JP2007192579A - Temperature measuring device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接加工中の溶融池等の測定対象物の温度を非接触方式にて測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the temperature of a measurement object such as a molten pool during welding by a non-contact method.
溶接加工において、加工中の溶融金属(以下、溶融池と記載する)の温度は、溶接の良・不良や、溶接範囲等の溶接状態を知るうえで、重要な手がかりとなる。このため、溶接加工中に、溶融池の温度計測が行われる。 In the welding process, the temperature of the molten metal being processed (hereinafter referred to as a molten pool) is an important clue for knowing the welding condition such as the quality of welding and the welding range. For this reason, the temperature measurement of a molten pool is performed during welding processing.
従来、溶接加工中の溶融池の温度計測手法として、例えば、特許文献1に記載のように、溶融池に光ファイバーや熱電対等の検出器を接触させて温度を測定する、いわゆる接触方式の温度計測手法が採用されている。このような接触方式の温度計測手法では、測定対象に検出器を接触させるための加工が必要であり、試験的に温度計測を行うことしかできなかった。つまり、接触方式の温度計測手法では、オンラインでの溶融池の温度計測は不可能であるという課題があった。
また、溶融池が複雑な形状を辿る場合には、測定領域毎に検出器を移動させる機構が必要となって装置が複雑化するという課題があった。さらに、このような接触方式の温度計測手法では、アーク溶接において溶融池の温度計測は可能であるが、レーザ溶接においては温度計測が不可能であるという課題があった。
Conventionally, as a method for measuring the temperature of a molten pool during welding processing, for example, as described in Patent Document 1, a temperature measurement by a so-called contact method in which a temperature sensor is measured by bringing a detector such as an optical fiber or a thermocouple into contact with the molten pool. The method is adopted. In such a contact-type temperature measurement method, processing for bringing the detector into contact with the measurement target is necessary, and only temperature measurement can be performed experimentally. In other words, the contact-type temperature measurement method has a problem that it is impossible to measure the temperature of the molten pool online.
Further, when the molten pool follows a complicated shape, there is a problem that a mechanism for moving the detector for each measurement region is required and the apparatus becomes complicated. Furthermore, with such a contact-type temperature measurement technique, there is a problem that temperature measurement of the molten pool is possible in arc welding, but temperature measurement is impossible in laser welding.
そこで、上記課題を解決する非接触方式の温度計測手法が望まれている。非接触方式の温度計測手法として、赤外線放射温度計や二色温度計を用いたものがある。 Therefore, a non-contact temperature measurement method that solves the above-described problems is desired. Non-contact temperature measurement techniques include infrared radiation thermometers and two-color thermometers.
赤外線放射温度計は、例えば、特許文献2に記載のように、測定対象となる物体から放射される赤外線の放射量を測定し、物体温度を求めるものである。赤外線の放射量の測定は、測定領域を赤外放射検出器としての赤外線カメラにて撮像して、これを画像処理することによって行われる。 An infrared radiation thermometer measures the amount of infrared radiation radiated from an object to be measured, for example, as described in Patent Document 2, and obtains the object temperature. The measurement of the amount of infrared radiation is performed by imaging the measurement area with an infrared camera as an infrared radiation detector and processing the image.
上記赤外線放射温度計では、測定領域からの赤外線の放射率は所定の固定値(例えば1)として温度が計算される。しかし、放射率は物質により異なるため、測定領域の放射率が所定の固定値から大きく外れる場合は、赤外線放射温度計を用いて測定された測定領域の温度の値は、放射率の影響を大きく受けて測定誤差が生じるために、測定値の信頼性が低下するという課題があった。 In the infrared radiation thermometer, the infrared radiation emissivity from the measurement region is calculated as a predetermined fixed value (for example, 1). However, since the emissivity differs depending on the substance, if the emissivity of the measurement area deviates significantly from the predetermined fixed value, the temperature value of the measurement area measured using an infrared radiation thermometer greatly affects the emissivity. As a result, a measurement error occurs, resulting in a problem that the reliability of the measurement value is lowered.
また、例えば、特許文献3に記載のように、二色温度計の測定原理を利用した温度計では、物体から放射される光エネルギーのうち、予め選択された相互に異なる2波長を用いてイメージセンサにて物体の画像を検出し、検出された一対の画像の同じ部分ごとに放射強度の比を求めその放射強度の比に基づいて物体の表面温度を測定することができる。また、特許文献4に記載のように、上記二色温度計に基づいて算出した測定領域の温度分布から、放射率を算出し、該測定領域の放射率分布を知ることができる。 In addition, for example, as described in Patent Document 3, in a thermometer using the measurement principle of a two-color thermometer, an image is obtained using two mutually different wavelengths selected in advance from light energy radiated from an object. An image of the object can be detected by a sensor, and a ratio of radiation intensity can be obtained for each same part of the detected pair of images, and the surface temperature of the object can be measured based on the ratio of the radiation intensity. Further, as described in Patent Document 4, the emissivity can be calculated from the temperature distribution of the measurement region calculated based on the two-color thermometer, and the emissivity distribution of the measurement region can be known.
上記のような二色温度計では、測定領域の放射率が不明であっても相互に異なる二つの波長毎の放射強度比と測定領域の表面温度との間で相互関係が成立することを利用し、予め求められた関係式から実際の放射強度に基づいて、測定領域の表面温度分布及び放射率分布を算出することができる。
しかし、上記のような二色温度計を用いて溶接加工中の溶融池の温度計測する場合、溶融池が発光し、この発光の画像を検出してしまうために、まさに溶接が行われている溶融池の温度を検出することができないという課題があった。
However, when measuring the temperature of the molten pool during the welding process using the two-color thermometer as described above, the molten pool emits light and an image of this light emission is detected, so welding is being performed. There was a problem that the temperature of the molten pool could not be detected.
本発明では、放射率を固定値とした場合に発生する計測誤差を解消し、且つ、溶融池等の発光箇所の温度計測が可能である、非接触方式の温度計測装置および方法を提案する。 The present invention proposes a non-contact temperature measuring apparatus and method that eliminates measurement errors that occur when the emissivity is a fixed value, and that enables temperature measurement at a light emitting location such as a molten pool.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、温度計測の対象となる計測点から放射される赤外線エネルギーの放射強度を検出する赤外線検出手段と、前記計測点の放射率を計測する放射率計測手段と、検出した前記放射強度と、計測した前記放射率とに基づいて、前記計測点の温度を算出する演算処理手段とを、備える温度計測装置である。 That is, in claim 1, an infrared detecting means for detecting a radiation intensity of infrared energy radiated from a measurement point to be measured for temperature, an emissivity measuring means for measuring the emissivity of the measuring point, and a detection It is a temperature measuring device provided with the arithmetic processing means which calculates the temperature of the said measurement point based on the said radiation intensity and the measured said emissivity.
請求項2においては、温度計測の対象となる計測点から放射される赤外線エネルギーの強度を検出し、検出した赤外線エネルギーの強度と、予め所定の値に設定された放射率とに基づいて当該計測点の温度を計測する赤外線放射温度計と、前記計測点の放射率を計測する放射率計測手段と、計測された前記計測点の温度を、計測された前記放射率を用いて補正する演算処理手段とを、備える温度計測装置である。 In claim 2, the intensity of infrared energy radiated from a measurement point that is a target of temperature measurement is detected, and the measurement is performed based on the detected intensity of infrared energy and an emissivity set in advance to a predetermined value. An infrared radiation thermometer that measures the temperature of the point, an emissivity measuring means that measures the emissivity of the measurement point, and an arithmetic process that corrects the measured temperature of the measurement point using the measured emissivity A temperature measuring device.
請求項3においては、前記放射率計測手段は、同一計測点において少なくとも二つの波長の放射光を検出し、当該少なくとも二つの波長の放射光の放射強度に基づいて放射率を計測するものである。 According to a third aspect of the present invention, the emissivity measuring means detects at least two wavelengths of radiated light at the same measurement point, and measures the emissivity based on the radiant intensity of the at least two wavelengths of radiated light. .
請求項4においては、赤外線検出手段にて、温度計測の対象となる計測点から放射される赤外線エネルギーの放射強度を検出し、放射率計測手段にて、前記計測点の放射率を計測し、演算手段により、検出した前記放射強度と、計測した前記放射率とに基づいて、前記計測点の温度を算出する、温度計測方法である。 In claim 4, the infrared detection means detects the radiant intensity of infrared energy radiated from the measurement point to be temperature measured, the emissivity measurement means measures the emissivity of the measurement point, In this temperature measurement method, the temperature of the measurement point is calculated based on the detected radiation intensity and the measured emissivity.
請求項5においては、赤外線放射温度計にて、温度計測の対象となる計測点から放射される赤外線エネルギーの強度を検出し、検出した赤外線エネルギーの強度と、予め所定の値に設定された放射率とに基づいて当該計測点の温度を計測し、放射率計測手段にて、前記計測点の放射率を計測し、演算処理手段にて、計測された前記放射率を用いて、計測された前記計測点の温度を補正する、温度計測方法である。 In claim 5, an infrared radiation thermometer detects the intensity of infrared energy radiated from a measurement point that is a target of temperature measurement, and the intensity of the detected infrared energy and radiation set to a predetermined value in advance. The temperature of the measurement point is measured based on the rate, the emissivity measurement unit measures the emissivity of the measurement point, and the arithmetic processing unit measures the emissivity using the measured emissivity. It is a temperature measurement method which correct | amends the temperature of the said measurement point.
請求項6においては、前記放射率計測手段は、同一計測点において少なくとも二つの波長の放射光を検出し、当該少なくとも二つの波長の放射光の放射強度に基づいて放射率を計測するものである。 In claim 6, the emissivity measuring means detects at least two wavelengths of radiated light at the same measurement point, and measures the emissivity based on the radiant intensity of the at least two wavelengths of radiated light. .
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
計測された放射率と、検出された赤外線エネルギーの放射強度に基づいて、測定領域の温度分布を算出するので、発光する溶融池の温度計測が可能であり、また、発光する溶融池の温度計測を高精度に行うことができる。 Based on the measured emissivity and the detected radiation intensity of infrared energy, the temperature distribution in the measurement area is calculated, so it is possible to measure the temperature of the molten pool that emits light, and the temperature of the molten pool that emits light. Can be performed with high accuracy.
次に、発明の実施の形態を説明する。 Next, embodiments of the invention will be described.
先ず、本発明の実施例1に係る温度計測装置10について説明する。
図1は実施例1に係る温度計測装置の全体的な構成を示す図、図2は実施例1に係る温度計測装置のブロック図、図3は実施例1に係る温度計測の流れ図である。
First, the temperature measuring
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a temperature measurement device according to the first embodiment, FIG. 2 is a block diagram of the temperature measurement device according to the first embodiment, and FIG. 3 is a flowchart of temperature measurement according to the first embodiment.
図1及び図2に示すように、温度計測装置10は、二色放射温度計11と、赤外線放射検出器12と、演算処理装置13とで構成される。二色放射温度計11及び赤外線放射検出器12は、演算処理装置13に電気的に接続され、二色放射温度計11及び赤外線放射検出器12で検出された情報は演算処理装置13に伝達される。
実施例1に係る温度計測装置10は、二色放射温度計11で計測した放射率と、赤外線放射検出器12で検出した赤外線エネルギーの放射強度とに基づいて、測定領域Dの温度分布を算出することを特徴とするものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
本実施例においては、温度計測装置10にて溶接加工中の鋼板の溶融池の温度を測定する。但し、温度計測装置10の測定対象物は、これに限定されるものではなく、広く、測定領域の温度測定に適用することができ、特に、発光する測定領域の温度計測を行うことに適している。
In this embodiment, the
[二色放射温度計11]
二色放射温度計11は、測定領域Dの各計測点の放射率を計測する放射率計測手段である。
本実施例に係る二色放射温度計11では、計測点の温度と放射率とを一度に計測することができる。よって、測定領域Dの温度分布及び放射率分布とを得ることができるので、後述する赤外線放射検出器12にて検出された測定領域Dの温度分布と、二色放射温度計11で検出された測定領域Dの放射率分布とを、画像を照合させることによって、測定領域の各測定点と放射率とを整合させることができる。
[Two-color radiation thermometer 11]
The two-
In the two-
但し、放射率計測手段は、温度と放射率とを一度に計測できる二色放射温度計11に限定されない。例えば、同一温度の黒体と計測点との赤外線強度をそれぞれ分光放射光度計で計測して計測点の放射率を算出したり、予め既知の放射率の赤外線を計測点に照射したときの反射強度を分光放射光度計で計測して当該計測点の放射率を算出したりすることによって、計測点の放射率を得ることができる。なお、これらの場合は、溶接加工前に測定領域Dの放射率分布を予め計測しておく必要がある。
However, the emissivity measuring means is not limited to the two-
二色放射温度計11には、計測点から放射される所定の波長の光エネルギーを検出する放射検出器31と、各波長について検出された光エネルギーの放射強度の比に基づいて表面温度を算出する温度算出部33と、算出された計測点の温度から放射率を算出する放射率算出部34とが備えられる。
The two-
なお、前記放射検出器31として、可視光測定用CCDカメラが採用される。
本実施例では、二色放射温度計11にて、溶接加工中の鋼板の溶融池の温度を計測する。鉄が溶融する温度は1000〜2000℃程度であるので、この温度から判断すれば、測定領域Dから放射される光エネルギーのピークは可視光〜近赤外線の範囲であると推定されるため、前記放射検出器31として、可視光測定用CCDカメラを採用することが適当である。
As the
In this embodiment, the two-
放射検出器31は、フィルタ35と、レンズ36と、画像センサ37等で構成される。
上記構成の放射検出器31では、計測点から放射された光エネルギーを、フィルタ35を透過させてレンズ36などの光学系で集光し、画像センサ37へ結像する。前記赤フィルタ35にて、所定の波長帯にある光エネルギーだけが集光される。
そして、画像センサ37では、入射した光エネルギーが、該光エネルギーの放射強度に比例した電気的信号に変換され、この電気的信号が検出信号として、温度算出部33に伝達される。
The
In the
In the image sensor 37, the incident light energy is converted into an electrical signal proportional to the radiation intensity of the light energy, and this electrical signal is transmitted to the temperature calculation unit 33 as a detection signal.
放射検出器31にて検出する波長帯は、測定領域Dの融点の温度から最適な波長帯を推定することによって、決定される。
最適な波長帯の推定手法として、下記[数1]に示す、プランクの放射則におけるピーク波長と温度の関係式に基づいて、波長帯が算出される。そして、算出された波長帯に基づいて、放射検出器31にて検出する波長帯が決定される。
The wavelength band detected by the
As an optimal wavelength band estimation method, the wavelength band is calculated based on the relational expression between the peak wavelength and the temperature in Planck's radiation law shown in [Equation 1] below. Based on the calculated wavelength band, the wavelength band detected by the
[数1]
λ×T=2897.7
λ;波長(μm)、T;絶対温度(K)
[Equation 1]
λ × T = 2897.7
λ: Wavelength (μm), T: Absolute temperature (K)
なお、二色放射温度計11にて、溶接加工中の鋼板の溶融池の温度を計測する本実施例においては、上記[数1]に基づいて算出される波長帯は、ほぼ可視光領域から近赤外線領域であり、放射検出器31にて検出する波長帯は、0.8μm帯又は0.6μm帯と決定することが適当である。本実施例では、0.8μm帯とし、放射検出器31にて検出する波長を0.85μmと0.75μmと決定する。
In the present embodiment in which the temperature of the molten pool of the steel plate being welded is measured with the two-
上記構成の二色放射温度計11では、先ず、放射検出器31にて、測定領域Dから放射される光エネルギーのうち、前述のように予め決定された相互に異なる複数の波長に相当するものが検出される。
続いて、温度算出部33にて、測定領域Dの同じ計測点ごとに各波長での放射強度の比を求め、その放射強度の比に基づいて表面温度が算出される。測定領域Dの各計測点について温度を算出することにより、測定領域Dの温度分布を得ることができる。
そして、放射率算出部34にて、算出された測定領域Dの各計測点の温度から各計測点の放射率が算出される。測定領域Dの各計測点について放射率を算出することにより、測定領域Dの放射率分布を得ることができる。
上述のように、二色放射温度計11にて計測された測定領域Dの温度分布及び放射率分布は、演算処理装置13に伝達される。
In the two-
Subsequently, the temperature calculation unit 33 obtains the ratio of the radiation intensity at each wavelength for each measurement point in the measurement region D, and calculates the surface temperature based on the ratio of the radiation intensity. By calculating the temperature for each measurement point in the measurement region D, the temperature distribution in the measurement region D can be obtained.
Then, the emissivity calculation unit 34 calculates the emissivity of each measurement point from the calculated temperature of each measurement point of the measurement region D. By calculating the emissivity for each measurement point in the measurement region D, the emissivity distribution in the measurement region D can be obtained.
As described above, the temperature distribution and emissivity distribution of the measurement region D measured by the two-
[赤外線放射検出器12]
赤外線放射検出器12は、測定領域Dの各計測点から放射される赤外線エネルギーを検出する、赤外線検出手段である。
[Infrared radiation detector 12]
The
前記赤外線放射検出器12として、赤外線カメラが採用される。
なお、赤外線放射検出器12として、以下の(1)〜(3)の条件に合致するものを採用することが望ましい。
(条件1)予め測定領域Dの周囲の照明や太陽光等の外乱要因の分光分析を行い、これらの外乱波長を避けた波長帯に感度を有するもの。
(条件2)溶接加工中には溶融池から発光があるため、この発光を避けた波長帯に感度を有するもの。
(条件3)金属材料の放射率の波長依存性を考慮して、なるべく短波長の波長帯に感度を有するもの。
An infrared camera is employed as the
In addition, as the
(Condition 1) A spectroscopic analysis of disturbance factors such as illumination around the measurement region D or sunlight is performed in advance, and sensitivity is obtained in a wavelength band that avoids these disturbance wavelengths.
(Condition 2) Since light is emitted from the molten pool during the welding process, it has sensitivity in a wavelength band that avoids this light emission.
(Condition 3) In consideration of the wavelength dependence of the emissivity of the metal material, the material has sensitivity in a wavelength band as short as possible.
また、赤外線放射検出器12としての赤外線カメラは、長波長帯(8〜13μm)では、高温領域での感度が低いため、短波長帯(例えば、3〜5μm)に感度が設定されたものを採用することが望ましい。
Moreover, since the infrared camera as the
赤外線放射検出器12は、赤外線フィルタ42と、レンズ43と、赤外線センサ44等で構成される。
上記構成の赤外線放射検出器12では、測定領域Dから放射された赤外線エネルギーを、赤外線フィルタ42を透過させてレンズ43などの光学系で集光し、赤外線センサ44へ結像する。前記赤外線フィルタ42にて、所定の波長帯にある赤外線だけが集光される。
そして、赤外線センサ44では、入射した赤外線エネルギーが、該赤外線エネルギーの大きさに比例した電気的信号に変換され、この電気的信号が検出信号として、温度算出部47に伝達される。
The
In the
In the infrared sensor 44, the incident infrared energy is converted into an electrical signal proportional to the magnitude of the infrared energy, and this electrical signal is transmitted to the temperature calculation unit 47 as a detection signal.
[演算処理装置13]
前記演算処理装置13は、前記二色放射温度計11からの検出信号と、前記赤外線放射検出器12からの検出信号とに基づいて、測定領域Dの温度分布を算出する、演算処理手段である。
演算処理装置13には、測定領域Dの温度を算出する温度算出部51と、算出された測定領域Dの温度分布を画像として出力する出力部52とが備えられる。
[Arithmetic processor 13]
The
The
前記演算処理装置13は、CPU25と、キーボード等の入力手段26と、モニタ等の出力手段27などを備えた、汎用コンピュータとして構成することができる。但し、演算処理装置13は同様の機能を備えた専用装置として構成することもできる。
The
前記温度算出部51では、赤外線放射検出器12から伝達された赤外線エネルギーの大きさに比例した電気的信号を受けて、基準温度の補正と、反射率の補正とが施されたうえで、温度に換算される。このとき、反射率の値は、二色放射温度計11にて計測された放射率の値が用いられる。
The temperature calculation unit 51 receives an electrical signal proportional to the magnitude of the infrared energy transmitted from the
前記赤外線放射検出器12にて算出された測定領域Dの温度分布と、前記二色放射温度計11にて算出された測定領域Dの温度分布とを照合することによって、赤外線放射検出器12にて算出された測定領域Dの温度分布と、放射率分布とが整合される。つまり、赤外線放射検出器12にて算出された測定領域Dの各部位に対応する放射率が特定される。
By comparing the temperature distribution of the measurement region D calculated by the
このように、演算処理装置13では、実測された放射率を用いて、温度換算が行われるので、放射率を固定値とした際に生じる誤差が解消された、測定領域Dの温度を計測することができる。そして、測定領域Dの各計測点において温度を算出すれば、測定領域Dの温度を得ることができる。
Thus, in the
そして、前記演算処理装置13の出力部52では、前記温度算出部51にて算出された測定領域Dの温度分布が、アナログ信号に変換されて、出力手段にて画像として表示出力される。
In the output unit 52 of the
続いて、上記構成の温度計測装置10を用いた、溶接加工中の溶融池の温度計測の流れについて、図3に示す流れ図を用いて説明する。
Next, the flow of temperature measurement of the weld pool during welding using the
なお、温度計測に際し、二色放射温度計11の放射検出器31と、赤外線放射検出器12とが、測定対象に含まれる同一の測定領域Dの像を同時に捉えることのできる位置に配置される。
In the temperature measurement, the
先ず、赤外線検出手段としての赤外線放射検出器12にて、温度計測の対象となる計測点から放射される赤外線エネルギーの強度を検出する。一方、放射率計測手段としての二色放射温度計11にて、前記計測点から放出された可視光エネルギーを検出して、温度と放射率を計測する(S1)。
なお、前記計測点は、測定領域Dのうち溶接中の部位の直前に溶接された部位であり、二色放射温度計11による温度及び放射率の計測と、赤外線放射検出器12による赤外線放射強度の計測は、平行して行われる。
First, the
The measurement point is a part welded immediately before the part being welded in the measurement region D, and the temperature and emissivity measurement by the two-
続いて、二色放射温度計11と、赤外線放射検出器12との検出信号を受けて、演算処理装置13にて、測定領域Dの温度分布が算出され(S2)、これが演算処理装置13の出力手段に画像として表示出力される(S3)。
Subsequently, upon receiving detection signals from the two-
上記の温度測定方法によれば、実測された放射率と、赤外線放射検出器12にて計測された赤外線エネルギーの放射強度に基づいて、計測点の温度が算出されるので、放射率の差異に基づく実際の測定領域Dの温度分布との誤差を解消した、信頼性の高い測定値を得ることができる。
また、上記の温度測定方法によれば、発光する溶融池の温度計測が可能である非接触方式の溶融池の温度計測を実現することができる。そして、非接触方式であるので、溶接加工中の実際の製品の溶融池の温度計測をオンラインで行うことができる。
According to the above temperature measurement method, since the temperature at the measurement point is calculated based on the actually measured emissivity and the radiant intensity of the infrared energy measured by the
Moreover, according to said temperature measuring method, the temperature measurement of the non-contact-type molten pool in which the temperature measurement of the molten pool which light-emits is possible is realizable. And since it is a non-contact system, the temperature measurement of the molten pool of the actual product in welding can be performed online.
次に、本発明の実施例2に係る温度計測装置10(10B)について説明する。
図4は実施例2に係る温度計測装置の全体的な構成を示す図、図5は実施例2に係る温度計測装置のブロック図、図6は実施例2に係る温度計測装置のブロック図である。
Next, the temperature measuring device 10 (10B) according to the second embodiment of the present invention will be described.
4 is a diagram illustrating an overall configuration of a temperature measuring device according to the second embodiment, FIG. 5 is a block diagram of the temperature measuring device according to the second embodiment, and FIG. 6 is a block diagram of the temperature measuring device according to the second embodiment. is there.
実施例2に係る温度計測装置10(10B)は、図4及び図5に示すように、二色放射温度計11と、赤外線放射温度計61と、演算処理装置62とで構成される。
実施例2に係る温度計測装置10は、二色放射温度計11にて計測された放射率を用いて、赤外線放射温度計61にて計測した測定領域Dの温度分布を補正することによって、測定領域Dの真の温度分布を得ることを特徴とするものである。
As shown in FIGS. 4 and 5, the temperature measurement device 10 (10 </ b> B) according to the second embodiment includes a two-
The
なお、実施例2に係る温度計測装置10(10B)に具備される二色放射温度計11の構成は、前述の実施例1に係る温度計測装置10に具備される二色放射温度計11と同一構成であるので説明を省略する。
The configuration of the two-
[赤外線放射温度計61]
赤外線放射温度計61は、測定領域Dから放射される赤外線エネルギーに基づいて、該測定領域Dの温度分布を計測する、温度計測手段である。
前記赤外線放射検出器12には、測定領域Dから放射される赤外線エネルギーを検出する赤外線放射検出器12と、赤外線エネルギーの放射強度に基づいて表面温度を算出する温度算出部63とが、備えられる。
[Infrared radiation thermometer 61]
The
The
前記赤外線放射検出器12の構成は、前述の実施例1に係る温度計測装置10に具備される赤外線放射検出器12と同一構成であるので説明を省略する。
The configuration of the
前記温度算出部63では、赤外線放射検出器12から受けた検出信号に基づいて、赤外線エネルギーの大きさに比例した電気的信号に対して、基準温度の補正が施されたうえで、温度に換算され、測定領域Dの各計測点の温度が算出される。このとき、温度算出部63では、測定領域Dの各計測点の放射率は、測定領域Dの物質の種類やその表面状態に応じて予め設定された固定値(例えば、1)として計算される。
つまり、温度算出部63では、赤外線放射検出器12から受けた検出信号と、予め設定された前記放射率とに基づいて、測定領域Dの各計測点の温度を算出している。
温度算出部63にて算出された測定領域Dの温度分布は、赤外線放射温度計61から演算処理装置62に伝達される。
In the
That is, the
The temperature distribution of the measurement region D calculated by the
[演算処理装置62]
演算処理装置62は、前記二色放射温度計11からの検出信号と、前記赤外線放射温度計61からの検出信号とに基づいて、測定領域Dの真の温度分布を算出する、演算処理手段である。
演算処理装置62には、上述の赤外線放射温度計61で計測された測定領域Dの各計測点の温度に対して『真の温度』を算出して、測定領域Dの真の温度分布を算出する温度算出部65と、算出された測定領域Dの真の温度分布を画像として出力する出力部66とが備えられる。
[Arithmetic processing device 62]
The
The
前記演算処理装置62は、CPU25と、キーボード等の入力手段26と、モニタ等の出力手段27などを備えた、汎用コンピュータとして構成することができる。但し、演算処理装置13は同様の機能を備えた専用装置として構成することもできる。
The
前記温度算出部65では、赤外線放射温度計61で計測された測定領域Dの各計測点の温度を、二色放射温度計11で計測された測定領域Dの各計測点の放射率で補正することによって、各計測点の真の温度を算出し、測定領域Dの真の温度分布を算出する。
そして、演算処理装置62の出力部66では、前記温度算出部65にて算出された測定領域Dの真の温度分布が、アナログ信号に変換されて、出力手段27にて画像として表示出力される。
In the temperature calculation unit 65, the temperature at each measurement point in the measurement region D measured by the
Then, in the output unit 66 of the
続いて、上記温度計測装置10(10B)を用いた温度計測の流れについて、図6に示す流れ図を用いて説明する。 Next, the flow of temperature measurement using the temperature measurement device 10 (10B) will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
先ず、赤外線放射温度計61にて、温度計測の対象となる計測点から放射される赤外線エネルギーの強度を検出し、検出した赤外線エネルギーの強度と、予め所定の値に設定された放射率とに基づいて当該計測点の温度を計測する。そして、放射率計測手段である二色放射温度計11にて、前記計測点の放射率及び温度を計測する(S21)。
なお、前記計測点は、測定領域Dのうち溶接中の部位の直前に溶接された部位であり、赤外線放射温度計61による温度の計測と、二色放射温度計11による温度及び放射率の計測とは、平行して行われる。
First, the
The measurement point is a part of the measurement region D that is welded immediately before the part being welded. The temperature is measured by the
続いて、演算処理手段である演算処理装置62にて、前記二色放射温度計11により計測された放射率を用いて、前記赤外線放射温度計61にて計測された計測点の温度を補正する(S22)。
最後に、演算処理装置62にて、算出された測定領域Dの温度分布を、表示出力する(S23)。
Subsequently, the temperature of the measurement point measured by the
Finally, the
上述のように、温度計測装置10(10B)を用いた温度計測方法によれば、実測された放射率を用いて、赤外線放射温度計61にて計測された温度分布を補正するので、放射率を固定値とした際に生じる実際の測定領域Dの温度分布との誤差を解消した、信頼性の高い測定値を得ることができる。
As described above, according to the temperature measurement method using the temperature measuring device 10 (10B), the temperature distribution measured by the
10 温度計測装置
11 二色放射温度計
12 赤外線放射検出器
13 演算処理装置
31 放射検出器
33 温度算出部
34 放射率算出部
35 フィルタ
36 レンズ
37 画像センサ
42 赤外線フィルタ
43 レンズ
44 赤外線センサ
47 温度算出部
51 温度算出部
52 出力部
61 赤外線放射温度計
62 演算処理装置
63 温度算出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記計測点の放射率を計測する放射率計測手段と、
検出した前記放射強度と、計測した前記放射率とに基づいて、前記計測点の温度を算出する演算処理手段とを、
備えることを特徴とする、温度計測装置。 An infrared detecting means for detecting the radiation intensity of infrared energy emitted from a measurement point to be temperature-measured;
An emissivity measuring means for measuring the emissivity of the measurement point;
An arithmetic processing means for calculating the temperature of the measurement point based on the detected radiation intensity and the measured emissivity,
A temperature measuring device comprising:
前記計測点の放射率を計測する放射率計測手段と、
計測された前記計測点の温度を、計測された前記放射率を用いて補正する演算処理手段とを、
備えることを特徴とする、温度計測装置。 Detect the intensity of infrared energy radiated from the measurement point that is the target of temperature measurement, and measure the temperature at the measurement point based on the detected intensity of the infrared energy and the emissivity set to a predetermined value in advance. An infrared radiation thermometer,
An emissivity measuring means for measuring the emissivity of the measurement point;
An arithmetic processing means for correcting the measured temperature of the measurement point using the measured emissivity,
A temperature measuring device comprising:
請求項1又は請求項2に記載の温度計測装置。 The emissivity measuring means detects at least two wavelengths of emitted light at the same measurement point, and measures the emissivity based on the radiation intensity of the at least two wavelengths of emitted light,
The temperature measuring device according to claim 1 or 2.
放射率計測手段にて、前記計測点の放射率を計測し、
演算手段により、検出した前記放射強度と、計測した前記放射率とに基づいて、前記計測点の温度を算出することを特徴とする、温度計測方法。 Infrared detection means detects the radiant intensity of infrared energy radiated from the measurement point that is the target of temperature measurement,
The emissivity measuring means measures the emissivity of the measurement point,
A temperature measurement method, wherein the temperature of the measurement point is calculated by the calculation means based on the detected radiation intensity and the measured emissivity.
放射率計測手段にて、前記計測点の放射率を計測し、
演算処理手段にて、計測された前記放射率を用いて、計測された前記計測点の温度を補正することを特徴とする、温度計測方法。 The infrared radiation thermometer detects the intensity of the infrared energy emitted from the measurement point that is the target of the temperature measurement, and based on the detected intensity of the infrared energy and the emissivity set to a predetermined value in advance. Measure the temperature at the measurement point,
The emissivity measuring means measures the emissivity of the measurement point,
A temperature measurement method characterized in that the temperature of the measured measurement point is corrected by using the measured emissivity by an arithmetic processing means.
請求項4又は請求項5に記載の温度計測方法。
The emissivity measuring means detects at least two wavelengths of emitted light at the same measurement point, and measures the emissivity based on the radiation intensity of the at least two wavelengths of emitted light,
The temperature measurement method according to claim 4 or 5.
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