专利名称：非金属夹杂物数量的测定方法及用于该方法的铸件样品取得用铸模的制作方法
技术领域：
本发明涉及非金属夹杂物数量的测定方法，尤其涉及一种非金属夹杂物数 量的测定方法及用于该方法的铸件样品取出用铸模，该非金属夹杂物数量的测 定方法包括以下步骤用CCD照相机或其他拍摄单元获取铝合金铸件样品的 矩形断面的图像，对由上述拍摄单元拍摄的图像的色密度(colordensity)进行 处理，根据规定的阈值进行二值化处理，计测规定尺寸以上的像素群数量。
背景技术：
作为评价用于铝合金铸件的熔融金属的品质的方法，已知有K一铸模(K mold)法。根据该方法，在现场取得比较少量的熔融金属样品，浇铸到K一铸 模中，测定者观察铸件样品的断面，计测氧化物、膜、以及其他非金属夹杂物 的数量，从而可以迅速检查其品质(日本实用新型实公昭52-17449号公报， 以下称作"旧计测法")。
然而，测定者为了通过肉眼或者放大镜计测存在于断面的非金属夹杂物的 数量，需要相当的技巧，所以存在测定值会由于测定者不同而产生偏差这样的 缺点。
因此，本发明者开发了一种自动计测的方法，该方法是将样品断面配置在 特殊的照明系统中，用CCD照相机拍摄其断面，对图像的色密度进行处理， 根据规定阈值进行二值化处理，来自动计测尺寸在规定的粒子直径(例如 100pm)以上的夹杂物数量，从而消除了由于测定者不同而产生的测定值的偏 差，使得操作者在现场可以容易测定(日本专利特开2005-3510号公报，以下 称作"以往的自动计测法")。
但是，在根据该以往的自动计测法计测夹杂物数量时，是对样品断面的全 部表面进行拍摄的，所以存在于断面的细微的縮孔导致的阴影也会被获取到图 像中。因此，频繁发生熟练人员计测的夹杂物数量与根据以往的自动计测法获
4得的夹杂物数量有显著差异的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种排除在以往的自动计测法中的縮孔的影响、确保 与熟练人员测定的值有较高相关性并自动计测夹杂物数量的方法及用于该方 法的铸件样品取得用铸模。
本发明者进行了专心研究，结果开发了一种在以往的自动计测法中、通过 限定拍摄的断面区域而消除上述縮孔的影响的划时代的测定方法，使本发明完 成。
铝合金熔融金属在K一铸模中凝固时，由于因铸模冷却而从样品的表面开 始凝固，样品中央的部位最后凝固，所以上述縮孔的大部分容易集中在样品断 面的中央。在以往的自动计测法中，由于使用获取样品的断面的整个区域的图 像，所以会检测到存在于样品中央的缩孔与氧化物、膜、以及其他非金属夹杂 物这两者。因此，由熟练人员的肉眼测定的值和根据以往的自动计测法测定的 值之间的相关性较低，难以在现场迅速进行铝合金熔融金属的品质检查。
因此，为了消除这些縮孔的影响，首先，用拍摄单元检测上述断面的端部 边缘，在上述断面的两端部自动设定面积为该断面面积的1/4 2/3的测定区 域。
艮口，本发明的第一方面是一种非金属杂质的测定方法，包括用CCD照
相机等拍摄单元获取铝合金铸件样品的矩形断面，对由上述拍摄单元拍摄的图 像的色密度进行处理，根据规定的阈值对处理好的图像进行二值化处理，计测 规定尺寸以上的像素群，其特征是，在上述拍摄前检测上述矩形的断面的短边
侧的端部边缘，在上述断面的两端部自动设定面积为该断面面积的1/4 2/3的 测定区域。
本发明的第二方面是用于本发明第一方面的铸件样品取得用铸模，其特征 是，包括具有凹槽的上模、带浇口的下模，在将上述上模和上述下模组装的状 态下，具有在熔融金属流动方向延伸的近似长方体的腔，在上述上模的凹槽的 底面，等间隔设置有在与熔融金属流动方向垂直的方向延伸的倒V字形凸部。
根据本发明的第一方面，由于在用CCD照相机拍摄铸件样品的断面前，检测上述断面的端部边缘，在上述断面的两端部自动设定面积为该断面面积的
1/4 2/3的测定区域，所以不会拍J4在断面中央存在縮孔的图像。其结果是， 通过对拍摄的图像的色密度进行处理，根据规定的阈值进行二值化处理，计测 规定尺寸以上的像素群的数量，可以更准确测定氧化物、膜、以及其他非金属 夹杂物的数量。
根据本发明的第二方面，由于在上述上模的内表面，等间隔设置在与熔融 金属流动方向垂直的方向延伸的倒V字形的凸部，所以在铸件样品的上表面等 间隔地形成有V字形缺口。
若将铸件样品在该V字形缺口的部分断裂，则可以得到多个具有平坦断面 的大致同一尺寸的铸件样品。因此，本发明的非金属夹杂物数量的测定方法可 以准确进行非金属夹杂物数量的测定。
图1是表示用于本发明的夹杂物数量测定方法的铸件样品取得用铸模及可
以用该铸模得到的铸件样品的立体图。
图2是沿着图1所示的铸模的上模及铸件样品的中心线的剖视图。
图3是为了进行本发明的测定方法而使用的测定装置的结构图。
图4表示包括本发明的测定方法中的样件组合的样品及各样品的断面内的
测定区域。
图5是表示根据本发明的自动测定方法测定的值与由熟练人员测定的值的 相关性的曲线图。
图6是表示将根据本发明的自动测定方法测定的值乘以2的值与由熟练人 员测定的值的相关性的曲线图。
图7是表示根据以往的自动测定方法测定的值与由熟练人员测定的值的相 关性的曲线图。
具体实施例方式
如上所述，对从面积为断面面积的1/4 2/3的测定区域拍摄的断面区域的 图像的色密度进行处理，根据规定的阈值进行二值化处理，进一步计测规定的
6粒子直径(例如，等效圆直径为lOOpm)以上的非金属夹杂物数量，从而可以 自动计测每个铸件样品的非金属夹杂物数量(以下称作"K值")。
上述测定区域的面积不到上述断面的面积的1/4时，虽然縮孔拍进到图像 的概率较低，但由于每一断面的测定区域的面积变得太小，所以为了进行准确 的测定，需要增加铸件样品的数量。为了利用K一铸模取得铸件样品并通过断 裂而制成铸件样品，要耗费工夫，所以不理想。上述测定区域的面积超过上述 断面的面积的2/3时，虽然铸件样品的数量较少即可，但将存在于断面中央的 縮孔拍进到图像的概率较高，难以准确进行非金属夹杂物数量的测定。
具体而言，通过将在铸件样品为5个(=10个断面)的范围内测定者直接 用肉眼计测的夹杂物数量除以铸件样品5，求出K值。另外，Ku)的值是通过 将在铸件样品为5个(=10个断面)的范围内测定者通过10倍的放大镜计测 的夹杂物数量同样除以铸件样品5求出的值。根据本发明，提高了由熟练人员 的肉眼测定的值和根据新自动计测法测定的值之间的相关性，在现场可以迅速 进行铝合金熔融金属的品质检查。
这里的像素群是指邻近的像素彼此连接的区域。即，二维观察像素时，可 以是如膜状夹杂物的截面那样的细长的纤维状，也可以是不规则的三角形、菱 形、圆形。作为特殊情况，即使在像素群中有像素的空白区域，只要空白区域 的周围被像素围住，空白区域与外侧的基体没有连接，就可以将包含该空白区 域的像素群作为一体进行处理。此处的基体(matrix)是指不存在非金属夹杂 物的断面区域，表示在拍摄的断面区域中只除去非金属夹杂物的区域。
在本发明的第一方面的一个较佳实施例中，在上述断面的内侧设定多个上 述测定区域，其形状是矩形。
在该较佳实施例中，由于将上述规定范围内的面积的测定区域在矩形的断 面的内侧在上述断面的两端部设定为多个，其形状是矩形，所以可以确实避开 容易产生縮孔的中央，可以有效获取縮孔存在概率较低的两端部的断面的图 像。其结果是，确保更大的上述测定区域的面积，可以从规定数量的铸件样品 的断面更准确测定氧化物、膜、以及其他非金属夹杂物的数量。
在本发明的第一方面的另一较佳实施例中，上述测定区域的面积为上述断 面面积的1/2。
7根据该实施例，由于上述测定区域的面积是上述断面面积的1/2，所以可 以确实避开容易产生缩孔的中央，可以有效获取縮孔存在概率较低的两端部的 断面的图像。
在本发明的第一方面的又一较佳实施例中，使多个上述断面互相在长边侧 相邻并排列为大致同一面，在各断面同时设定测定区域。
根据该实施例，由于将多个上述铸件样品的断面排列为大致同一面，所以 可以在多个断面同时设定上述测定区域，可以确保非金属夹杂物数量的测定的
准确度，实现测定的高效化。在旧K一铸模法中，用锤子等敲击通过K一铸模 取得的铸件样品，该铸件样品会断裂为多个铸件样品，但存在的问题是此时无 法得到非常平的断面。
关于这一点，在新K一铸模法中，由于在K一铸模设置单独的凸部，并使 缺口进入铸件样品的适当部位，所以可以得到具有非常平的断面的铸件样品。
在本发明的第一方面的其他较佳实施例中，在将上述多个断面嵌入壳体而 固定的状态下，对上述测定区域进行拍摄。
根据该实施例，由于在将上述多个断面嵌入壳体而固定的状态下，对上述 测定区域进行拍摄，可以确保非金属夹杂物数量的测定的准确度，可以使测定 高效化。
在本发明的第一方面的其他较佳实施例中，使用色密度的H、 S、 V量及 像素数量，作为二值化提取上述非金属夹杂物的阈值。
根据本实施例，使用色密度的H、 S、 V量及像素数量，作为二值化提取 上述非金属夹杂物的阈值。通过在用CCD照相机等拍摄单元对铸件样品的断 面进行拍摄后对该图像进行处理，可以通过颜色和尺寸来识别非金属夹杂物， 可以进行与测定者用肉眼识别非金属夹杂物数量的测定近似的测定。
HSV是一种定义色彩空间的模型。在用计算机进行绘图时，作为色样使用。 在该HSV中，颜色由色相(hue)、饱和度(saturation value)、亮度(brightness value)表现。
在本发明的第一方面的其他较佳实施例中，在二值化提取上述非金属夹杂 物时，通过根据色密度的H、 S、 V量提取基体，从而提取上述非金属夹杂物 的上述像素群。
8根据本实施例，首先，根据色密度的H、 S、 V量来二值化提取基体，由
于基体之外的区域为非金属夹杂物的区域，所以可以更稳定地提取非金属夹杂 物的区域(像素群)。如上所述，此时的"基体"是不存在非金属夹杂物的断 面区域，表示在拍摄的断面的区域中，只除去非金属夹杂物的区域。
若直接根据色密度的H、 S、 V量来二值化提取非金属夹杂物，则由于非 金属夹杂物的颜色不均匀，是多种颜色的集合体，所以难以提取与非金属夹杂 物对应的像素群。结果，根据自动计测得到的非金属夹杂物的数量(K值)小 于测定者用肉眼计测的非金属夹杂物数量(K值)。
具体而言，根据色密度的阈值，即H (色相)=40 105、 S (饱和度)= 0 40、 V (亮度)=190 255，首先，只二值化提取基体，将除此之外的区域 作为非金属夹杂物的区域(像素群)提取。
在本发明的第一方面的其他较佳实施例中，上述非金属夹杂物与由上述像 素群的像素数量换算的、上述像素群的等效圆直径为100Hm以上的像素群对 应。
根据该实施例，可以将拍进图像的不到lOO)im的非常细微的縮孔作为噪 声去除，可以进行与测定者用肉眼识别非金属夹杂物数量的测定更接近的测 定。在旧计测法中，由于测定者用肉眼可识别的非金属夹杂物的大小为大致 10(Him左右，所以在新自动计测法中，通过采取同样的基准，可以确保数据的
匹配性。
接下来，图l表示本发明的第二方面的铸件样品取得用铸模的一个实施例。 铸模IOO (图l (3))包括具有凹槽112的上模110 (图l (1))、与包括浇 口 122的下模120 (图1 (2))，在将上模IIO和下模120组装的状态下，具 有在熔融金属流动方向延伸的近似长方体的腔102 (图l (3))，在上模IIO 的凹槽112的底面112A (图l (1))，等间隔设置有在与熔融金属流动方向 垂直的方向延伸的倒V字形凸部114。
在本发明的第二方面的较佳实施例中，设置在上模110的凹槽112的底面 112A (图1 (1))的倒V字形凸部114的形状为其在图1 (1)的线II-II 的纵截面如图2 (1)所示，顶点的角度a为45。 90。，高度H为0.3 1.0mm。
根据该实施例，铸件样品在腔102内凝固形成。如图1 (4)所示，通过将在铸件样品130的上表面形成的V字形缺口 132的形状、尺寸设定在适当的范 围内，铸件样品130在V字形缺口 132处断裂的铸件样品S1 S6，具有平坦 的、面积较大的断面F (图2 (2):沿图1 (4)的线III-III的截面)。
因此，较为理想的是，上模IIO的V字形凸部114 (图1 (1))的形状为 其顶点的角度a (图2 (1))在45。 90。的范围内。在角度a不到45。时，尽 管V字形缺口 132的效果较好，但由于浇铸的熔融金属凝固收縮，会粘着在上 模而无法脱离，产生所谓的"抱模(sticking)"，脱模过于耗费时间，操作效率 下降。并且还存在上模110的V字形凸部114容易损坏这样的缺点。若角度a 超过90°， V字形缺口 132的效果下降，产生断裂部的位容易变得不稳定，难 以得到平坦的断面F。
V字形凸部114的高度H (图2 (1))为0.3 1.0mm时较为理想。高度 H不到0.3mm时，V字形缺口 132的效果下降，难以得到平坦的断面F。高度 H超过1.0mm时，虽然V字形缺口 132的效果好，但由于断面F的面积变得 太小，所以在测定上不理想。
在本发明的第二方面的另一较佳实施例中，下模120 (图1 (2))为了构 成铸模100的浇口 122，设有倾斜角度|3为45° 60°的倾斜台124。
根据该实施例，由于下模120在其饶口处设有倾斜角度(3 = 45° 60°的倾 斜台124，所以将取得的熔融金属注入浇口 122时会给熔融金属的流动附加适 当的动量，熔融金属会填充至腔102的前端部102T，可以得到形状规整的铸 件样品130 (图1 (4))。
若倾斜台124的倾斜角度|3不到45°，则由于熔融金属的流动性不足，熔 融金属在倾斜台124的温度下降也随之增大，所以熔融金属有可能无法填充至 腔102的前端部102T。若倾斜台124的倾斜角度p超过60°，则熔融金属的流 动性太大，在注入熔融金属时可能会带入膜，所以不理想。
在本发明的第二方面的又一较佳实施例中，上模110或者下模120在腔前 端部102T具有排气槽(未图示)。
根据该实施例，由于上模110或者下模120在腔前端部102T具有排气槽， 所以可以有效地从腔102去除腔102内的空气或熔融金属凝固时产生的氢气， 可以使熔融金属填充至腔前端102T。另外，较为理想的是上模110具有与下
10模120装拆用的把手(未图示)。
另夕卜， 一般而言，分别在上模110和下模120的116X/116Y禾n 126X/126Y
处包括销和销孔这样的位置对齐用的嵌合单元，可以迅速且准确进行铸模130 的组装。
实施例
样品的准备
使用200kg用的熔解兼保温炉熔解ADC12合金金属原料。通过对保温炉 的熔融金属进行强力搅絆，熔融金属表面的膜带入熔融金属中，膜数量增加， 进一步搅拌熔融金属，由于沉淀在熔解炉底部的A1203、 MgO、尖晶石等氧化 物粒子在熔融金属中飞舞，清洁度下降。另一方面，经过较长的镇静保持时间， 由于熔融金属中的氧化物、膜、以及其他非金属夹杂物通过上浮、沉降而分离， 清洁度倾向于升高。这样，通过搅拌、镇静动作，可以适当调节氧化物、膜、 以及其他非金属夹杂物的数量(浓度)为某一程度。
用柄勺从保温炉内的熔融金属取得约200g的熔融金属，适当浇铸至图1 (3)所示的铸铁K一铸模100。另夕卜，预先在K一铸模100的内表面，用喷涂 法等薄薄地涂布一层包含氮化硼(BN)的脱模材料。较为理想的是，进一步 通过将铸模100预热至15(TC左右，使脱模材料的溶剂或水分蒸发，使其干燥。
如图l (l)所示，在K一铸模100的上模110的凹槽112的底部112A， 等间隔设置有在与熔融金属流动方向垂直的方向延伸的倒V字形凸部114。虽 然未图示，但在上模设置与下模装拆用的把手。
图2 (1)表示沿图l (1)的线II-II的纵截面的局部放大图。V字形凸部 114的形状为其顶点的角度a为60。，高度H为0.6mm。浇铸熔融金属后， 通过用手提拉带把手的上模的把手，拆下上模，取得在腔内凝固的带V字形缺 口的铸件样品。
K一铸模100的下模120在其浇口 122处设有倾斜角度|3 = 50°的倾斜台 124。利用该倾斜台124，抑制注入熔融金属时产生的膜带入，将取得的熔融金 属注入浇口 122时会给熔融金属的流动附加适当的动量，熔融金属填充至腔 102的前端部102T，可以得到形状规整的铸件样品130。
再有，上模110在腔前端部102T还包括2个排气槽(未图示)。通过该
11排气槽，可以将腔102内充满的空气或在熔融金属凝固时产生的氢气从腔102 有效去除，并且可以使熔融金属容易填充至腔前端102T。
用锤子沿着5个部位的V字形缺口 132敲击铸件样品130，使其断裂，成 为6个铸件样品S1 S6。其详细为铸件样品130的浇灌熔融金属R侧的样 品S1 (l个断面，去掉浇灌熔融金属R，调整为与其他样品同样的形状)、前 端102T侧的样品S6 (l个断面)、以及它们中间的样品S2 S5 (共计4个， 各2个断面)，断面数量总计为1+4><2+1 = 10个断面。利用适当形状、尺寸 的V字形缺口 132切割铸件样品，可以得到平坦的断面F。将这6个铸件样品 S1 S6中的5个铸面互相接触地在长边侧重叠贴放，使5个断面排列在大致 同一面，嵌入壳体固定。此处贴放的5个铸件样品中，l个位于浇灌熔融金属 侧的样品S1 (断面只有l个)与4个中间的样品S2 S5 (使用各2个断面中 的l个断面)作为第一组(5个断面)。并且，1个位于前端侧的样品S6 (断 面只有1个)与4个中间的样品S2 S6 (使用各试料的2个断面中与第一组 相反侧的断面)作为第二组(5个断面)。测定第一组和第二组的总计10个断 面。
〈断面的测定〉
在测定时，使用上述本申请人之前的申请即专利文献2披露的测定装置。
如图3所示，测定装置300包括将具有断面F的铝的样品S的断面F 向上配置的工作台T;位于该工作台T的上方、截面为近似半圆形、具有朝下 的凹形反射面2的反射圆顶D;沿着反射圆顶D的凹形反射面2的内侧边缘配 置的发光二极管(光源)4;以及配置于在反射圆顶D的顶部附近开口的开口 部6的上方的CCD照相机(拍摄单元)10。
反射圆顶D通过未图示的配件安装在从工作台T竖立设置的支柱8上， 能够升降，在反射圆顶D的上方CCD照相机10安装在照相机支柱8上，能够 升降。反射圆顶D具有截面近似半圆形的外周面3及与其形状相似而向下开口 的凹形反射面2。凹形反射面2是以规定的曲率弯曲的镜面。在沿着该凹形反 射面2的内周边缘安装的环5上，配置向上且内外两排突出的许多发光二极管 4，形成为环形。发光二极管4例如发出红色光。
另外，在反射圆顶D的顶部附近，开设有平面形状为四边形(正方形或
12者长方形)或者圆形的开口部6。 CCD照相机10位于开口部6的上方，内置 该光学透镜的入射筒12通过开口部6，指向配置在工作台T的表面上的铝的 样品S的断面F。
如图4所示，在壳体200内嵌入有上述第一组的5个铸件样品(例如Sl S5)，用螺钉202固定在壳体200上，作为样品S，将测定断面侧朝上，固定 在图4所示的测定装置300的反射圆顶D的下面，用位于上部的CCD照相机 10同时获取5个断面F。
接下来，在壳体200内嵌入上述第二组的5个铸件样品(本实施例中为 S2 S6)，用螺钉202固定在壳体200上，作为另一样品S，将测定断面侧朝 上，固定在图4的测定装置300的反射圆顶D的下面，用位于上部的CCD照 相机10同时获取5个断面F。 g卩，经一次拍摄可以获得5个断面的图像，由 于在第一组和第二组的铸件样品中存在总计IO个断面，所以需要用CCD照相 机拍摄两次。
在用上述CCD照相机10拍摄图像时，准备两种模式。 一个模式是对断面 的全部表面进行拍摄的情况(比较例以往的自动计测法)，另一个模式是在 拍摄前检测断面的端部边缘，在各断面的两端部可以自动设定适当的测定区域 的情况(实施例本发明的自动计测法)。在后者的情况下，如图4所示，分 别在1个断面F (截面积36mmx5.4mm=194.4mm2)的两端部设置1个部位， 总计2个部位的测定区域M (总的截面积；12.15mmx4mmx2个部位= 97.2mm2)，此时用CCD照相机10每拍摄一次的整个测定区域的面积被设定 为是5个断面的总计面积(972mm2)的1/2 (486mm2)。由于6个铸件样品 S1 S6如上所述具有总计10个断面，因此需要用CCD照相机拍摄两次，10 个断面的总计面积(1944mm2)的1/2的面积(972mm2)为整个测定区域。
接下来对用CCD照相机拍摄两次得到的图像使用色彩的H、 S、 V量及像 素数量(n)进行二值化处理。本发明者通过分析许多断面图像的非金属夹杂 物图像的颜色，发现了以颜色区别非金属夹杂物图像和断面基体用的色彩的 H、 S、 V量的阈值。具体而言，根据如上所述色彩的H (色相)40 105、 S (饱和度)0 40、 V (亮度)190 255的阈值，首先，只对基体进行二 值化提取，将除此之外的区域作为非金属夹杂物的区域(像素群)提取。之后，算出在整个测定区域(972mm2)的像素群中的像素数量为IO个像素以上(换 算的等效圆直径是10(Him以上)的像素群的数量。
在旧计测法中，在熟练人员计测非金属夹杂物的数量时，计测存在于10 个断面的尺寸为0.1mm以上的像素群。因此，本发明中也在根据上述色彩的H、 s、 v量的阈值进行了二值化提取的像素群中，通过进一步提取等效圆直径(d) 为100pm以上的像素群，确保与根据旧计测法计测的值的匹配性。同时，通 过去除微小的像素群，可以将断面上产生的微小的阴影作为噪声去除。
此处的像素群是指相邻的像素彼此连接的区域。即使像素本身在画面的纵 向、横向或者斜向直线排列时，也将其识别为l个像素群。即，二维观察像素 时，可以是膜状夹杂物的截面那样的细长的纤维状，也可以是不规则的三角形、 菱形、圆形。作为特殊情况，即使在像素群中有像素的空白区域，只要空白区 域的周围被像素围住，空白区域与外侧的基体不连接，就可以将包含该空白区 域的像素群作为一体进行处理。此处的基体是指不存在非金属夹杂物的断面区 域，表示在拍摄的断面的区域中，只除去非金属夹杂物的区域。此处，n是1 个像素群中的像素数量，s是每一像素的实际面积，d是i个像素群的等效圆
直径，它们的关系如下。 nxS=7i (d/2) 2
s是每一像素的断面的实际面积，是由ccd照相机拍摄时所使用的透镜 倍率和ccd元件的元件数量决定的值。
再进一步，由熟练人员计测5个铸件样品的10个断面的整个区域的非金 属夹杂物的数量。熟练人员使用IO倍的放大镜，观察10个断面的整个区域并 排除縮孔，计测尺寸为0.1mm以上的非金属夹杂物数量(Ku)值)。
测定结果
实施例根据本发明方法的自动计测结果
表1
新自动计测法新自动计测法
旧计测法本发明例
本发明例14K10值(熟练人员)测定区域一两端部1/2 (计数xl)测定区域一两端部1/2 (计数x2)
样品Nol224
样品No2112
样品No3212
样品No4412
样品No5000
样品No6100
样品No7000
样品No8000
样品No9000
样品NolO66
样品Noll000
样品No12948
样品Nol3000
样品No 14412
样品No 15424
样品Nol656
样品No 17212
样品Nol8324
样品No 1914612
样品No20000
样品No21000
样品No22624
样品No23212
样品No24000
样品No25212
样品No26212
15样品No27724
样品No28212
样品No29212
样品No30848
样品No31424
样品No32000
样品No33648
样品No341248
样品No35648
样品No36424
样品No379510
样品No38000
样品No39212
样品No401148
样品No41012
样品No42000
样品No431148
样品No4476
样品No45436
表1表示根据旧计测法的非金属夹杂物数量测定结果及使用图像处理装
置在断面两端部(IO个断面的全部表面积的1/2)测定的非金属夹杂物数量测 定结果。该表中，表示从样品No.l到样品No.45的45个样品的数据。
在旧计测法中熟练人员使用IO倍的放大镜，对各铸件样品(将5片铸件 片成堆的样品)观察IO个断面的全部表面积，计测尺寸为lOOpm以上的氧化 物、膜、以及其他非金属夹杂物的数量(Ku)值)。
在本发明所涉及的新的自动计测法中，对于各铸件样品而言，使用图像处 理装置将测定区域集中在断面两端部，对5个铸件样品的单侧5个断面，用 CCD照相机获取其1/2面积的图像，对拍摄的图像的色密度进行处理，根据规
16定的H、 S、 V值对基体进行二值化提取，从而提取非金属夹杂物的区域(像 素群)，计测等效圆直径为lOO(im以上的像素群的数量。将该操作对铸件样 品的正反面重复两次，计测总计10个断面的非金属夹杂物的数量。由于计测 区域是IO个断面的整个断面面积的1/2，因此将该计测数乘以2的值也记入表 1中。
图5表示由熟练人员计测的数量与根据图像处理装置计测的数量(计数1 倍)的相关性。并且图6表示由熟练人员计测的数量与根据图像处理装置计测 的数量(计数2倍)的相关性。由图5、图6可知，在熟练人员通过用10倍的 放大镜观察整个断面而计测非金属夹杂物数量的值(Kh)信)、与使用图像处 理装置的本发明的新自动计测法计测的值之间，存在较强的正相关性。这表示 熟练人员可以迅速排除容易在断面中央产生的细微縮孔，在使用图像处理装置 的新自动计测法中，由于只获取产生细微的縮孔较少的断面两端部的区域的图 像，以规定的阈值进行二值化处理，来计测像素群数量，所以该计测值难以受 到细微的縮孔的影响。
比较例根据以往方法的自动计测结果
表2
旧计测法以往自动计测法 比较例
K10值(熟练人员)测定区域一断面的全部表面 (计数xO
样品Nol28
样品No2110
样品No32
样品No400
样品No508
样品No610
样品No704
样品No878
17样品No903
样品NolO615
样品Noll04
样品No1295
样品No1302
样品No1448
样品No15416
样品No165
样品No1728
样品No182
样品No19815
样品No2072
样品No2108
样品No2215
样品No2344
样品No241018
样品No2533
表2表示根据旧计测法的非金属夹杂物数量测定结果及使用图像处理装 置的整个断面(10个断面的全部表面积)的非金属夹杂物数量测定结果。该表 中，表示从样品No.l到样品No.25的25个样品的数据。
与实施例的情况相同，在旧计测法中熟练人员使用10倍的放大镜，对各 铸件样品(将5片铸件片成堆的样品)观察10个断面的全部表面积，计测尺 寸在lOOjmi以上的氧化物、膜、以及其他非金属夹杂物的数量。
在以往的自动计测法中，使用图像处理装置检测各铸件样品(l个断面的 全部区域)的边缘，设定矩形的测定区域，用CCD照相机获取该区域的图像， 对拍摄的图像的色密度进行处理，根据规定的H、 S、 V值进行二值化处理， 计测等效圆直径为lOOpm以上的像素群的数量。通过将该操作重复10次，计 测10个断面全部区域的非金属夹杂物数量。由于拍摄的断面面积是整个断面
18面积，因此将该计测数(计数)记入表2中。
图7表示由熟练人员计测的数量与根据图像处理装置计测的数量(计数1倍)的相关性。从图7可知，在熟练人员通过用10倍的放大镜观察整个断面而计测非金属夹杂物数量的值(Ku)值)、与根据使用图像处理装置的以往的自动计测法而计测的值之间，认为没有相关性，或存在非常弱的相关性。这表示熟练人员可以迅速排除容易在断面中央产生的细微縮孔，在使用图像处理装置的以往的自动计测法中，由于对整个断面区域的图像进行拍摄，以规定的阈值进行二值化处理，来计测像素群数量，因此该计测值受到容易在断面中央产生的细微的縮孔的影响。
工业上的实用性
根据本发明，可以提供一种排除以往的自动计测法中縮孔的影响、确保与由熟练人员测定的值有较高的相关性的自动计测夹杂物数量的方法及用于该方法的铸件样品取得用铸模。
权利要求
1.一种非金属夹杂物数量的测定方法，包括以下步骤用CCD照相机等拍摄单元对由铝合金形成的铸件样品的矩形的断面进行拍摄，对由所述拍摄单元拍摄的图像的色密度进行处理，根据规定的阈值对处理好的图像进行二值化处理，计测规定尺寸以上的像素群的数量，其特征在于，在所述拍摄前检测所述矩形的断面的短边侧的端部边缘，在所述断面的两端部自动设定面积为该断面面积的1/4～2/3的测定区域。
2. 如权利要求1所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特征在于，在所 述断面的内侧设定多个所述测定区域，其形状是矩形。
3. 如权利要求1或2所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特征在于， 所述测定区域的面积为所述断面面积的1/2。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特 征在于，使多个所述断面互相在长边侧相邻并排列为大致同一面，在各断面同 时设定所述测定区域。
5. 如权利要求4所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特征在于，在将 所述多个断面嵌入壳体而固定的状态下，对所述测定区域进行拍摄。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特 征在于，使用色彩的H、 S、 V量及像素数量作为二值化提取所述非金属夹杂 物的阈值。
7. 如权利要求6所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特征在于，在二 值化提取所述非金属夹杂物时，通过根据色彩的H、 S、 V量提取基体，从而 提取所述非金属夹杂物的所述像素群。
8. 如权利要求6或7所述的非金属夹杂物数量的测定方法，其特征在于， 所述非金属夹杂物与由所述像素群的像素数量换算的、所述像素群的等效圆直 径为100pm以上的像素群对应。
9. 一种铸件样品取得用铸模，用于检查铝合金的熔融金属品质，其特征在 于，包括具有凹槽的上模、与带浇口的下模，在将所述上模和所述下模组装的 状态下，具有在熔融金属流动方向延伸的近似长方体的腔，在所述上模的凹槽的底面，等间隔设置有在与熔融金属流动方向垂直的方向延伸的倒V字形凸 部。
10. 如权利要求9所述的铸件样品取得用铸模，其特征在于，所述V字形 凸部的形状为，其顶点的角度在45。 90。的范围内，且所述V字形凸部的高度 是0.3 1,0mm。
11. 如权利要求9或IO所述的铸件样品取得用铸模，其特征在于，所述带 浇口的下模在浇口处设有倾斜角度为45° 60°的倾斜台。
12. 如权利要求9至11中任一项所述的铸件样品取得用铸模，其特征在于， 所述带把手的上模或者所述带浇口的下模在腔前端部具有排气槽。
全文摘要
本发明提供一种排除以往方法中的缩孔的影响、确保与由熟练人员测定的值有较高的相关性的自动计测夹杂物数量的方法及用于该方法的铸件样品取得用铸模。该非金属夹杂物数量的测定方法包括以下步骤用CCD照相机等拍摄单元对由铝合金形成的铸件样品的矩形的断面进行拍摄，对利用上述拍摄单元拍摄的图像的色密度进行处理，根据规定的阈值对处理好的图像进行二值化处理，计测规定尺寸的像素群的数量，该非金属夹杂物数量的测定方法中，在上述拍摄前检测上述断面的端部边缘，在上述断面的两端部自动设定面积为该断面面积的1/4～2/3的测定区域。铸件样品取得用铸模包括具有凹槽的上模、与带浇口的下模，在将上述上模和上述下模组装的状态下，具有在熔融金属流动方向延伸的近似长方体的腔，在上述带把手的上模的凹槽的底面，以等间隔设置在与熔融金属流动方向垂直的方向延伸的倒V字形凸部。
文档编号B22C9/06GK101568824SQ20088000118
公开日2009年10月28日 申请日期2008年3月7日 优先权日2007年3月8日
发明者仓增幸雄, 佐藤三由, 安部绫二, 河井宏 申请人:丰田自动车株式会社;日本轻金属株式会社