基于图像处理的厚壁球铁石墨形态的研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要厚壁球墨铸铁由于其凝固时间长，易产生石墨畸变等问题。石墨形态对其力学性能的影响很大，对厚壁中石墨图像的定量分析具有较高的理论和实际价值。同时影响厚壁球铁件石墨形态的因素较多，其中稀土对厚壁铸铁中石墨形态的影响尤为突出。研究稀土对石墨形态的影响为研发适用于厚壁球铁件的长效球化剂打下基础。由于厚壁球铁中石墨形态多样，变化微妙，数量又多，且交错分布，使得传统的人工判读结果的准确性和效率受到很大的影响，并且当石墨形态很差的时候，传统的球化率这个评判标准已经不再适用，针对这一系列问题，本文结合

2、计算机图像处理技术和理论，建立了精确自动的厚壁球铁石墨定量分析系统，并在后续稀土对厚壁球铁石墨形态的影响研究中进行了实际应用，提高石墨图像的评判效率和准确率。首先在分析图像采集系统构成结构的基础上，搭建了石墨图像处理系统，然后运用数字图像处理理论对石墨图像进行预处理，包括灰度变换，二值化，边缘检测以及数学形态学等处理，采用MATLAB图像工具箱编程实现所有的图像处理。其次在图像预处理的基础上从几何形态，纹理和分形理论三个方面对石墨图像进行特征分析，提取颗粒面积，重心，周长，似圆度以及颗粒分布等反映石墨的形态

3、及位置状态特征的几何特征参数；采用统计纹理分析法来定量研究石墨图像的纹理：本文首次提出了基于分形理论的整体石墨图像的描述方法，采用简单分形维数和多重分形谱两个参数刻画了石墨图像中石墨颗粒分布状态的分形特征。再次研究了稀土对厚壁球铁石墨形态的影响，利用ADSTEFAN软件模拟实验装置中铸件的凝固过程，确认所研究的铸件为直径大于lOOmm的厚壁铸件：通过添加不同种类和不同数量的稀土元素进行实验研究，观测它们对铸件石墨形态和力学性能的影响，并采用SEM和能谱仪对试样进行观察和分析；从断口形貌和断裂理论两方面对试样

4、断口进行分析，研究断裂应力与石墨颗粒的形态的关系。最后采用前面开发的程序对球墨铸铁标准图谱中的石墨图谱和实验中不同试样的石墨图像进行了定量分析，结果表明该方法的实用性和有效性。关键词：石墨形态MATLAB图像处理多重分形V上海大学硕士学位论文ABSTRACTDuetothelong-timeSOlidificationofheavy-sectionspheroidalgraphitecastiron,thegraphitesbet：omemisshapen．Themorphologyofgraphitepl

5、ayallimportantroleonthemechanicalproperties，ithashighertheoreticalandpracticalvalueinthequantitativeanalysisofgraphiteimagesinheavy-sectionspheroidalgraphitecastiron．Meanwhile,amongalltheinfluencingfactors，theinfluenceofRareEarthOilthemorphologyofgraphitei

6、sparticularlyprominent．TheresearchontheeffectofREisofgreatbenefittothedevelopementoflong-lastingtreatagentforheavy·sectionspheroidalgraphitecastiron．Becausethemorphologyofgraphiteisverycomplex，andtheamountofgraphiteisverylarge，it'sverydifficulttoanalysethe

7、graphiteimagesaccuratelyandhigh-effectuallybymanual，especiallywhenthemorphologygraphiteb觑?,omeverypoor．Theshapefactorasatraditionalstandardisnolongersuitableforquantitativeanalysis．Inordertosolvethisseriesofproblemsandenhancingtheefficiencyandaccuracyofmea

8、surement,thispaperestablishaprecise，automaticandquantitativeimageanalysissystemcombinedwithcomputerimageprocessingtheoryandtechnologyafIcrlotsofresearch011theeffectofREontheheavy·sectionspheroidalgraphitecast