硬度试验压痕直径的图像测量及实现

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1、第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集107布氏硬度试验压痕直径的图像测量及实现王莹’季立江李代生，(中国工程物理研究所总体工程研究所，四川绵阳，621900)摘要简述了压痕尺寸图像测量系统的构成．在分析压痕图像特点的基础上，提出了一种实用的图像分割算法，实现了对压痕尺寸的精确测量．实验证明，该算法满足对布氏硬度计压痕直径的测量要求．关键词布氏硬度试验方法图像测量图像分割澳4量误差RealizationoftheMeasurementSystemfortheInde

2、ntationDiameterofBrinellHardnessTestUsingImageMeasurementWANGYmg，JILi-jiang，LIDai-shengmstituteofStructuralMechanics,CAEP,MianyangSichuan9621900,Chin—Abs打an：Thestructureoftheindentationimagemeasuringsystemisdescribed．BasedOlltheanalysisofthefeaturesofinden

3、tationimage，theappliedimagedivisionalgorithmisintroducedandusedtorealizetheaccuratemeasurementoftheindentationsize．TheexperimenthasprovedthatthealgorithmCansarisfythelieedoftheindentationdiametermeasurement．Keywords：Brinellhardnesstest；Imagemeasurement；Ima

4、gedivision；Errorofmeasurement1引言金属材料的布氏硬度试验方法是金属材料硬度测量的常用方法，这种方法需要对压痕直径进行精确测量。传统的压痕测量方法是在显微镜下用肉眼进行观测，由于观测者的不同，以及眼睛疲劳会产生人为误差，且测量效率不高，一致性差。随着机器视觉及图像处理技术的发展，使通过图像传感器(CCD)获得压痕图、运用图像处理技术获得压痕尺寸的图像测量方法成为可能，这种方法消除了人为误差，大大提高了测量效率。2图像测量系统组成图像测量就是在测量被测对象时．把图像当作检测和传递信

5、息的手段或载体，从图像中提取有’作者简介：王莹，(1979一，，男，河南省南阳市人，在读硕士，助理工程师，主要从事传感器及测试技术的研究与应用开发．108布氏硬度试验压痕直径的图像测量及实现用信息，从而完成测量。它是近年来在测量领域中形成的新的测量技术。由于其非接触、信息量丰富、相对成本低和能实现快速自动化测量等优点，广泛席用于实时、在线的精密测量。图像测量系统一般由图像获取硬件装置和图像处理软件及计算机组成。图像获取装置包括：图像传感器(CCD相机)和图像采集设备、照明光源、摄像镜头、及组台安装这些器件的

6、机械装置。图像处理软件完成对图像获取的控制、图像处理、特征信息的提取和测量、及结果的存储和输出。计算机是图像处理软件运行的载体。压痕尺寸图像测量系统包括：面阵CCD相机，镜头，照明光源，工作台和计算机。3压痕图像分析3．1布氏硬度压痕理论尺寸布氏硬度试验方法使用合金钢球形压头．在试样上残留的压痕为圆形，测量残余圆形压痕的直径可以计算出布氏硬度。根据试样硬度的不同，共有lmm、2．5mm、5mm和lOmm四种直径的球形压头可选择，有效的压痕直径对应为0．24mm～0．6mm、0．6mm～1．5mm、1．2nl

7、m～3mm和24mm～6mm，因此对应的压痕深度为0．014mm～0．1mm、O．036mm～0．25ram、O．073mm～0．5mm}H0．146mm～lmm。布氏硬度试验方法要求试样的表面粗糙度小于0．8，试样表面非常光亮，而压痕非常浅，因此对压痕图像的获取装置提出了比较高的要求。【lJf2l。3．2压痕图像分析。3．2．1压痕灰度图像对于压痕图像来说，残余压痕圆的轮廓是需要得到的有用信息，试样的残余压痕深度很浅．将会导致压痕图像对比度差，因此图像获取装置的光源、CCD摄像头的景深和聚焦精度对压痕图像

8、的质量有至关重要的影响。图l是用三坐标测量机的图像测头拍摄的几组压痕的灰度图片。(a)顶都环形光源(b)项部平行光(c)顶部平行光A(d)顶部平行光B圈1压痕的几组灰度图片第二届全国信息与电子工程学术交流会蛋第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集图像测头所用摄像头的分辨率768x572，视场1．2n-anXO．9ram。图中(a)是用顶部环形光源拍摄的压痕图片，这幅图片虽然可看出压痕边缘，但是是无法用图像处