顯微帶狀組織自動定量評級測試設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種顯微帶狀組織自動定量評級測試設備，屬于金屬顯微組織分析【技術領域】。該測試設備包括金相顯微鏡、待測試樣品載物臺、運動控制單元、攝像采集單元、計算機應用單元，待測試樣品載物臺和攝像采集單元安裝在金相顯微鏡上，運動控制單元與待測試樣品載物臺連接，計算機應用單元通過數(shù)據(jù)線與運動控制單元和攝像采集單元連接，運動控制單元用于拖動待測試樣品載物臺移動；攝像采集單元用于對待測試樣品載物臺上的待測試樣品進行組織圖像采集；計算機應用單元用于對運動控制單元進行控制，并對攝像采集單元采集到的組織圖像進行存儲和處理。本實用新型結構簡單，操作便捷，降低了勞動強度，提高了檢測效率，測試數(shù)據(jù)準確可靠。
【專利說明】顯微帶狀組織自動定量評級測試設備

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及金屬顯微組織分析【技術領域】，特別涉及顯微帶狀組織自動定量評 級測試設備。

【背景技術】
[0002] 顯微帶狀組織是鋼材中常出現(xiàn)的顯微缺陷性組織。鋼材中的帶狀組織是沿軋制方 向形成的、以先共析鐵素體為主的條帶與以珠光體為主的條帶彼此堆疊而成的組織形態(tài)。 帶狀組織的存在使得鋼材組織不均勻，易引起應力集中，且具有明顯的各向異性，不僅影響 鋼材的強度、韌性等機械性能，而且顯著影響鋼材的熱加工和焊接性能。因而一些需要進行 深加工處理的熱軋鋼板以及高強度管線鋼等鋼種的驗收技術標準中均明確規(guī)定了帶狀組 織的驗收級別。
[0003] 顯微帶狀組織的評級方法通常有標準圖譜比較法和定量計算法。其中，標準圖譜 比較法依據(jù)國家標準GB/T 13299-1999《鋼的顯微組織評定方法》，采用最嚴重視場的標準 圖譜比較法進行評級。該方法雖然檢驗速度較快，但是以一個視場來代表全局，存在區(qū)域誤 差，并且由于手工作業(yè)，不同檢驗人員由于工作經(jīng)驗和對評價標準理解的不同，對同一樣品 評級往往會不同，評級復現(xiàn)性較差。
[0004] 另外，定量計算法依據(jù)美國標準ASTM E1268-01 (07)《顯微結構帶狀物或取向程度 的評定方法》，采用體視學方法測定和評價鋼中帶狀組織和方向性程度，其測試原理類似于 晶粒度測定中的直線網(wǎng)格截點法結合數(shù)理統(tǒng)計計算法，具有較強的科學性和統(tǒng)計學意義。 該方法在美國工程材料測試領域是一個非常重要的檢測方法，但是其測量視場數(shù)較多（隨 機選取，且視場數(shù)一般不少于5個），測試數(shù)據(jù)繁多，檢測速度慢，勞動強度很大，很大程度 上制約了該標準中帶狀組織定量評級方法的應用。 實用新型內(nèi)容
[0005] 為了解決現(xiàn)有技術的問題，本實用新型實施例提供了一種顯微帶狀組織自動定量 評級測試設備。所述技術方案如下 ：
[0006] 提供了一種顯微帶狀組織自動定量評級測試設備，所述測試設備包括金相顯微鏡 101、待測試樣品載物臺102、運動控制單元103、攝像采集單元104、計算機應用單元105，
[0007] 所述待測試樣品載物臺102和所述攝像采集單元104安裝在金相顯微鏡101上， 所述運動控制單元103與所述待測試樣品載物臺102連接，所述計算機應用單元105通過 數(shù)據(jù)線與所述運動控制單元103連接，所述計算機應用單元105通過數(shù)據(jù)線與攝像采集單 元104連接；
[0008] 其中，所述運動控制單元103用于拖動所述待測試樣品載物臺102移動；
[0009] 所述攝像采集單元104用于對所述待測試樣品載物臺102上的待測試樣品進行組 織圖像米集；
[0010] 所述計算機應用單元105用于對所述運動控制單元103進行控制，并對所述攝像 采集單元104采集到的組織圖像進行存儲和處理。
[0011] 可選地，所述運動控制單元103包括旋轉編碼器103A和驅動步進電機103B，
[0012] 所述旋轉編碼器103A與所述驅動步進電機103B連接，所述驅動步進電機103B與 所述待測試樣品載物臺102連接；
[0013] 所述旋轉編碼器103A用于發(fā)出驅動信號，并將所述驅動信號傳輸給所述驅動步 進電機103B，所述驅動步進電機103B用于根據(jù)所述驅動信號，拖動所述待測試樣品載物臺 102移動。
[0014] 可選地，所述旋轉編碼器103A與所述計算機應用單元105連接；
[0015] 所述旋轉編碼器103A用于接收所述計算機應用單元105傳輸?shù)囊苿勇窂街噶詈?視場指令，并將所述金相顯微鏡101的運動路徑數(shù)據(jù)反饋于所述計算機應用單元105。
[0016] 可選地，所述運動路徑數(shù)據(jù)包括所述金相顯微鏡101的移動距離和當前位置。
[0017] 可選地，所述計算機應用單元105包括運動控制器105A和圖像處理器105B，
[0018] 所述運動控制器105A與所述旋轉編碼器103A連接，所述圖像處理器105B與所述 攝像采集單元104連接；
[0019] 其中，所述運動控制器105A用于接收用戶的運動參數(shù)指令，根據(jù)所述運動參數(shù)指 令，計算移動距離，將所述移動距離轉換為移動路徑指令和視場指令，發(fā)送給所述運動控制 單元103;
[0020] 所述圖像處理器105B用于將所述攝像采集單元104采集到的組織圖像中的帶狀 特征物圖像與基體組織圖像分離。
[0021] 可選地，所述旋轉編碼器103A用于接收所述運動控制器105A傳輸?shù)囊苿勇窂街?令和視場指令，將所述移動路徑指令和所述視場指令轉換為空間上的移動距離，根據(jù)所述 移動距離進行編碼產(chǎn)生所述驅動信號，將所述驅動信號傳輸給所述驅動步進電機103B。
[0022] 可選地，所述圖像處理器還用于采用邊緣提取法或輪廓識別法，將所述攝像采集 單元104采集到的組織圖像中的帶狀特征物圖像與基體組織圖像分離。
[0023] 可選地，所述圖像處理器105B還用于對所述帶狀特征物圖像的截段或截點進行 計數(shù)，根據(jù)所述截段或截點的數(shù)目，計算所述待測試樣品的材料參數(shù)。
[0024] 可選地，所述材料參數(shù)包括帶寬、方向性程度指數(shù)、各向異性指數(shù)和相對精度中的 至少一項。
[0025] 本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
[0026] 本實用新型實施例提供的顯微帶狀組織自動定量評級測試設備，結構簡單，操作 便捷，大大降低了顯微帶狀組織檢測的勞動強度，提高了檢測效率，且測試數(shù)據(jù)準確可靠， 誤差很小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，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實用新型的一些實 施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0028] 圖1是本實用新型實施例提供的顯微帶狀組織自動定量評級測試設備的結構示 意圖。

【具體實施方式】
[0029] 為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。
[0030] 圖1是本實用新型提供的一種顯微帶狀組織自動定量評級測試設備的結構示意 圖。該設備可以用于實用新型中提出的顯微帶狀組織自動定量評級測試，具體來講：
[0031] 該測試設備包括金相顯微鏡101、待測試樣品載物臺102、運動控制單元103、攝像 采集單元104和計算機應用單元105,該待測試樣品載物臺102和該攝像采集單元104安裝 在金相顯微鏡101上，該運動控制單元103與該待測試樣品載物臺102連接，該計算機應用 單元105通過數(shù)據(jù)線與該運動控制單元103連接，該計算機應用單元105通過數(shù)據(jù)線與攝 像采集單元104連接。
[0032] 進一步地，該運動控制單元103包括旋轉編碼器103A和驅動步進電機103B，該旋 轉編碼器103A與該驅動步進電機103B連接，該驅動步進電機103B與該待測試樣品載物臺 102連接。該計算機應用單元105包括運動控制器105A和圖像處理器105B，該運動控制器 105A通過數(shù)據(jù)線與該旋轉編碼器103A連接，該圖像處理器105B通過數(shù)據(jù)線與該攝像采集 單元104連接。
[0033] 其中，該金相顯微鏡101用于對待測試樣品進行觀察，該待測試樣品載物臺102用 于放置待測試樣品。為了使金相顯微鏡101對待測試樣品的不同部位進行觀察，通過安裝 運動控制單元103控制該待測試樣品載物臺102在水平面上移動，從而獲得不同視場。
[0034] 其中，該運動控制單元103用于拖動該待測試樣品載物臺102移動，包括旋轉編碼 器103A和驅動步進電機103B，該旋轉編碼器103A用于發(fā)出驅動信號，并將該驅動信號傳 輸給驅動步進電機103B。具體的，旋轉編碼器103A接收計算機應用單元105傳輸?shù)囊苿?路徑指令和視場指令，將移動路徑指令和視場指令轉換為空間上的移動距離，并根據(jù)此移 動距離進行編碼產(chǎn)生驅動信號，將該驅動信號傳輸給驅動步進電機103B。該驅動步進電機 103B用于根據(jù)旋轉編碼器103A發(fā)出的驅動信號，拖動待測試樣品載物臺102在水平方向上 移動。在本實施例中，旋轉編碼器103A將移動路徑指令和視場指令轉換為水平方向X軸和 水平方向Y軸上的位移信號，使得該驅動步進電機103B進行X軸和Y軸方向的移動，最終 拖動該待測試樣品載物臺102移動。需要說明的是，不同的旋轉編碼器103A在水平面上對 同一移動距離可以有不同的編碼方式，并得到不同的驅動信號。
[0035] 旋轉編碼器103A還用于將金相顯微鏡101的運動路徑數(shù)據(jù)反饋給計算機應用單 元105。具體的，旋轉編碼器103A將金相顯微鏡101已移動的距離和金相顯微鏡101當前 所在的位置反饋給計算機應用單元105,從而使計算機應用單元105能夠實時獲得金相顯 微鏡101的位置信息。
[0036] 當驅動步進電機103B執(zhí)行完成旋轉編碼器103A的驅動信號后，金相顯微鏡101 被待測試樣品載物臺102拖動到達需要進行組織圖像采集的位置。此時，通過攝像采集單 元104對所述待測試樣品載物臺102上的待測試樣品進行組織圖像采集，并將采集的組織 圖像通過數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)接嬎銠C應用單元105。
[0037] 其中，計算機應用單元105用于對該運動控制單元103進行控制，并對該攝像采集 單元104采集到的組織圖像進行存儲和處理。該計算機應用單元105包括運動控制器105A 和圖像處理器105B。該運動控制器105A用于接收用戶的設置各種運動參數(shù)指令，如運動方 向、視場個數(shù)等，計算出金相顯微鏡101的移動距離，并轉換為移動路徑指令和視場指令， 并將該移動路徑指令和視場指令傳輸給旋轉編碼器103A，形成閉環(huán)控制模式。
[0038] 該攝像采集單元104用于對該待測試樣品載物臺102上的待測試樣品進行組織圖 像采集，該圖像處理器105B用于存儲攝像采集單元104采集到的組織圖像，并對組織圖像 進行處理。具體的，圖像處理器105B將采集到的組織圖像中的帶狀特征物圖像與基體組織 圖像分離。在本實施例中，采用邊緣提取法或輪廓識別法將該組織圖像中帶狀特征物圖像 與基體組織圖像分離，其它可用方法也可應用于本實施例中。
[0039] 進一步的，圖像處理器105B接收參數(shù)指令，根據(jù)該參數(shù)指令，對組織圖像進行網(wǎng) 格劃分。具體的，該參數(shù)指令攜帶網(wǎng)格數(shù)目，圖像處理器105B根據(jù)該網(wǎng)格數(shù)目，自動生成與 該網(wǎng)格數(shù)目相應長度的平行線和相應長度的垂直線，實現(xiàn)對組織圖像的網(wǎng)格劃分。其中，該 網(wǎng)格數(shù)目可以由計算機應用單元105默認設定，或者由用戶設置，本實施例對此不做限定。
[0040] 進一步的，圖像處理器105B根據(jù)劃分的網(wǎng)格，對該帶狀特征物圖像的截段或截點 進行計數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計的該截段或截點的數(shù)目，計算該待測試樣品的材料參數(shù)。當然，還可以 由用戶進行人工計數(shù)，并將計數(shù)結果輸入到計算機應用單元105中。
[0041] 進一步的，該圖像處理器105B應用評級標準中的計算公式，將之前統(tǒng)計的截段或 截點的數(shù)目代入計算公式，計算出待測試樣品的各種材料參數(shù)。在本實施例中，該材料參數(shù) 包括帶寬、方向性程度指數(shù)、各向異性指數(shù)和相對精度，當然，該材料參數(shù)中也可以包括其 他參數(shù)，本應用實施例對此不做限定。
[0042]進一步的，在本實施例中，為了保證測試結果的精度，設置一個相對精度的預設 閾值。當計算出的相對精度大于預設閾值時，說明測試結果不夠精確，需要更多的組織圖像 進行分析，計算機應用單元105提示用戶需補充一定數(shù)量的視場照片以進行測試。優(yōu)選地， 預設閾值設定為30%。
[0043]為了便于理解，下面以一個具體的應用實例為例，對上述過程進行介紹。
[0044]( -）在開始測試之前，為了便于采集組織圖像，先對待測試樣品進行處理。在本 應用實例中，對待測試樣品進行磨光、拋光及腐蝕處理，使得待測試樣品的微觀組織清晰可 見。
[0045](二）將上步準備好的待測試樣品放置在待測試樣品載物臺102上，調節(jié)金相顯微 鏡101上的調焦旋鈕，使得待測試樣品的微觀組織在屏幕上清晰顯示。
[0046] (三）對計算機應用單元105進行設置。具體的，向運動控制器105A輸入?yún)?shù)指 令，該參數(shù)指令包括運動方向和視場個數(shù)。在本應用實例中，根據(jù)ASTME1268標準，運動方 向設定為默認模式"隨機運動"，視場個數(shù)設定為5個。
[0047](四）運動控制器105A輸出移動路徑指令和視場指令給運動控制單元103,控制 載物臺隨機移動，攝像采集單元104采集到5個視場下的組織圖像。
[0048](五）攝像采集單元104將采集到的組織圖像傳輸?shù)綀D像處理器105B。
[0049](六）圖像處理器105B對采集到的組織圖像進行處理。
[0050] 具體的，圖像處理器105B將采集到的組織圖像中的帶狀特征物圖像與基體組織 圖像分離，實驗者輸入直線網(wǎng)格的網(wǎng)格數(shù)目參數(shù)n，圖像處理器105B對網(wǎng)格線段與待測試 樣品中的帶狀特征物的截點進行計數(shù)，可選的，當帶狀特征物與基體組織區(qū)分不是很明顯 時，可以切換為手動模式進行計數(shù)。
[0051] (七）圖像處理器105B根據(jù)評級標準計算公式，將之前的截點計數(shù)結果代入公 式，計算出待測試樣品的各種材料參數(shù)，在本實施例中，該材料參數(shù)包括帶寬、方向性程度 指數(shù)、各項異性指數(shù)和相對精度。
[0052] (八）分析圖像處理器105B計算出的相對精度，當相對精度小于預設閾值30% 時，樣品測試完成，當相對精度大于預設閾值30%時，說明測試結果不夠精確，需要更多 的組織圖像進行分析，計算機應用單元105提示用戶需補充一定數(shù)量的視場照片以進行測 試。
[0053] 表1給出了本實用新型提供的測試設備與其他顯微帶狀組織的評級方法的區(qū)別。
[0054] 表 1

【權利要求】
1. 一種顯微帶狀組織自動定量評級測試設備，其特征在于，所述測試設備包括金相顯 微鏡（101)、待測試樣品載物臺（102)、運動控制單元（103)、攝像采集單元（104)、計算機應 用單元（105)， 所述待測試樣品載物臺（102)和所述攝像采集單元（104)安裝在金相顯微鏡（101) 上，所述運動控制單元（103)與所述待測試樣品載物臺（102)連接，所述計算機應用單元 (105)通過數(shù)據(jù)線與所述運動控制單元（103)連接，所述計算機應用單元（105)通過數(shù)據(jù)線 與攝像采集單元（104)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的測試設備，其特征在于，所述運動控制單元（103)包括旋轉編 碼器（103A)和驅動步進電機（103B)，所述旋轉編碼器（103A)與所述驅動步進電機（103B) 連接，所述驅動步進電機（103B)與所述待測試樣品載物臺（102)連接。
3. 根據(jù)權利要求2所述的測試設備，其特征在于，所述旋轉編碼器（103A)與所述計算 機應用單元（105)連接。
4. 根據(jù)權利要求2所述的測試設備，其特征在于，所述計算機應用單元（105)包括運 動控制器（105A)和圖像處理器（105B)，所述運動控制器（105A)與所述旋轉編碼器（103A) 連接，所述圖像處理器（105B)與所述攝像采集單元（104)連接。
【文檔編號】G01N21/84GK204044076SQ201420250547
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】仝珂, 瞿婷婷, 樊治海, 邵曉東, 朱麗霞 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所