基于机器视觉方法的便携式布氏硬度测量装置设计与研发

发布时间：2021-03-06 16:43

　　硬度是材料最重要的参数之一,一定程度上反映了材料强度及刚度等性质,因此,材料的硬度测试在生产过程中具有非常重要的意义。布氏硬度作为最早提出的硬度测试方法之一,以其测量精确度高、可重复性好等优点,得到了广泛应用。传统的布氏硬度测试方法采用读数显微镜人工测量压痕大小,一方面工作量大,另一方面又引入了人为误差。因此,工业现场亟需一种便携的硬度测试压痕测量装置,实现高精度自动化测量。针对布氏硬度测试压痕图像的特点,本文提出改进的存在概率图圆检测算法用来检测圆心,提出基于梯度向量径向投影的一维累加器算法来识别有效圆半径。针对压痕图像中常见的同心圆问题,提出了有效的逻辑方法,准确识别正确的压痕。为提高压痕的识别精度,提出基于最小二乘法的迭代拟合算法,不断剔除压痕边缘噪声。在有效的高精度识别算法基础上,提出了基于标准布氏硬度块的相机像素尺寸标定算法。提出的圆心和半径分阶段检测的压痕识别算法,有效地克服了传统圆检测方法对噪声敏感度高的缺点,实现了复杂环境下的压痕准确提取。迭代拟合算法,通过消除噪声点的干扰,有效提高圆与压痕的匹配精度。基于完整的压痕识别算法,设计了便携式的布氏硬度测量装置,实现布氏硬度... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

巴西里约热内卢州联邦大学压痕识别算法效果图

华北电力大学硕士学位论文提出基于机器视觉的布氏压痕检测算法，并将算法移植到嵌入式平台上。实际上，已有很多文献中将机器视觉方法应用到布氏硬度压痕的测量上。这些文献的作者针对布氏硬度压痕的特点采用了各种各样的算法来实现，其识别效果和适应性也有较大差异。巴西里约热内卢州联邦大学的 Mendes 等人于 2003 年提出的基于计算机视觉技术的布氏和维氏硬度自动测量算法[6]，主要针对压痕与背景灰度差异比较明显的压痕图像。算法对低通滤波后的压痕图像进行全局阈值处理得到二值图像，经中值滤波后进行形态学闭操作去掉压痕中心孔洞[6]，从而找到正确的压痕边缘，各步骤操作后的结果如图1 1所示。但是这种方法仅适用于压痕中心与压痕外围材料表面灰度差异比较大的图像，文献中并未对这种情况进行讨论

通过区域面积去除噪声，最后通过计算区域轮廓的波性因子，将波性因子一定阈值的区域剔除，从而得到最终的压痕区域[11]。a) 原始压痕图像 b) 二值化图像

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于外观模型和上下文模型的圆检测方法[J]. 黄永昌,黄卫,赵飞宇,冯铭涛,彭文彬,杨帆,张永芳.  计算机与数字工程. 2016(01)
[2]图像中近圆形对象的一种识别方法[J]. 游安清,王磊,张蓉,宋海峰.  强激光与粒子束. 2015(12)
[3]基于亚像素的布氏硬度测量图像处理算法[J]. 丁洪利,吕晓东,王敬涛,李秀春.  工程与试验. 2014(02)
[4]同心同向椭圆检测算法[J]. 胡蓓.  信息技术. 2013(06)
[5]基于CCD和光栅尺的布氏硬度测量装置[J]. 陶继增,石伟,李金颖.  计测技术. 2011(06)
[6]应用自调整蛇模型实现提取布氏硬度压痕圆[J]. 李丹丹,刘金福,于达仁.  仪器仪表学报. 2011(12)
[7]布氏硬度测量方法改进研究[J]. 杨竹君,赵洪刚.  热加工工艺. 2011(20)
[8]基于布氏硬度测量原理的石油钻杆硬度测量系统[J]. 赵旭,连翠玲,陈朝阳.  河北工业科技. 2010(06)
[9]1种提高布氏硬度测量精度的方法[J]. 赵洪刚,高金贵,孟祥文,杨竹君.  北华大学学报(自然科学版). 2010(03)
[10]基于图象处理的布氏硬度测试系统研究[J]. 常城,李天剑,敖勤,盖雨聆.  北京信息科技大学学报(自然科学版). 2010(01)

硕士论文
[1]基于机器视觉的布氏硬度测量研究[D]. 董健.内蒙古科技大学 2012
[2]材料硬度测量数字图像算法研究[D]. 李聪.华东师范大学 2012
[3]基于嵌入式及图像识别技术的布氏硬度试验机测控系统设计[D]. 李建平.北方民族大学 2009
[4]机器视觉系统中的椭圆检测算法研究[D]. 赵光明.华中科技大学 2009



本文编号：3067446