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
【技术领域】
[0001] 本发明设及金属材料侧膨胀值测定领域，具体地，设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】
[0002] 在评定焊接工艺时，侧向膨胀值是衡量不诱钢材料冲击初性的重要指标之一。GB/ T 12778-2008、ASTM E23-2007、GB/T 229-2007等给出了侧向膨胀值的S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。
[0003] 当运用该=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。
[0004] 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=维变形，被测 的两点通常不在同一平面或同一直线上。该种情况下，用游标卡尺测量时误差不可避免。此 夕F，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。
[0005] 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。
[0006] 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，W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 夕F，投影仪在市场上已经很难买到，也限制了它的应用。
[0007] 综上，在侧向膨胀值测定领域，现有的=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】
[000引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，W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。
[0009] 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 双远屯、镜头；
[0010] 所述双远屯、镜头与所述平行光源正对设置，W构成平行光路；
[0011] 所述载物台设于所述平行光源和所述双远屯、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键冲 击试验形成；
[0012] 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屯、镜头 中的投影不重叠；
[0013] 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；
[0014] 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。
[0015] 相应的，本发明还提供一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量方法，包 括：
[0016] 将相互匹配的上半截试样和下半截试样置于平行光源形成的平行光路中；其中， 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键冲击试验形成，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；
[0017] 利用具有双远屯、镜头的工业相机对所述上半截试样和下半截试样拍照；其中，所 述上半截试样和所述下半截试样在所述双远屯、镜头中的投影不重叠；
[0018] 对拍照得到的图像进行图像处理，计算得到所述整个试样的侧膨胀值。
[0019] 借助于上述技术方案，本发明利用平行光源和双远屯、镜头形成平行光路来模拟投 影效果，对整个试样经夏比摆键冲击试验形成的两个相互匹配的半截冲击试样进行拍照， 实现了将该两个相互匹配的半截冲击试样由=维空间精确、不变形地投影至二维空间，然 后通过图像处理手段计算整个试样的侧膨胀值。相比于现有技术，本发明不需要人工对准 冲击试样的原始侧面，也不需要人工判断膨胀部位最高点，避免了人为因素的影响，提高了 测量结果的准确程度。
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附 图获得其他的附图。
[0021] 图1是本发明提供的基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统的结构示意 图；
[0022] 图2(a)是整个试样的两个侧面示意图；
[0023] 图2(b)是上半截试样、下半截式样的各个侧面的示意图；
[0024] 图2(c)是将上/下半截试样划分成底部形变段、形状保持段、膨胀段的示意图；
[0025] 图3(a)是具有夹具的基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统的结构示意 图
[0026] 图3化）是图3(a)中的夹具沿剖面线A-A的剖面示意图；
[0027] 图3(c)是上/下半截试样与夹具的立体示意图；
[002引图3(d)是上/下半截试样与夹具、隔离块的立体示意图；
[0029] 图4是水平辅助线的示意图；
[0030] 图5是水平辅助线、竖直辅助线的示意图；
[003U 图6是夹具厚度为9mm的示意图；
[0032] 图7是基于本发明原理的一具体实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可W实现为一种系统、装置、设备、 方法或计算机程序产品。因此，本公开可W具体实现为W下形式，即；完全的硬件、完全的软 件（包括固件、驻留软件、微代码等），或者硬件和软件结合的形式。此外，附图中的任何元 素数量均用于示例而非限制，W及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
[00对发明概述
[0036] 本发明提供一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统，通过对经夏比摆 键冲击试验形成的两截试样（上半截试样和下半截试样）进行拍照和图像处理，来获得整 个试样的侧膨胀值。
[0037] 如图1所示，该测量系统包括；载物台11、平行光源12、工业相机13、计算机14。 [003引工业相机13具有双远屯、镜头15,且双远屯、镜头15与平行光源12正对设置，二者 构成平行光路；载物台11设于平行光源12和双远屯、镜头15之间，用于承载相互匹配的上 半截试样和下半截试样，其中上半截试样和下半截试样的断口均朝上、缺口面（即带有缺 口的一面）均朝向平行光源12、缺口背面均垂直于平行光路，且上半截试样和下半截试样 在双远屯、镜头15中的投影不重叠；工业相机13用于上半截试样和下半截试样拍照；计算 机14用于获取工业相机13拍照得到的图像，通过对其进行图像处理和数据计算，得到整个 试样的侧膨胀值。
[0039] 具体的，基于双远屯、镜头具有高分辨率、超宽景深、超低崎变、W及独有的平行光 设计等特点，本发明利用双远屯、镜头与平行光源配合形成照射于上半截试样和下半截试样 的平行光路，模拟投影效果，在此基础上用工业相机对上半截试样和下半截试样拍照，相当 于将上半截试样和下半截试样由S维空间投影至二维空间，拍照得到的图像能够清楚、准 确、不变形地显现上半截试样和下半截试样的各个侧面的轮廓，因此可通过图像处理手段 计算整个试样的侧膨胀值。相比于现有技术，本发明不需要人工对准试样的原始侧面，也不 需要人工判断膨胀部位最高点，避免了人为因素的影响，提高了测量结果的准确程度。
[0040] 在实施本发明时，为了保证投影效果，平行光源和双远屯、镜头应处于正对位置，W 构成平行光路，较佳的，还应使平行光源和双远屯、镜头应具有相同的镜片组结构。
[0041] 下面介绍利用拍照得到的图像计算侧膨胀值的原理。
[0042] W下内容为了方便说明，如图2(a)所示，将整个试样的两个侧面分别定义为第一 侧面和第二侧