一種基于投影和數字圖像處理的側膨脹值測量系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及金屬材料側膨脹值測定領域，具體地，設及一種基于投影和數字圖像 處理的側膨脹值測量系統及方法。
【背景技術】
[0002] 在評定焊接工藝時，側向膨脹值是衡量不誘鋼材料沖擊初性的重要指標之一。GB/ T 12778-2008、ASTM E23-2007、GB/T 229-2007等給出了側向膨脹值的S種常用測定方法； 游標卡尺測定法、側膨脹儀測定法和投影儀測定法。
[0003] 當運用該=種方法進行測量時，由于不可避免地受到沖擊試件空間變形或人為因 素的影響，經常導致不同的人測量的結果差別很大。
[0004] 其中，游標卡尺測定法是實驗室人員最常用的方法，但沖擊斷口是=維變形，被測 的兩點通常不在同一平面或同一直線上。該種情況下，用游標卡尺測量時誤差不可避免。此 夕F，對于那些變形較大（特別是非標準試樣）的沖擊試樣，缺口背面通常呈不規則弧線，而 非理想的直線，因此背面不可能完全重合；即便沖擊后兩個試樣連在一起，側面也不一定位 于同一平面上。
[0005] 而當運用側膨脹儀測定法時，同樣會遇到斷口下側面不平而無法緊貼V型基準塊 或側膨脹部位最高點判斷不準等問題，從而影響測量準確度。
[0006] 利用投影原理測量側膨脹值能有效規避上述兩種方法遇到的問題，因此該法也是 仲裁時推薦的方法，但由于測量過程中需要人工對準試樣的原始側面和投影儀屏幕上的基 準線，W及人工判斷膨脹部位最高點，因此依然不能排除人為因素的干擾，且效率不高。此 夕F，投影儀在市場上已經很難買到，也限制了它的應用。
[0007] 綜上，在側向膨脹值測定領域，現有的=種常用方法均是通過人工方式進行的，容 易受人為因素影響，測量結果不準確，且測量效率較低。
【發明內容】
[000引本發明實施例的主要目的在于提供一種基于投影和數字圖像處理的側膨脹值測 量系統及方法，W解決現有的側向膨脹值測定技術容易受人為因素影響、測量結果不準確 的問題。
[0009] 為了實現上述目的，本發明實施例提供一種基于投影和數字圖像處理的側膨脹值 測量系統，所述系統包括；載物臺、平行光源、工業相機和計算機；其中，所述工業相機具有 雙遠屯、鏡頭；
[0010] 所述雙遠屯、鏡頭與所述平行光源正對設置，W構成平行光路；
[0011] 所述載物臺設于所述平行光源和所述雙遠屯、鏡頭之間，用于承載相互匹配的上半 截試樣和下半截試樣；所述相互匹配的上半截試樣和下半截試樣由整個試樣經夏比擺鍵沖 擊試驗形成；
[0012] 所述上半截試樣和所述下半截試樣的斷口均朝上、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，且所述上半截試樣和所述下半截試樣在所述雙遠屯、鏡頭 中的投影不重疊；
[0013] 所述工業相機用于對所述上半截試樣和所述下半截試樣拍照；
[0014] 所述計算機用于根據所述工業相機拍照得到的圖像，計算所述整個試樣的側膨脹 值。
[0015] 相應的，本發明還提供一種基于投影和數字圖像處理的側膨脹值測量方法，包 括：
[0016] 將相互匹配的上半截試樣和下半截試樣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試樣和下半截試樣由整個試樣經夏比擺鍵沖擊試驗形成，所述上半 截試樣和所述下半截試樣的斷口均朝上、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] 利用具有雙遠屯、鏡頭的工業相機對所述上半截試樣和下半截試樣拍照；其中，所 述上半截試樣和所述下半截試樣在所述雙遠屯、鏡頭中的投影不重疊；
[0018] 對拍照得到的圖像進行圖像處理，計算得到所述整個試樣的側膨脹值。
[0019] 借助于上述技術方案，本發明利用平行光源和雙遠屯、鏡頭形成平行光路來模擬投 影效果，對整個試樣經夏比擺鍵沖擊試驗形成的兩個相互匹配的半截沖擊試樣進行拍照， 實現了將該兩個相互匹配的半截沖擊試樣由=維空間精確、不變形地投影至二維空間，然 后通過圖像處理手段計算整個試樣的側膨脹值。相比于現有技術，本發明不需要人工對準 沖擊試樣的原始側面，也不需要人工判斷膨脹部位最高點，避免了人為因素的影響，提高了 測量結果的準確程度。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些 實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可W根據該些附 圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1是本發明提供的基于投影和數字圖像處理的側膨脹值測量系統的結構示意 圖；
[0022] 圖2(a)是整個試樣的兩個側面示意圖；
[0023] 圖2(b)是上半截試樣、下半截式樣的各個側面的示意圖；
[0024] 圖2(c)是將上/下半截試樣劃分成底部形變段、形狀保持段、膨脹段的示意圖；
[0025] 圖3(a)是具有夾具的基于投影和數字圖像處理的側膨脹值測量系統的結構示意 圖
[0026] 圖3化）是圖3(a)中的夾具沿剖面線A-A的剖面示意圖；
[0027] 圖3(c)是上/下半截試樣與夾具的立體示意圖；
[002引圖3(d)是上/下半截試樣與夾具、隔離塊的立體示意圖；
[0029] 圖4是水平輔助線的示意圖；
[0030] 圖5是水平輔助線、豎直輔助線的示意圖；
[003U 圖6是夾具厚度為9mm的示意圖；
[0032] 圖7是基于本發明原理的一具體實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034] 本領域技術技術人員知道，本發明的實施方式可W實現為一種系統、裝置、設備、 方法或計算機程序產品。因此，本公開可W具體實現為W下形式，即；完全的硬件、完全的軟 件（包括固件、駐留軟件、微代碼等），或者硬件和軟件結合的形式。此外，附圖中的任何元 素數量均用于示例而非限制，W及任何命名都僅用于區分，而不具有任何限制含義。
[00對發明概述
[0036] 本發明提供一種基于投影和數字圖像處理的側膨脹值測量系統，通過對經夏比擺 鍵沖擊試驗形成的兩截試樣（上半截試樣和下半截試樣）進行拍照和圖像處理，來獲得整 個試樣的側膨脹值。
[0037] 如圖1所示，該測量系統包括；載物臺11、平行光源12、工業相機13、計算機14。 [003引工業相機13具有雙遠屯、鏡頭15,且雙遠屯、鏡頭15與平行光源12正對設置，二者 構成平行光路；載物臺11設于平行光源12和雙遠屯、鏡頭15之間，用于承載相互匹配的上 半截試樣和下半截試樣，其中上半截試樣和下半截試樣的斷口均朝上、缺口面（即帶有缺 口的一面）均朝向平行光源12、缺口背面均垂直于平行光路，且上半截試樣和下半截試樣 在雙遠屯、鏡頭15中的投影不重疊；工業相機13用于上半截試樣和下半截試樣拍照；計算 機14用于獲取工業相機13拍照得到的圖像，通過對其進行圖像處理和數據計算，得到整個 試樣的側膨脹值。
[0039] 具體的，基于雙遠屯、鏡頭具有高分辨率、超寬景深、超低崎變、W及獨有的平行光 設計等特點，本發明利用雙遠屯、鏡頭與平行光源配合形成照射于上半截試樣和下半截試樣 的平行光路，模擬投影效果，在此基礎上用工業相機對上半截試樣和下半截試樣拍照，相當 于將上半截試樣和下半截試樣由S維空間投影至二維空間，拍照得到的圖像能夠清楚、準 確、不變形地顯現上半截試樣和下半截試樣的各個側面的輪廓，因此可通過圖像處理手段 計算整個試樣的側膨脹值。相比于現有技術，本發明不需要人工對準試樣的原始側面，也不 需要人工判斷膨脹部位最高點，避免了人為因素的影響，提高了測量結果的準確程度。
[0040] 在實施本發明時，為了保證投影效果，平行光源和雙遠屯、鏡頭應處于正對位置，W 構成平行光路，較佳的，還應使平行光源和雙遠屯、鏡頭應具有相同的鏡片組結構。
[0041] 下面介紹利用拍照得到的圖像計算側膨脹值的原理。
[0042] W下內容為了方便說明，如圖2(a)所示，將整個試樣的兩個側面分別定義為第一 側面和第二側