟102:當工件的圖像的至少一個顏色值大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括紅色(Red，簡稱R)值、綠色(Green，簡稱G)值、藍色(Blue，簡稱B)值。
[0047]具體地，設定溫度可以為工件在升溫過程中開始輻射出可見光的溫度。
[0048]更具體地，設定溫度可以為520°C。
[0049]實踐證明，工件在離子氮化爐中可承受的最大溫度一般在500-600°C之間，如果工件的溫度超過這個最大溫度將會由於損壞而報廢。因此在工件溫度達到500°C之後，需要準確確定工件的溫度。
[0050]研宄發現，物體在不同的溫度會輻射出不同頻率的光。實驗證明，工件在低於520°C時輻射出的是不可見光，在達到520°C時開始輻射出可見光。由於在工件輻射出可見光時，工件的圖像中像素的R值、G值、B值是隨著工件輻射出的可見光的頻率變化的，並且在工件從不輻射出可見光到開始輻射出可見光(520°C )，工件的圖像中像素的R值、G值、B值會出現突變。也就是說，在離子氮化的過程中，溫度從室溫(一般不會超過50°C)開始逐漸升高到520°C之前，工件的圖像中像素的R值、G值、B值基本上沒有變化，一旦工件某個部位的溫度達到520°C，則該部位的圖像中像素的R值、G值、B值會出現突變，因此利用這個突變確定工件溫度達到520°C。
[0051]可選地，設定閾值可以為15-20。
[0052]在本實施例的一種實現方式中，該步驟102可以包括:
[0053]在每次獲取離子氮化爐內的圖像之後，確定工件的圖像的R值、G值、B值；
[0054]當工件的圖像的R值、G值、或者B值大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度。
[0055]具體地，確定工件的圖像的R值、G值、B值，可以包括:
[0056]獲取工件的圖像中各個像素的R值、G值、B值；
[0057]計算所有像素的R值的平均值、G值的平均值、B值的平均值；
[0058]將計算出的R值的平均值作為工件的圖像的R值，計算出的G值的平均值作為工件的圖像的G值，計算出的B值的平均值作為工件的圖像的B值。
[0059]在實際應用中，可以根據用戶輸入的圖像的坐標從獲取的離子氮化爐內的圖像中確定出工件的圖像，進而從工件的圖像中確定R值、G值、B值。
[0060]另外，由於離子氮化爐上一般設有觀察孔，因此可以通過在該觀察孔設置攝像頭進行圖像的獲取。具體地，當裝置包括攝像頭時，攝像頭可以設置在觀察孔處獲取離子氮化爐內的圖像；當裝置不包括攝像頭時，可以通過通用串行總線(Universal Serial Bus，簡稱USB)或者網絡接口(有線網絡接口或無線網絡接口 )從設置在觀察孔處的攝像頭獲取圖像。
[0061]在實際應用中，當工件體積較大時，用戶可以將工件的圖像分成若干區域，分別針對各個區域確定顏色特徵值和與設定閾值比較，當至少一個區域的至少一個顏色特徵值大於設定閾值，則確定工件的溫度達到設定溫度。
[0062]也可以先將工件的圖像分成若干區域，然後根據經驗從若干區域中選取部分區域分別確定顏色特徵值和與設定閾值比較，當至少一個區域的至少一個顏色特徵值大於設定閾值，則確定工件的溫度達到設定溫度。
[0063]步驟103:輸出指示信號，指示信號用於指示工件的溫度達到設定溫度。該步驟103為可選步驟。
[0064]在實際應用中，可以設置報警裝置，當確定工件的溫度達到設定溫度時，根據指示信號發出告警，由離子氮化爐的監測人員人為調整測溫設備，使測溫設備輸出的測量溫度為設定溫度，也可以設置發送裝置，當確定工件的溫度達到設定溫度時，根據指示信號向測溫設備發出溫度控制信號，測溫設備根據該溫度控制信號進行自行調整，使輸出的測量溫度為設定溫度。
[0065]在測溫設備人為調整或者自行調整之後，測溫設備會記錄將測出的測量溫度調整與設定溫度之間的差值，每當測出的測量溫度更新時，將測出的測量溫度加上該差值之後輸出。利用工件的圖像中像素的R值、G值、B值的突變對測溫設備的測量溫度進行校正，將測量溫度(如450°C )校正為準確的520°C，從而在工件溫度達到520°C之後提高了測量工件的溫度的準確性，避免工件由於溫度過高而損壞。
[0066]具體地，測溫設備可以為熱電偶。
[0067]更具體地，參見圖2，熱電偶由兩個熱電極A、B組成，熱電極A、B分別為兩種不同的金屬或合金。熱電極A的一端和熱電極B的一端焊接在一起形成接點1，接點I為測量端(也可以稱為工作端或熱端)；熱電極A的另一端和熱電極B的另一端均為接點2，接點2為參考端(也可以稱為自由端或冷端)。測量時，熱電偶的測量端置於被測溫度場中，參考端置於某一已知溫度場(通常為(TC)中，熱電極A的另一端和熱電極B的另一端分別通過連接導線與測量儀表相連。由於熱電偶兩端所處的溫度不同，因此整個電路中有電動勢產生，用測量儀表測得電動勢的數值後，即可確定工件的溫度。
[0068]本發明實施例通過每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，當工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括R值、G值、B值，直接根據圖像顏色特徵值的變化情況確定溫度，可以避免受到離子氮化爐內的溫度場分布等的影響，提高了對工件溫度監測的準確性。而且，可以利用確定工件的溫度達到設定溫度，將熱電偶等測溫設備的測量溫度校正為設定溫度，提高熱電偶等測溫設備的測量準確性。
[0069]實施例二
[0070]本發明實施例提供了一種監測離子氮化爐工件溫度的方法，本實施例根據工件的圖像和非工件的圖像確定溫度，參見圖3，該方法包括:
[0071]步驟201:每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像和非工件的圖像。
[0072]在具體實現中，可以根據用戶輸入的工件在離子氮化爐內的圖像中的坐標，確定工件的圖像；根據非工件在離子氮化爐內的圖像中的坐標，確定非工件的圖像。
[0073]具體地，獲取離子氮化爐內的圖像可以與步驟101相同，在此不再詳述。
[0074]需要說明的是，本實施例同時獲取了工件的圖像和非工件的圖像，由於工件的圖像和非工件的圖像都受到了輝光的影響，因此可以利用工件的圖像與非工件的圖像之差消除輝光的影響，避免先停止離子氮化爐的工作再獲取圖像的麻煩。
[0075]步驟202:當工件的圖像的至少一個顏色特徵值與非工件的圖像的對應的顏色特徵值之差大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括R值、G值、B值。
[0076]在本實施例的一種實現方式中，該步驟202可以包括:
[0077]在每次獲取離子氮化爐內的圖像之後，確定工件的圖像的R值、G值、B值和非工件的圖像的R值、G值、B值；
[0078]當工件的圖像的R值與非工件圖像的R值之差、工件的圖像的G值與非工件圖像的G值之差、或者工件的圖像的B值與非工件圖像的B值之差大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度。
[0079]具體地，確定工件的圖像的R值、G值、B值，確定非工件圖像的R值、B值、G值可以與實施例一中確定工件的圖像的R值、G值、B值相同，在此不再詳述。
[0080]步驟203:輸出指示信號，指示信號用於指示工件的溫度達到設定溫度。該步驟203為可選步驟。
[0081]具體地，該步驟203可以與實施例一中的步驟103相同，在此不再詳述。
[0082]本發明實施例通過每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像和非工件的圖像，當工件的圖像的至少一個顏色特徵值與非工件的圖像的對應的顏色特徵值之差大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括R值、G值、B值，直接根據圖像顏色特徵值的變化情況確定溫度，可以避免受到離子氮化爐內的溫度場分布等的影響，提高了對工件溫度監測的準確性。而且，可以利用確定工件的溫度達到設定溫度，將熱電偶等測溫設備的測量溫度校正為設定溫度，提高熱電偶等測溫設備的測量準確性。
[0083]實施例三
[0084]本發明實施例提供了一種監測離子氮化爐工件溫度的裝置，用於實現實施例一或實施例二提供的監測離子氮化爐工件溫度的方法，參見圖4，該裝置包括:
[0085]獲取模塊301，用於每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像；
[0086]確定模塊302，用於當工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當工件的圖像的至少一個顏色特徵值與非工件的圖像的對應的顏色特徵值之差大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括R值、G值、B值。
[0087]在本實施例的一種實現方式中，設定溫度可以為工件在升溫過程中開始輻射出可見光的溫度。
[0088]可選地，設定閾值可以為15-20。
[0089]在本實施例的另一種實現方式中，獲取模塊301可以用於，
[0090]獲取熱電偶的測量溫度，測量溫度為熱電偶測量工件得到的溫度；
[0091]在測量溫度達到設定範圍之後，每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，設定範圍為設定溫度的50% -85%。
[0092]在本實施例的又一種實現方式中，該裝置還可以包括:
[0093]輸出模塊303，用於輸出指示信號，指示信號用於指示工件的溫度達到設定溫度。
[0094]本發明實施例通過每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像，並當工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當工件的圖像的至少一個顏色特徵值與非工件的圖像的對應的顏色特徵值之差大於設定閾值時，確定工件的溫度達到設定溫度，顏色特徵值包括R值、G值、B值，直接根據圖像顏色特徵值的變化情況確定溫度，可以避免受到離子氮化爐內的溫度場分布等的影響，提高了對工件溫度監測的準確性。而且，可以利用確定工件的溫度達到設定溫度，將熱電偶等測溫設備的測量溫度校正為設定溫度，提高熱電偶等測溫設備的測量準確性。
[0095]需要說明的是:上述實施例提供的監測離子氮化爐工件溫度的裝置在監測離子氮化爐工件溫度時，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的監測離子氮化爐工件溫度的裝置與監測離子氮化爐工件溫度的方法實施例屬於同一構思，其具體實現過程詳見方法實施例，這裡不再贅述。
[0096]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
[0097]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種監測離子氮化爐工件溫度的方法，其特徵在於，所述方法包括: 每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像； 當所述工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當所述工件的圖像的至少一個所述顏色特徵值與所述非工件的圖像的對應的所述顏色特徵值之差大於所述設定閾值時，確定所述工件的溫度達到設定溫度，所述顏色特徵值包括紅色R值、綠色G值、藍色B值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述設定溫度為所述工件在升溫過程中開始輻射出可見光的溫度。
3.根據權利要求2所述的方法，所述設定閾值為15-20。
4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，所述每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，包括: 獲取熱電偶的測量溫度，所述測量溫度為所述熱電偶測量所述工件得到的溫度； 在所述測量溫度達到設定範圍之後，每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述設定範圍為所述設定溫度的50% -85%。
5.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 輸出指示信號，所述指示信號用於指示所述工件的溫度達到設定溫度。
6.一種監測離子氮化爐工件溫度的裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 獲取模塊，用於每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述離子氮化爐內的圖像包括工件的圖像，或者，工件的圖像和非工件的圖像； 確定模塊，用於當所述工件的圖像的至少一個顏色特徵值大於設定閾值時，或者，當所述工件的圖像的至少一個所述顏色特徵值與所述非工件的圖像的對應的所述顏色特徵值之差大於所述設定閾值時，確定所述工件的溫度達到設定溫度，所述顏色特徵值包括紅色R值、綠色G值、藍色B值。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述設定溫度為所述工件在升溫過程中開始輻射出可見光的溫度。
8.根據權利要求7所述的裝置，所述設定閾值為15-20。
9.根據權利要求6-8任一項所述的裝置，其特徵在於，所述獲取模塊用於， 獲取熱電偶的測量溫度，所述測量溫度為所述熱電偶測量所述工件得到的溫度； 在所述測量溫度達到設定範圍之後，每隔設定的時間獲取離子氮化爐內的圖像，所述設定範圍為所述設定溫度的50% -85%。
10.根據權利要求6-8任一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 輸出模塊，用於輸出指示信號，所述指示信號用於指示所述工件的溫度達到設定溫度。
【文檔編號】G01K11/02GK104501993SQ201410698834
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】蔡利民, 張龍 申請人:江漢大學