一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種測(cè)量系統(tǒng)，尤其設(shè)及一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖擊試樣斷口纖維斷面率是評(píng)定構(gòu)件抗沖擊斷裂能力的重要參數(shù)，為改進(jìn)設(shè)計(jì)及 加工工藝、合理選材等指明方向。傳統(tǒng)測(cè)定沖擊斷口纖維斷面率的方法有對(duì)比法和游標(biāo)卡 尺測(cè)定法，對(duì)比法:把試樣斷口與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所給的纖維斷面率圖譜相比較，估算出纖維斷 面率。游標(biāo)卡尺測(cè)定法:把試樣斷口晶狀區(qū)視為矩形或梯形，測(cè)量長(zhǎng)度后查表，計(jì)算出纖維 斷面率。運(yùn)兩種方法屬于間接估算法，容易受人為因素的影響且測(cè)定結(jié)果偏差較大。
[0003] 隨著計(jì)算機(jī)和圖形處理技術(shù)的發(fā)展，人們開始利用CMOS相機(jī)采集沖擊斷口圖像， 通過專業(yè)圖像處理軟件，測(cè)定纖維斷面率。目前利用圖像處理測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面 率系統(tǒng)由沖擊試樣放置平臺(tái)、CMOS相機(jī)、相機(jī)調(diào)焦裝置和圖像處理軟件，在對(duì)圖像處理尋找 晶狀區(qū)邊界時(shí)，通過手動(dòng)畫出，然后測(cè)定出纖維斷面率。在放置試樣與CMOS相機(jī)鏡頭中屯、線 保持重合時(shí)，需要測(cè)量人員手動(dòng)移動(dòng)試樣調(diào)整位置，耗費(fèi)時(shí)間，而且位置偏差較大，影響測(cè) 量精度。在測(cè)定一系列試樣斷口時(shí)，手動(dòng)尋找晶狀區(qū)邊界會(huì)使測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度加大，且 工作效率低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系 統(tǒng)。該系統(tǒng)具有高效、自動(dòng)和精確的顯著優(yōu)點(diǎn)，不需要測(cè)量人員手動(dòng)移動(dòng)試樣調(diào)整位置，只 需調(diào)整平臺(tái)，大大提高了工作效率和測(cè)量精度。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用W下技術(shù)方案：
[0006] -種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，包括：
[0007] 沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置，其包括底板，所述底板上設(shè)置有立柱和二 維平臺(tái)，所述立柱上安裝有調(diào)焦裝置，所述調(diào)焦裝置還與相機(jī)相固定;所述二維平臺(tái)設(shè)置有 旋轉(zhuǎn)臺(tái)；
[000引所述沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置將采集的纖維斷面圖像傳送至中央處 理器進(jìn)行處理，并得到?jīng)_擊試樣斷口的纖維斷面率。
[0009] 所述立柱上還安裝有照明裝置。
[0010] 所述二維平臺(tái)上還設(shè)置有擋板。
[0011] 所述調(diào)焦裝置通過調(diào)焦旋鈕與立柱固定連接。
[0012] 所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過移動(dòng)旋鈕與二維平臺(tái)相連接。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0014] (1)本實(shí)用新型在測(cè)量較多試樣時(shí)，能夠自動(dòng)尋找晶狀區(qū)邊界，減小了測(cè)量人員的 勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率;本實(shí)用新型根據(jù)區(qū)域特性的不同，使晶狀區(qū)與纖維區(qū)特性增 強(qiáng)，晶狀區(qū)域內(nèi)灰度值較高，纖維區(qū)域的灰度值較低，兩個(gè)區(qū)域的對(duì)比區(qū)分明顯。
[0015] (2)本實(shí)用新型具有高效、自動(dòng)和精確的顯著優(yōu)點(diǎn)，不需要測(cè)量人員手動(dòng)移動(dòng)試樣 調(diào)整位置，只需調(diào)整平臺(tái)，大大提高了工作效率和測(cè)量精度。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型的沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型的測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)的測(cè)定方法流程示意圖；
[0018] 圖3是斷口圖像灰度圖；
[0019] 圖4是區(qū)域特性增強(qiáng)算法處理的圖像。
[0020] 其中，1.相機(jī)；2.調(diào)焦旋鈕；3.調(diào)焦裝置;4.照明裝置；5.立柱；6.擋板；7.移動(dòng)旋 鈕;8.旋轉(zhuǎn)臺(tái)；9.二維平臺(tái)；10.底板。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：
[0022] 本實(shí)用新型的測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，包括：
[0023] 沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置，所述沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置 用于采集設(shè)置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的沖擊試樣斷口的纖維斷面圖像并傳送至中央處理器，所述中央 處理器用于對(duì)獲取的圖像進(jìn)行灰度、區(qū)域特征增強(qiáng)、二值化W及去噪處理，提取纖維斷面的 晶狀區(qū)邊界，最終求取沖擊試樣斷口的纖維斷面率。
[0024] 如圖1所示，沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置，包括底板10,所述底板10上設(shè) 置有立柱5和二維平9臺(tái)，所述立柱5上安裝有調(diào)焦裝置3,所述調(diào)焦裝置3還與相機(jī)1相固定； 所述二維平臺(tái)9設(shè)置有旋轉(zhuǎn)臺(tái)8。
[0025] 其中，立柱5上還安裝有照明裝置4。照明裝置4用于增強(qiáng)晶狀區(qū)域的亮度，利于后 續(xù)圖像處理。
[0026] 二維平臺(tái)9上還設(shè)置有擋板6。擋板6用于阻擋外部自然光對(duì)沖擊斷口的影響。
[0027] 調(diào)焦裝置3通過調(diào)焦旋鈕2與立柱5固定連接。立柱5用于調(diào)整相機(jī)1的位置，相機(jī)1 采集試樣斷口圖像，調(diào)焦裝置3用于相機(jī)調(diào)焦，獲取清晰的斷口圖像。
[0028] 旋轉(zhuǎn)臺(tái)8通過移動(dòng)旋鈕7與二維平臺(tái)9相連接。二維平臺(tái)9用于調(diào)整XY水平方向的位 置，保證斷口中屯、與相機(jī)鏡頭中屯、盡量在一條直線上，提高測(cè)量結(jié)果的精度。
[0029] 其中，試樣斷口的缺口方向朝下，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)8用于控制斷口缺口的方向。
[0030] 中央處理器可采用單片機(jī)或ARM處理器予W實(shí)現(xiàn)。
[0031] 本實(shí)用新型的測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)的測(cè)定方法，包括：
[0032] 將試樣斷口放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)8上，調(diào)整調(diào)焦裝置3到立柱5合適的位置，將調(diào)焦旋鈕2 調(diào)整到斷口圖像清晰的位置，手動(dòng)調(diào)整移動(dòng)旋鈕7,使斷口圖像中屯、與鏡頭中屯、重合，然后 調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)8,使試樣斷口的缺口方向朝外?？刂葡鄼C(jī)1采集斷口圖像，轉(zhuǎn)換為灰度圖像，如 圖3所示，區(qū)域特性增強(qiáng)算法對(duì)處理后的圖像，如圖4所示，然后再自動(dòng)分色，去除雜點(diǎn)，提取 邊界計(jì)算出纖維斷面率。
[0033] 如圖2所示，測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)的測(cè)定方法，具體包括：
[0034] 步驟（1):將試樣斷口放置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，調(diào)整調(diào)焦裝置W及調(diào)焦旋鈕，直至獲取沖 擊試樣斷口的符合預(yù)設(shè)清晰度要求的圖像；
[0035] 步驟(2):將獲取的沖擊試樣斷口面圖像轉(zhuǎn)換為沖擊試樣斷口灰度圖像，對(duì)沖擊試 樣斷口灰度圖像進(jìn)行增強(qiáng)區(qū)域特性算法處理；
[0036] 步驟(3):對(duì)步驟(2)處理后圖像進(jìn)行自動(dòng)分色，生成二值化圖像;對(duì)二值化圖像去 除雜點(diǎn)，提取沖擊試樣斷口面邊界和晶狀區(qū)邊界，進(jìn)而得到斷口面原始截面面積和晶狀區(qū) 邊界包圍的面積；
[0037] 步驟(4):求取沖擊試樣斷口面的原始截面面積與晶狀區(qū)邊界包圍的面積的差值， 再將得到的差值與沖擊試樣斷口面的原始截面面積求取比值，最終獲取沖擊試樣斷口的纖 維斷面率。
[0038] 其中，步驟(2)中對(duì)沖擊試樣斷口灰度圖像進(jìn)行增強(qiáng)區(qū)域特性算法處理的過程為：
[0039] 根據(jù)晶狀區(qū)和纖維區(qū)的特性，任選沖擊試樣斷口灰度圖像中的一個(gè)像素點(diǎn)；
[0040] W選定的像素點(diǎn)為中屯、，在沖擊試樣斷口灰度圖像中的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，構(gòu)建并捜索 水平線、垂直線W及與水平線和垂直線均成45度夾角的直線上像素點(diǎn)的灰度值；
[0041] 若捜索到的像素點(diǎn)灰度值在某一方向兩端灰度值之間，則在此方向兩像素間的像 素點(diǎn)的灰度值升高，用于增加晶狀區(qū)和纖維區(qū)的對(duì)比度。
[0042] 步驟(3)中，采用0TSU算法對(duì)步驟(2)處理后圖像進(jìn)行自動(dòng)分色，生成二值化圖像。
[0043] 在步驟(1)中，對(duì)采集的沖擊斷口圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，由于采集的圖像為彩色圖 像，彩色圖像的每個(gè)像素顏色由紅、綠、藍(lán)Ξ個(gè)分量組成，此步驟把每個(gè)像素顏色轉(zhuǎn)換為單 一分量表示，即為灰度值，其范圍為0~255，0表示黑色，255表示白色。
[0044] 在步驟(2)中，沖擊試樣斷口的晶狀區(qū)的特征為金屬光澤的放射狀，纖維區(qū)特征為 無光澤暗灰色，根據(jù)晶狀區(qū)和纖維區(qū)的特性不同，對(duì)沖擊試樣斷口灰度圖像進(jìn)行增強(qiáng)區(qū)域 特性算法處理。
[0045] 在步驟(3)中，對(duì)增強(qiáng)區(qū)域特性算法處理的圖像進(jìn)行自動(dòng)分色，即用0TSU算法：
[0046] 計(jì)算圖像的灰度值均值U，然后選擇一個(gè)灰度值t，計(jì)算出大于t的像素點(diǎn)所占圖像 全部像素點(diǎn)的比例wO,均值為uO,小于t的像素點(diǎn)所占圖像全部像素點(diǎn)的比例wl，均值為ul， t的范圍為0~255,使目標(biāo)函數(shù)為:旨(1:)='\￥〇*(11〇-11)~2+*1*(111-11)~2取得全局最大值，確定 灰度值t。使灰度值小于t的像素變?yōu)?,大于等于t的像素變?yōu)?55,生成二值化圖像。
[0047] 進(jìn)一步對(duì)二值化圖像，去除雜點(diǎn)，即為不屬于晶狀區(qū)域的白色部分，提取晶狀區(qū)邊 界，即為晶狀區(qū)與纖維區(qū)的邊界，進(jìn)而計(jì)算出纖維斷面率。
[004引計(jì)算出纖維斷面率的公式如下：
[0049]
[0050] 其中，C為試樣缺口處的原始截面面積，Co為晶狀區(qū)域的面積。
[0051] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍W內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，其特征在于，包括： 沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置，其包括底板，所述底板上設(shè)置有立柱和二維平 臺(tái)，所述立柱上安裝有調(diào)焦裝置，所述調(diào)焦裝置還與相機(jī)相固定;所述二維平臺(tái)設(shè)置有旋轉(zhuǎn) 臺(tái)； 所述沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置將采集的纖維斷面圖像傳送至中央處理器 進(jìn)行處理，并得到?jīng)_擊試樣斷口的纖維斷面率。2. 如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，其特征在于，所述立柱 上還安裝有照明裝置。3. 如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，其特征在于，所述二維 平臺(tái)上還設(shè)置有擋板。4. 如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)焦 裝置通過調(diào)焦旋鈕與立柱固定連接。5. 如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn) 臺(tái)通過移動(dòng)旋鈕與二維平臺(tái)相連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種測(cè)定沖擊試樣斷口纖維斷面率系統(tǒng)，包括沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置，其包括底板，所述底板上設(shè)置有立柱和二維平臺(tái)，所述立柱上安裝有調(diào)焦裝置，所述調(diào)焦裝置還與相機(jī)相固定；所述二維平臺(tái)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)臺(tái)；所述沖擊試樣斷口纖維斷面圖像采集裝置將采集的纖維斷面圖像傳送至中央處理器進(jìn)行處理，并得到?jīng)_擊試樣斷口的纖維斷面率。本實(shí)用新型能夠自動(dòng)尋找晶狀區(qū)邊界，提高了工作效率。
【IPC分類】G01N3/30, G01N3/06
【公開號(hào)】CN205301075
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王玉增, 王華峰, 曹若蘭, 董曉曉, 仲強(qiáng)
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日