一种大直径铝合金铸锭晶粒度检验装置及自动检验方法与流程

本发明涉及铝合金生产检验设备技术领域，涉及一种大直径铝合金铸锭晶粒度检验装置及自动检验方法。

背景技术：

单位面积中晶粒的数量与晶粒的尺寸有关，晶粒的大小对金属的拉伸强度、韧性、塑性等机械性质有决定性的影响。因此，晶粒的计数在金相分析中具有相当重要的意义。目前在进行大直径圆铸锭晶粒度检验时，存在以下问题与不足：

1、由于铸锭直径较大(规格直径1080mm，重量约为50公斤)，两名试验员配合抬起圆铸锭放置于检验平台上，具有一定的危险性。

2、试验员拿着竹夹子夹着蘸取高强度混合酸，通过混合酸对铸锭截面进行刷搽。由于人体近距离直接接触混合酸，易腐蚀呼吸道粘膜，对人体造成伤害。

3、由于人为因素影响，无法保证将混合酸均匀涂搽在圆铸锭的试样上，铸锭截面有的区域欠腐蚀，有的区域过腐蚀，影响铸锭晶粒度检测结果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种大直径铝合金铸锭晶粒度检验装置及自动检验方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大直径铝合金铸锭晶粒度检验装置，包括通风橱、喷淋装置、视觉单元、计算处理系统；所述通风橱内设有用于放置铝合金铸锭的工作台；所述喷淋装置设于工作台上方，并与通风橱固定连接；所述视觉单元设于工作台上方；所述视觉单元与计算处理系统连接。

本基础方案通过将铸锭放置在密闭的通风橱中，通风橱中集成喷淋装置、视觉单元，使铸锭腐蚀、晶粒度检测均在通风橱中进行，人员无需待在恶劣的检测环境中，保护了人员安全。

进一步，所述通风橱内还设有环形废液过滤池，所述工作台设于环形废液过滤池内；所述环形废液过滤池外侧设有用于夹持铝合金铸锭的机械手，所述机械手与计算处理系统连接，有益效果：环形废液过滤池用于收集喷淋的液体，放置污染环境；机械手通过计算处理系统控制，自动夹持铸锭，降低人员劳动强度。

进一步，所述喷淋装置包括水喷淋装置、腐蚀液喷淋装置；所述水喷淋装置、腐蚀液喷淋装置分别设于视觉单元两侧，腐蚀液喷淋装置用于喷淋腐蚀液，对铸锭截面进行腐蚀，喷淋均匀，腐蚀效果较好。

进一步，所述通风橱上设有通风阀、观察窗、控制器，所述通风阀均匀分布在通风橱侧壁上，所述控制器设于观察窗一侧，所述喷淋装置、通风阀与控制器连接，并受控制器控制，人员通过控制器对喷淋过程进行控制，避免了直接与腐蚀液接触。

进一步，所述视觉单元包括扫描仪、探照灯；所述扫描仪设于工作台上方，并固定设置在通风橱顶部；所述探照灯设于通风橱侧壁上，通过扫描仪获取铸锭截面图像，并传送至计算处理系统，进行对比评级。

一种晶粒度自动检验方法，包括如下步骤：

s1、建立晶粒度标准图库：录入晶粒度1级到8级图谱，形成晶粒度标准图库；

s2、装夹铸锭：通过机械手将铝合金圆铸锭放置于工作台上，并擦拭干净铸锭截面；

s3、铸锭截面腐蚀处理：依次对铸锭截面进行腐蚀液喷淋、水喷淋，腐蚀铸锭截面并冲洗干净；

s4、晶粒图像获取：通过视觉单元获取腐蚀后的铝合金圆铸锭截面图片，并传输至计算处理系统；

s5、晶粒度等级计算：在计算处理系统中对铸锭截面图片进行处理，并通过计算晶粒平均面积f进行晶粒度评级，获得晶粒度等级。

本方案中，对晶粒度1级到8级图谱分别进行晶粒平均面积计算，得到晶粒平均面积与晶粒度等级对应关系，在通过计算待检测物晶粒平均面积，获得待检测物晶粒度等级。

进一步，步骤s5中，计算处理系统对铸锭截面图片整体进行扫描对比，对比找出铸锭截面图片中最大晶粒位置，并以该位置为中心获取晶粒图片，所述晶粒图片大小与晶粒度标准图库中图谱大小相同。

进一步，所述晶粒平均面积计算方法为：在晶粒图片中选取面积为s的设定区域，获取该区域内的完整晶粒数为p，被该区域边界线所切割的晶粒数为g；当g为偶数时，晶粒总数n＝p+0.5g；当g为奇数时，晶粒总数n＝p+0.5(g+1)；晶粒平均面积f＝s/n。

进一步，步骤s5中，选取与获得的晶粒度等级对应的晶粒度标准图库中的图谱，将晶粒图片与图谱进行对比，判断是否相匹配。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用密闭的通风橱，隔绝了腐蚀过程的恶劣环境，保障了人员安全。

(2)本发明采用晶粒平均面积计算法，简单快速的实现晶粒度评级，并通过与晶粒度标准图库进行对比复核，提高了结果准确性；同时采用计算处理系统自动进行对比评级，提高了晶粒度测试效率，为大批量检测工作提供了保证。

(3)检测过程减少了人为干预，提高了晶粒度测试的精准度，降低了检测过程中的人员劳动强度和检测成本，同时检测过程更规范化，易受控，实现了智能自动化的铸锭截面晶粒度检测过程。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明中晶粒度检验装置的整体结构示意图；

图2为图1中工作台示意图；

图3为本发明中晶粒度1级图；

图4为本发明中晶粒度2级图；

图5为本发明中晶粒度3级图；

图6为本发明中晶粒度4级图；

图7为本发明中晶粒度5级图；

图8为本发明中晶粒度6级图；

图9为本发明中晶粒度7级图；

图10为本发明中晶粒度8级图；

附图标记：1-通风橱；2-通风阀；3-控制器；4-观察窗；5-探照灯；6-水喷淋装置；7-腐蚀液喷淋装置；8-扫描仪；9-传输器；10-传输线缆；11-扫描仪支架；12-机械大臂；13-机械小臂；14-机械爪；15-工作台；16-环形废液过滤池；17-铝合金铸锭；18-计算处理系统。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为一种大直径铝合金铸锭晶粒度检验装置，包括通风橱1、喷淋装置、视觉单元、计算处理系统18；通风橱1内安装有用于放置铝合金铸锭17的工作台15；喷淋装置位于工作台15上方，固定安装在通风橱1侧壁上；视觉单元包括扫描仪8、探照灯5，扫描仪8通过扫描仪支架11安装在通风橱1顶部，位于工作台15上方，扫描仪8与传输器9连接，通过传输器9将图像传输至计算处理系统18；探照灯5安装在通风橱1侧壁上；视觉单元与计算处理系统18通过传输线缆10连接。

本实施例中，通风橱1内还设置有环形废液过滤池16，工作台15位于环形废液过滤池16内；环形废液过滤池16两侧均安装有用于夹持铝合金铸锭17的机械手，机械手与计算处理系统18通过线缆连接；机械手包括机械大臂12、机械小臂13、机械爪14，机械大臂12固定安装在地面上，机械爪14通过机械小臂13安装在机械大臂12上。

本实施例中，喷淋装置包括水喷淋装置6、腐蚀液喷淋装置7；水喷淋装置6、腐蚀液喷淋装置7分别安装在视觉单元两侧；通风橱1上设置有通风阀2、观察窗4、控制器3，通风阀2均匀分布在通风橱1侧壁上，控制器3安装在观察窗4一侧，喷淋装置、通风阀2与控制器3连接，并受控制器3控制。

本实施例中，采用上述检验装置的晶粒度检验方法，包括如下步骤：

s1、建立晶粒度标准图库：录入晶粒度1级到8级图谱，如图3～10所示，形成晶粒度标准图库；

s2、装夹铸锭：通过机械手将铝合金圆铸锭试样放置于工作台15上，并擦拭干净铸锭截面；

s3、铸锭截面腐蚀处理：依次对铝合金铸锭17截面进行腐蚀液喷淋、水喷淋，腐蚀铸锭截面并冲洗干净；

s4、晶粒图像获取：通过视觉单元获取腐蚀后的铝合金圆铸锭截面图片，并传输至计算处理系统18；

s5、晶粒度等级计算：在计算处理系统18中对铝合金铸锭17截面图片进行处理，并通过计算晶粒平均面积f进行晶粒度评级，获得晶粒度等级。

步骤s5中，计算处理系统18对铝合金铸锭17截面图片整体进行扫描对比，对比找出铝合金铸锭17截面图片中最大晶粒位置，并以该位置为中心获取晶粒图片，晶粒图片大小与晶粒度标准图库中图谱大小相同；

其中，晶粒平均面积计算公式为：

f＝s/n

其中s为在晶粒图片中选取区域的面积；

n为选取区域的晶粒总数，该区域内的完整晶粒数为p，被该区域边界线所切割的晶粒数为g；当g为偶数时，晶粒总数n＝p+0.5g；当g为奇数时，晶粒总数n＝p+0.5(g+1)。

本实施例中，对晶粒度1级到8级图谱分别进行晶粒平均面积计算，得到晶粒平均面积与晶粒度等级对应关系，在通过计算待检测物晶粒平均面积，获得待检测物晶粒度等级。

步骤s5中，选取与获得的晶粒度等级对应的晶粒度标准图库中的图谱，将晶粒图片与图谱进行对比，判断是否相匹配，相匹配则输出晶粒度报告，不匹配则进行警告提醒。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。