[发明专利]一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料侧膨胀值测定领域，具体地，涉及一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统及方法。

背景技术

在评定焊接工艺时，侧向膨胀值是衡量不锈钢材料冲击韧性的重要指标之一。GB/T 12778-2008、ASTM E23-2007、GB/T 229-2007等给出了侧向膨胀值的三种常用测定方法：游标卡尺测定法、侧膨胀仪测定法和投影仪测定法。

当运用这三种方法进行测量时，由于不可避免地受到冲击试件空间变形或人为因素的影响，经常导致不同的人测量的结果差别很大。

其中，游标卡尺测定法是实验室人员最常用的方法，但冲击断口是三维变形，被测的两点通常不在同一平面或同一直线上。这种情况下，用游标卡尺测量时误差不可避免。此外，对于那些变形较大(特别是非标准试样)的冲击试样，缺口背面通常呈不规则弧线，而非理想的直线，因此背面不可能完全重合；即便冲击后两个试样连在一起，侧面也不一定位于同一平面上。

而当运用侧膨胀仪测定法时，同样会遇到断口下侧面不平而无法紧贴V型基准块或侧膨胀部位最高点判断不准等问题，从而影响测量准确度。

利用投影原理测量侧膨胀值能有效规避上述两种方法遇到的问题，因此该法也是仲裁时推荐的方法，但由于测量过程中需要人工对准试样的原始侧面和投影仪屏幕上的基准线，以及人工判断膨胀部位最高点，因此依然不能排除人为因素的干扰，且效率不高。此外，投影仪在市场上已经很难买到，也限制了它的应用。

综上，在侧向膨胀值测定领域，现有的三种常用方法均是通过人工方式进行的，容易受人为因素影响，测量结果不准确，且测量效率较低。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统及方法，以解决现有的侧向膨胀值测定技术容易受人为因素影响、测量结果不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统，所述系统包括：载物台、平行光源、工业相机和计算机；其中，所述工业相机具有双远心镜头；

所述双远心镜头与所述平行光源正对设置，以构成平行光路；

所述载物台设于所述平行光源和所述双远心镜头之间，用于承载相互匹配的上半截试样和下半截试样；所述相互匹配的上半截试样和下半截试样由整个试样经夏比摆锤冲击试验形成；

所述上半截试样和所述下半截试样的断口均朝上、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，且所述上半截试样和所述下半截试样在所述双远心镜头中的投影不重叠；

所述工业相机用于对所述上半截试样和所述下半截试样拍照；

所述计算机用于根据所述工业相机拍照得到的图像，计算所述整个试样的侧膨胀值；

所述整个试样的两个侧面分别为第一侧面和第二侧面，所述上半截试样的两个侧面分别为第一上半截侧面和第二上半截侧面，所述下半截试样的两个侧面分别为第一下半截侧面和第二下半截侧面，所述第一上半截侧面和第一下半截侧面对应于所述第一侧面，所述第二上半截侧面和所述第二下半截侧面对应于所述第二侧面；在所述工业相机拍照得到的图像中，所述第一上半截侧面、第二上半截侧面、第二下半截侧面、第一下半截侧面按照从左至右的顺序排列；

所述计算机包括：

第一图像处理器，用于对所述工业相机拍照得到的图像进行二值化处理，得到二值图像；

第二图像处理器，用于将所述二值图像划分为膨胀点计算区和基准线拟合区；所述膨胀点计算区包括所述上半截试样的膨胀段对应的图像区域以及所述下半截试样的膨胀段对应的图像区域，所述基准线拟合区包括所述上半截试样的形状保持段对应的图像区域以及所述下半截试样的形状保持段对应的图像区域；其中，所述膨胀段为所述上/下半截试样中到其断口的垂直距离小于第一设定距离的部分，所述上/下半截试样中到其底部的垂直距离小于第二设定距离的部分为底部形变段，所述形状保持段为所述上/下半截试样中介于所述膨胀段和所述底部形变段之间的部分；

第三图像处理器，用于对所述膨胀点计算区进行扫描，确定处于所述膨胀点计算区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上的像素点，确定处于所述膨胀点计算区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上的像素点；对所述基准线拟合区进行扫描，确定处于所述基准线拟合区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上的像素点，确定处于所述基准线拟合区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上的像素点；