镁熔液氢气泡析出行为及DSP检测系统开发

发布时间：2017-08-25 05:19

  本文关键词：镁熔液氢气泡析出行为及DSP检测系统开发

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【摘要】：本文在依托于国家自然科学基金“基于实时图像处理的镁熔液含氢量自动检测方法与实验研究”(51374007),以衍生于第一气泡法含氢量检测原理为基础,进行了镁合金在熔炼过程中氢气泡析出运动特性的数学建模,分析了工艺参数对氢气泡析出动力学的影响,并开发了一套基于DM642为核心处理器的机器视觉检测平台,为后续工业现场镁熔液含氢量的实时检测奠定了基础,同时对镁合金液态质量控制具有深远意义。研究了镁熔液中氢气泡形核析出过程,利用牛顿第二定律,并结合气体状态方程、传质边界层方程及流函数等相关性质,推导出了镁熔液中氢气泡析出过程的动力学模型。在Matlab工具的帮助下,对不同初始半径、不同初始位置以及不同镁熔液温度的工艺参数条件进行了编程计算仿真,得到了若干镁熔液氢气泡在析出过程中的特性规律。同时,使用FLUENT进行了镁熔液-氢气泡的两相流动态模拟仿真,观察并分析了气泡在析出过程中运动状态的变化。对于工业现场镁熔液含氢量检测的实时性问题,本文利用DM642开发了一个机器视觉检测平台,主要包括图像输入模块、图像处理模块、图像输出模块三部分,介绍了DM642在图像检测方面的独特优势以及片上资源的开发特点。同时,将可行的镁熔液第一气泡检测算法进行C语言编程,通过CCS3.3控制算法程序的调试、优化、移植等,并烧写到VPM642板块的快速缓存中进行处理,实验结果表明基于DM642的视觉检测平台可以用于镁熔液弱小气泡的检测。DSP在镁熔液弱小目标检测上的可行性应用,对工业现场镁熔液含氢量的实时检测具有巨大的推动作用,不仅克服了Matlab无法在工业现场实施应用的工程技术难题,而且对镁熔液含氢量的实时、准确、高效地检测提供了一种新思路,为下一步利用DSP进行工业现场的镁熔液含氢量实时检测打下基础。
【关键词】：镁熔液 氢气泡 动力学模型 FLUENT DSP开发
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 镁合金中气体的研究现状9-13
• 1.2.1 镁合金中气孔的来源和危害9-10
• 1.2.2 镁合金中氢含量的影响因素10-11
• 1.2.3 镁合金熔液中气体的行为特性11-13
• 1.3 图像检测技术的研究现状13-16
• 1.4 论文主要研究内容及方法16-18
• 第二章 氢气泡析出动力学建模18-30
• 2.1 镁熔液中气体的析出特性18-19
• 2.2 氢气泡析出过程中的动力学建模19-22
• 2.3 动力学方程的分析求解22-29
• 2.3.1 动力学方程的简化22-23
• 2.3.2 微分方程组的龙格库塔求解原理23-24
• 2.3.3 Matlab编程求解24-25
• 2.3.4 工艺参数对氢气泡析出的影响25-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 氢气泡运动特性的数值模拟30-38
• 3.1 FLUENT软件介绍30
• 3.2 数学模型及数值方法30-33
• 3.3 求解条件设置33
• 3.4 数值模拟结果分析33-37
• 3.4.1 单个氢气泡动力学特性33-36
• 3.4.2 氢气泡大小和初始位置对其运动的影响36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 DSP检测系统平台开发设计38-59
• 4.1 系统平台总体设计38-40
• 4.1.1 DM642的特点及片上资源38-39
• 4.1.2 总体方案设计39-40
• 4.2 图像处理平台硬件设计40-54
• 4.2.1 系统硬件组成及概述40-50
• 4.2.1.1 内核存储结构42-43
• 4.2.1.2 外部存储器EMIFA43-46
• 4.2.1.3 EDMA控制器46-47
• 4.2.1.4 中断控制47-48
• 4.2.1.5 串口及通信48-50
• 4.2.2 视频输入/输出模块50-54
• 4.2.2.1 DM642的VP口50-51
• 4.2.2.2 视频输入/输出模块设计51-54
• 4.3 图像处理平台软件设计54-58
• 4.3.1 CCS3.3 软件的使用54-56
• 4.3.2 图像的移植问题56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 系统在镁熔液弱小目标检测中的应用59-64
• 5.1 镁熔液弱小目标特点59-60
• 5.2 气泡检测的算法设计及实现60-61
• 5.2.1 检测算法的设计流程60-61
• 5.2.2 软件编程61
• 5.3 镁熔液弱小目标检测61-62
• 5.4 实验结果分析62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64
• 6.2 展望与不足64-66
• 参考文献66-70
• 在学研究成果70-71
• 致谢71

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