CN204044076U - 显微带状组织自动定量评级测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种显微带状组织自动定量评级测试设备，属于金属显微组织分析技术领域。该测试设备包括金相显微镜、待测试样品载物台、运动控制单元、摄像采集单元、计算机应用单元，待测试样品载物台和摄像采集单元安装在金相显微镜上，运动控制单元与待测试样品载物台连接，计算机应用单元通过数据线与运动控制单元和摄像采集单元连接，运动控制单元用于拖动待测试样品载物台移动；摄像采集单元用于对待测试样品载物台上的待测试样品进行组织图像采集；计算机应用单元用于对运动控制单元进行控制，并对摄像采集单元采集到的组织图像进行存储和处理。本实用新型结构简单，操作便捷，降低了劳动强度，提高了检测效率，测试数据准确可靠。

Description

显微带状组织自动定量评级测试设备

技术领域

本实用新型涉及金属显微组织分析技术领域，特别涉及显微带状组织自动定量评级测试设备。 

背景技术

显微带状组织是钢材中常出现的显微缺陷性组织。钢材中的带状组织是沿轧制方向形成的、以先共析铁素体为主的条带与以珠光体为主的条带彼此堆叠而成的组织形态。带状组织的存在使得钢材组织不均匀，易引起应力集中，且具有明显的各向异性，不仅影响钢材的强度、韧性等机械性能，而且显著影响钢材的热加工和焊接性能。因而一些需要进行深加工处理的热轧钢板以及高强度管线钢等钢种的验收技术标准中均明确规定了带状组织的验收级别。 

显微带状组织的评级方法通常有标准图谱比较法和定量计算法。其中，标准图谱比较法依据国家标准GB/T 13299-1999《钢的显微组织评定方法》，采用最严重视场的标准图谱比较法进行评级。该方法虽然检验速度较快，但是以一个视场来代表全局，存在区域误差，并且由于手工作业，不同检验人员由于工作经验和对评价标准理解的不同，对同一样品评级往往会不同，评级复现性较差。 

另外，定量计算法依据美国标准ASTM E1268-01(07)《显微结构带状物或取向程度的评定方法》，采用体视学方法测定和评价钢中带状组织和方向性程度，其测试原理类似于晶粒度测定中的直线网格截点法结合数理统计计算法，具有较强的科学性和统计学意义。该方法在美国工程材料测试领域是一个非常重要的检测方法，但是其测量视场数较多(随机选取，且视场数一般不少于5 个)，测试数据繁多，检测速度慢，劳动强度很大，很大程度上制约了该标准中带状组织定量评级方法的应用。 

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种显微带状组织自动定量评级测试设备。所述技术方案如下： 

提供了一种显微带状组织自动定量评级测试设备，所述测试设备包括金相显微镜101、待测试样品载物台102、运动控制单元103、摄像采集单元104、计算机应用单元105， 

所述待测试样品载物台102和所述摄像采集单元104安装在金相显微镜101上，所述运动控制单元103与所述待测试样品载物台102连接，所述计算机应用单元105通过数据线与所述运动控制单元103连接，所述计算机应用单元105通过数据线与摄像采集单元104连接； 

其中，所述运动控制单元103用于拖动所述待测试样品载物台102移动； 

所述摄像采集单元104用于对所述待测试样品载物台102上的待测试样品进行组织图像采集； 

所述计算机应用单元105用于对所述运动控制单元103进行控制，并对所述摄像采集单元104采集到的组织图像进行存储和处理。 

可选地，所述运动控制单元103包括旋转编码器103A和驱动步进电机103B， 

所述旋转编码器103A与所述驱动步进电机103B连接，所述驱动步进电机103B与所述待测试样品载物台102连接； 

所述旋转编码器103A用于发出驱动信号，并将所述驱动信号传输给所述驱动步进电机103B，所述驱动步进电机103B用于根据所述驱动信号，拖动所述待测试样品载物台102移动。 

可选地，所述旋转编码器103A与所述计算机应用单元105连接； 

所述旋转编码器103A用于接收所述计算机应用单元105传输的移动路径指令和视场指令，并将所述金相显微镜101的运动路径数据反馈于所述计算机应用单元105。 

可选地，所述运动路径数据包括所述金相显微镜101的移动距离和当前位置。 

可选地，所述计算机应用单元105包括运动控制器105A和图像处理器105B， 

所述运动控制器105A与所述旋转编码器103A连接，所述图像处理器105B与所述摄像采集单元104连接； 

其中，所述运动控制器105A用于接收用户的运动参数指令，根据所述运动参数指令，计算移动距离，将所述移动距离转换为移动路径指令和视场指令，发送给所述运动控制单元103； 

所述图像处理器105B用于将所述摄像采集单元104采集到的组织图像中的带状特征物图像与基体组织图像分离。 

可选地，所述旋转编码器103A用于接收所述运动控制器105A传输的移动路径指令和视场指令，将所述移动路径指令和所述视场指令转换为空间上的移动距离，根据所述移动距离进行编码产生所述驱动信号，将所述驱动信号传输给所述驱动步进电机103B。 

可选地，所述图像处理器还用于采用边缘提取法或轮廓识别法，将所述摄像采集单元104采集到的组织图像中的带状特征物图像与基体组织图像分离。 

可选地，所述图像处理器105B还用于对所述带状特征物图像的截段或截点进行计数，根据所述截段或截点的数目，计算所述待测试样品的材料参数。 

可选地，所述材料参数包括带宽、方向性程度指数、各向异性指数和相对精度中的至少一项。 

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 

本实用新型实施例提供的显微带状组织自动定量评级测试设备，结构简单，操作便捷，大大降低了显微带状组织检测的劳动强度，提高了检测效率，且测试数据准确可靠，误差很小。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本实用新型实施例提供的显微带状组织自动定量评级测试设备的结构示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。 

图1是本实用新型提供的一种显微带状组织自动定量评级测试设备的结构示意图。该设备可以用于实用新型中提出的显微带状组织自动定量评级测试，具体来讲： 

该测试设备包括金相显微镜101、待测试样品载物台102、运动控制单元103、摄像采集单元104和计算机应用单元105，该待测试样品载物台102和该摄像采集单元104安装在金相显微镜101上，该运动控制单元103与该待测试样品载物台102连接，该计算机应用单元105通过数据线与该运动控制单元103连接，该计算机应用单元105通过数据线与摄像采集单元104连接。 

进一步地，该运动控制单元103包括旋转编码器103A和驱动步进电机103B，该旋转编码器103A与该驱动步进电机103B连接，该驱动步进电机103B与该待测试样品载物台102连接。该计算机应用单元105包括运动控制器105A 和图像处理器105B，该运动控制器105A通过数据线与该旋转编码器103A连接，该图像处理器105B通过数据线与该摄像采集单元104连接。 

其中，该金相显微镜101用于对待测试样品进行观察，该待测试样品载物台102用于放置待测试样品。为了使金相显微镜101对待测试样品的不同部位进行观察，通过安装运动控制单元103控制该待测试样品载物台102在水平面上移动，从而获得不同视场。 

其中，该运动控制单元103用于拖动该待测试样品载物台102移动，包括旋转编码器103A和驱动步进电机103B，该旋转编码器103A用于发出驱动信号，并将该驱动信号传输给驱动步进电机103B。具体的，旋转编码器103A接收计算机应用单元105传输的移动路径指令和视场指令，将移动路径指令和视场指令转换为空间上的移动距离，并根据此移动距离进行编码产生驱动信号，将该驱动信号传输给驱动步进电机103B。该驱动步进电机103B用于根据旋转编码器103A发出的驱动信号，拖动待测试样品载物台102在水平方向上移动。在本实施例中，旋转编码器103A将移动路径指令和视场指令转换为水平方向X轴和水平方向Y轴上的位移信号，使得该驱动步进电机103B进行X轴和Y轴方向的移动，最终拖动该待测试样品载物台102移动。需要说明的是，不同的旋转编码器103A在水平面上对同一移动距离可以有不同的编码方式，并得到不同的驱动信号。 

旋转编码器103A还用于将金相显微镜101的运动路径数据反馈给计算机应用单元105。具体的，旋转编码器103A将金相显微镜101已移动的距离和金相显微镜101当前所在的位置反馈给计算机应用单元105，从而使计算机应用单元105能够实时获得金相显微镜101的位置信息。 

当驱动步进电机103B执行完成旋转编码器103A的驱动信号后，金相显微镜101被待测试样品载物台102拖动到达需要进行组织图像采集的位置。此时，通过摄像采集单元104对所述待测试样品载物台102上的待测试样品进行组织图像采集，并将采集的组织图像通过数据传输线传输到计算机应用单元105。 

其中，计算机应用单元105用于对该运动控制单元103进行控制，并对该摄像采集单元104采集到的组织图像进行存储和处理。该计算机应用单元105包括运动控制器105A和图像处理器105B。该运动控制器105A用于接收用户的设置各种运动参数指令，如运动方向、视场个数等，计算出金相显微镜101的移动距离，并转换为移动路径指令和视场指令，并将该移动路径指令和视场指令传输给旋转编码器103A，形成闭环控制模式。 

该摄像采集单元104用于对该待测试样品载物台102上的待测试样品进行组织图像采集，该图像处理器105B用于存储摄像采集单元104采集到的组织图像，并对组织图像进行处理。具体的，图像处理器105B将采集到的组织图像中的带状特征物图像与基体组织图像分离。在本实施例中，采用边缘提取法或轮廓识别法将该组织图像中带状特征物图像与基体组织图像分离，其它可用方法也可应用于本实施例中。 

进一步的，图像处理器105B接收参数指令，根据该参数指令，对组织图像进行网格划分。具体的，该参数指令携带网格数目，图像处理器105B根据该网格数目，自动生成与该网格数目相应长度的平行线和相应长度的垂直线，实现对组织图像的网格划分。其中，该网格数目可以由计算机应用单元105默认设定，或者由用户设置，本实施例对此不做限定。 

进一步的，图像处理器105B根据划分的网格，对该带状特征物图像的截段或截点进行计数，根据统计的该截段或截点的数目，计算该待测试样品的材料参数。当然，还可以由用户进行人工计数，并将计数结果输入到计算机应用单元105中。 

进一步的，该图像处理器105B应用评级标准中的计算公式，将之前统计的截段或截点的数目代入计算公式，计算出待测试样品的各种材料参数。在本实施例中，该材料参数包括带宽、方向性程度指数、各向异性指数和相对精度，当然，该材料参数中也可以包括其他参数，本应用实施例对此不做限定。 

进一步的，在本实施例中，为了保证测试结果的精度，设置一个相对精度 的预设阈值。当计算出的相对精度大于预设阈值时，说明测试结果不够精确，需要更多的组织图像进行分析，计算机应用单元105提示用户需补充一定数量的视场照片以进行测试。优选地，预设阈值设定为30％。 

为了便于理解，下面以一个具体的应用实例为例，对上述过程进行介绍。 

(一)在开始测试之前，为了便于采集组织图像，先对待测试样品进行处理。在本应用实例中，对待测试样品进行磨光、抛光及腐蚀处理，使得待测试样品的微观组织清晰可见。 

(二)将上步准备好的待测试样品放置在待测试样品载物台102上，调节金相显微镜101上的调焦旋钮，使得待测试样品的微观组织在屏幕上清晰显示。 

(三)对计算机应用单元105进行设置。具体的，向运动控制器105A输入参数指令，该参数指令包括运动方向和视场个数。在本应用实例中，根据ASTME1268标准，运动方向设定为默认模式“随机运动”，视场个数设定为5个。 

(四)运动控制器105A输出移动路径指令和视场指令给运动控制单元103，控制载物台随机移动，摄像采集单元104采集到5个视场下的组织图像。 

(五)摄像采集单元104将采集到的组织图像传输到图像处理器105B。 

(六)图像处理器105B对采集到的组织图像进行处理。 

具体的，图像处理器105B将采集到的组织图像中的带状特征物图像与基体组织图像分离，实验者输入直线网格的网格数目参数n，图像处理器105B对网格线段与待测试样品中的带状特征物的截点进行计数，可选的，当带状特征物与基体组织区分不是很明显时，可以切换为手动模式进行计数。 

(七)图像处理器105B根据评级标准计算公式，将之前的截点计数结果代入公式，计算出待测试样品的各种材料参数，在本实施例中，该材料参数包括带宽、方向性程度指数、各项异性指数和相对精度。 

(八)分析图像处理器105B计算出的相对精度，当相对精度小于预设阈值30％时，样品测试完成，当相对精度大于预设阈值30％时，说明测试结果不够精 确，需要更多的组织图像进行分析，计算机应用单元105提示用户需补充一定数量的视场照片以进行测试。 

表1给出了本实用新型提供的测试设备与其他显微带状组织的评级方法的区别。 

表1 

从表1中可以看出，本实用新型提供的测试设备大大降低了显微带状组织定量评级的劳动强度，提高了效率，测试数据准确可靠，误差很小，可以适用于所有类型的显微带状组织的定量评级。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种显微带状组织自动定量评级测试设备，其特征在于，所述测试设备包括金相显微镜(101)、待测试样品载物台(102)、运动控制单元(103)、摄像采集单元(104)、计算机应用单元(105)， 

所述待测试样品载物台(102)和所述摄像采集单元(104)安装在金相显微镜(101)上，所述运动控制单元(103)与所述待测试样品载物台(102)连接，所述计算机应用单元(105)通过数据线与所述运动控制单元(103)连接，所述计算机应用单元(105)通过数据线与摄像采集单元(104)连接。 

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述运动控制单元(103)包括旋转编码器(103A)和驱动步进电机(103B)，所述旋转编码器(103A)与所述驱动步进电机(103B)连接，所述驱动步进电机(103B)与所述待测试样品载物台(102)连接。 

3.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述旋转编码器(103A)与所述计算机应用单元(105)连接。 

4.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述计算机应用单元(105)包括运动控制器(105A)和图像处理器(105B)，所述运动控制器(105A)与所述旋转编码器(103A)连接，所述图像处理器(105B)与所述摄像采集单元(104)连接。