[發(fā)明專利]一種基于投影和數(shù)字圖像處理的側(cè)膨脹值測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510037281.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN104567711B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桂樂(lè)樂(lè);壽比南;徐彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G01N3/06
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 湯在彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料側(cè)膨脹值測(cè)定領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于投影和數(shù)字圖像處理的側(cè)膨脹值測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在評(píng)定焊接工藝時(shí)，側(cè)向膨脹值是衡量不銹鋼材料沖擊韌性的重要指標(biāo)之一。GB/T 12778-2008、ASTM E23-2007、GB/T 229-2007等給出了側(cè)向膨脹值的三種常用測(cè)定方法：游標(biāo)卡尺測(cè)定法、側(cè)膨脹儀測(cè)定法和投影儀測(cè)定法。

當(dāng)運(yùn)用這三種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于不可避免地受到?jīng)_擊試件空間變形或人為因素的影響，經(jīng)常導(dǎo)致不同的人測(cè)量的結(jié)果差別很大。

其中，游標(biāo)卡尺測(cè)定法是實(shí)驗(yàn)室人員最常用的方法，但沖擊斷口是三維變形，被測(cè)的兩點(diǎn)通常不在同一平面或同一直線上。這種情況下，用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)誤差不可避免。此外，對(duì)于那些變形較大(特別是非標(biāo)準(zhǔn)試樣)的沖擊試樣，缺口背面通常呈不規(guī)則弧線，而非理想的直線，因此背面不可能完全重合；即便沖擊后兩個(gè)試樣連在一起，側(cè)面也不一定位于同一平面上。

而當(dāng)運(yùn)用側(cè)膨脹儀測(cè)定法時(shí)，同樣會(huì)遇到斷口下側(cè)面不平而無(wú)法緊貼V型基準(zhǔn)塊或側(cè)膨脹部位最高點(diǎn)判斷不準(zhǔn)等問(wèn)題，從而影響測(cè)量準(zhǔn)確度。

利用投影原理測(cè)量側(cè)膨脹值能有效規(guī)避上述兩種方法遇到的問(wèn)題，因此該法也是仲裁時(shí)推薦的方法，但由于測(cè)量過(guò)程中需要人工對(duì)準(zhǔn)試樣的原始側(cè)面和投影儀屏幕上的基準(zhǔn)線，以及人工判斷膨脹部位最高點(diǎn)，因此依然不能排除人為因素的干擾，且效率不高。此外，投影儀在市場(chǎng)上已經(jīng)很難買到，也限制了它的應(yīng)用。

綜上，在側(cè)向膨脹值測(cè)定領(lǐng)域，現(xiàn)有的三種常用方法均是通過(guò)人工方式進(jìn)行的，容易受人為因素影響，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，且測(cè)量效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種基于投影和數(shù)字圖像處理的側(cè)膨脹值測(cè)量系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有的側(cè)向膨脹值測(cè)定技術(shù)容易受人為因素影響、測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于投影和數(shù)字圖像處理的側(cè)膨脹值測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：載物臺(tái)、平行光源、工業(yè)相機(jī)和計(jì)算機(jī)；其中，所述工業(yè)相機(jī)具有雙遠(yuǎn)心鏡頭；

所述雙遠(yuǎn)心鏡頭與所述平行光源正對(duì)設(shè)置，以構(gòu)成平行光路；

所述載物臺(tái)設(shè)于所述平行光源和所述雙遠(yuǎn)心鏡頭之間，用于承載相互匹配的上半截試樣和下半截試樣；所述相互匹配的上半截試樣和下半截試樣由整個(gè)試樣經(jīng)夏比擺錘沖擊試驗(yàn)形成；

所述上半截試樣和所述下半截試樣的斷口均朝上、缺口面均朝向所述平行光源、缺口背面均垂直于所述平行光路，且所述上半截試樣和所述下半截試樣在所述雙遠(yuǎn)心鏡頭中的投影不重疊；

所述工業(yè)相機(jī)用于對(duì)所述上半截試樣和所述下半截試樣拍照；

所述計(jì)算機(jī)用于根據(jù)所述工業(yè)相機(jī)拍照得到的圖像，計(jì)算所述整個(gè)試樣的側(cè)膨脹值；

所述整個(gè)試樣的兩個(gè)側(cè)面分別為第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述上半截試樣的兩個(gè)側(cè)面分別為第一上半截側(cè)面和第二上半截側(cè)面，所述下半截試樣的兩個(gè)側(cè)面分別為第一下半截側(cè)面和第二下半截側(cè)面，所述第一上半截側(cè)面和第一下半截側(cè)面對(duì)應(yīng)于所述第一側(cè)面，所述第二上半截側(cè)面和所述第二下半截側(cè)面對(duì)應(yīng)于所述第二側(cè)面；在所述工業(yè)相機(jī)拍照得到的圖像中，所述第一上半截側(cè)面、第二上半截側(cè)面、第二下半截側(cè)面、第一下半截側(cè)面按照從左至右的順序排列；

所述計(jì)算機(jī)包括：

第一圖像處理器，用于對(duì)所述工業(yè)相機(jī)拍照得到的圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值圖像；

第二圖像處理器，用于將所述二值圖像劃分為膨脹點(diǎn)計(jì)算區(qū)和基準(zhǔn)線擬合區(qū)；所述膨脹點(diǎn)計(jì)算區(qū)包括所述上半截試樣的膨脹段對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域以及所述下半截試樣的膨脹段對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域，所述基準(zhǔn)線擬合區(qū)包括所述上半截試樣的形狀保持段對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域以及所述下半截試樣的形狀保持段對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域；其中，所述膨脹段為所述上/下半截試樣中到其斷口的垂直距離小于第一設(shè)定距離的部分，所述上/下半截試樣中到其底部的垂直距離小于第二設(shè)定距離的部分為底部形變段，所述形狀保持段為所述上/下半截試樣中介于所述膨脹段和所述底部形變段之間的部分；

第三圖像處理器，用于對(duì)所述膨脹點(diǎn)計(jì)算區(qū)進(jìn)行掃描，確定處于所述膨脹點(diǎn)計(jì)算區(qū)內(nèi)、且位于所述上半截試樣的輪廓線上的像素點(diǎn)，確定處于所述膨脹點(diǎn)計(jì)算區(qū)內(nèi)、且位于所述下半截試樣的輪廓線上的像素點(diǎn)；對(duì)所述基準(zhǔn)線擬合區(qū)進(jìn)行掃描，確定處于所述基準(zhǔn)線擬合區(qū)內(nèi)、且位于所述上半截試樣的輪廓線上的像素點(diǎn)，確定處于所述基準(zhǔn)線擬合區(qū)內(nèi)、且位于所述下半截試樣的輪廓線上的像素點(diǎn)；