维氏硬度检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种维氏硬度检测系统，该系统运行于计算机，该计算机与硬度检测机台相连接。该硬度检测机台通过工业光学镜头和电荷耦合装置采集待测材料表面的压痕图像，并将该压痕图像传送至计算机。该计算机利用所述维氏硬度检测系统分析得到压痕图像中两条压痕对角线的四个角点的位置，根据该四个角点计算两条压痕对角线的长度，再根据两条压痕对角线的长度计算出待测材料的维氏硬度，输出测试结果至与计算机相连接的显示装置。本发明专利技术还提供一种维氏硬度检测方法。利用本发明专利技术，可以准确地确定材料表面的压痕位置，提高硬度检测的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种材料硬度检测系统及方法，尤其是关于一种维氏硬度检测系统及 方法。
技术介绍
维氏硬度(Vickers-HardnessJH)是表示材料硬度的一种标准。测量材料的维氏 硬度通常是将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入材料表面，保持规定时间后，测量压 痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。目前，测试人员在使用维氏硬度检测机台测量材料的硬度时，是依靠目视确定压 痕位置，再通过标尺测量读出压痕对角线的长度。目视会造成眼睛疲劳，导致测量得到的数 据存在不确定性的问题。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种维氏硬度检测系统，可以客观地确定压痕位置，提 高维氏硬度检测的精确度。此外，还有必要提供一种维氏硬度检测方法，可以客观地确定压痕位置，提高维氏 硬度检测的精确度。本专利技术提供一种维氏硬度检测系统，该系统运行于计算机，该计算机与硬度检测 机台相连接。该硬度检测机台通过工业光学镜头和电荷耦合装置采集待测材料表面的压痕 图像，并将该压痕图像传送至计算机。该计算机利用所述维氏硬度检测系统分析得到压痕 图像中两条压痕对角线的四个角点的位置，根据该四个角点计算两条压痕对角线的长度， 再根据两条压痕对角线的长度计算出待测材料的维氏硬度，输出测试结果至与计算机相连 接的显示装置。本专利技术还提供一种维氏硬度检测方法该方法包括(a)通过硬度检测机台的工业 光学镜头和电荷耦合装置采集待测材料表面的压痕图像，并将该压痕图像传送至与硬度检 测机台相连接的计算机；及(b)通过计算机分析得到压痕图像中两条压痕对角线的四个角 点的位置，根据该四个角点计算两条压痕对角线的长度，再根据两条压痕对角线的长度计 算出待测材料的维氏硬度，输出测试结果至与计算机相连接的显示装置。相较于现有技术，本专利技术提供的可以准确地确定材料表 面的压痕位置，提高硬度检测的精确度。附图说明图1是本专利技术维氏硬度检测系统较佳实施例的功能模块图。图2是本专利技术维氏硬度检测方法较佳实施例的总流程图。图3是图2中步骤查找两条压痕对角线的四个角点的具体流程图。图4是压痕图像中两条压痕对角线的示意图。图5是图4的局部放大图。 具体实施例方式为方便理解，对文中出现的部分术语作如下解释 角点两条直线构成角时的交点。如图1所示，是本专利技术维氏硬度检测系统较佳实施例的功能模块图。硬度检测机 台10与计算机20相连接，该计算机20还连接有一台显示装置30。所述维氏硬度检测系统 40安装并运行于该计算机20。硬度检测机台10的Z轴上安装有一个电荷耦合装置(Charge Coupled Device, (XD) 11，该CXD 11前方安装有一工业光学镜头(图中未示出)。所述硬度检测机台10将一 个相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入待测材料的表面，维持一定时间后从待测材料 表面移除该金刚石，通过该工业光学镜头和该CCD 11采集待测材料表面的压痕图像，并将 该压痕图像传送至计算机20。计算机20通过维氏硬度检测系统40分析得到压痕图像中两条压痕对角线的四个 角点的位置，根据该四个角点计算两条压痕对角线的长度，再利用公式计算出待测材料的 维氏硬度，输出测试结果至显示装置30。显示装置30用于显示硬度检测机台10获取的压痕图像及测试结果。该显示装置 30 可以为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)显示器。维氏硬度检测系统40包括初始化模块41、读取模块42、判断模块43、提示模块 44、计算模块45、查找模块46及输出模块47。初始化模块41用于初始化硬度检测机台10，包括初始化CXD 11及所述工业光学fe头。读取模块42用于读取硬度检测机台10输出的待测材料表面的压痕图像。判断模块43用于判断压痕图像中的两条压痕对角线是否分别为水平、垂直方向。提示模块44用于当判断模块43判断压痕图像中的两条压痕对角线不为水平、垂 直方向时，提示用户调整CCD 11及所述工业光学镜头，直到硬度检测机台10输出的压痕图 像中的两条压痕对角线分别为水平、垂直方向。计算模块45用于根据两条压痕对角线的参考长度及该参考长度在所述压痕图像 中所占的像素数目计算得到像素的参考解析度。在本实施例中，像素的解析度指的是一个 像素在图像中水平或垂直方向所占的长度。参考长度指的是标准压痕对角线的长度。查找模块46用于分析压痕图像中像素的梯度值，并根据两条压痕对角线四个角 点的坐标关系查找出两条压痕对角线的四个角点，如图4中所示的P1、P2、P3及P4。在 本实施例中，如前所述，菱形的两条相互垂直的压痕对角线一条为水平方向、一条为垂直方 向，从理论上讲，两条压痕对角线的四个角点的坐标值存在如下关系水平压痕对角线两个 角点的纵坐标相等，垂直压痕对角线两个角点的横坐标相等。查找模块46计算压痕图像中 各个像素的梯度值，分析梯度值较大的像素，直到找到四个像素，该四个像素的坐标值近似 满足两条压痕对角线的四个角点的坐标值的上述理论关系，即为两条压痕对角线的四个角 点。像素的梯度值越大说明该像素越接近图像中的边界点。在实际测量中，由于材料表面不可能绝对光滑等影响因素，得到的压痕图像中除 压痕对角线外还会存在其它杂点，所以找到的两条压痕对角线的四个角点不可能完全满足 上述理论关系，存在一定误差。 计算模块45还用于根据每一条压痕对角线的两个角点之间水平或垂直分布的像 素数目及像素的参考解析度计算两条压痕对角线的长度，并将两条压痕对角线的长度应用 到公式计算得到待测材料的维氏硬度。输出模块47用于输出测试结果至显示装置30。所述测试结果包括，但不限于，待 测材料名称、编号、每条压痕对角线的长度、两条压痕对角线的长度误差、产生当前硬度压 痕的载荷及待测材料的维氏硬度等信息。如图2所示，是本专利技术维氏硬度检测方法实施例的总流程图。步骤S101，给硬度检测机台10上电，初始化模块41初始化硬度检测机台10，包括 初始化CCD 11及工业光学镜头。初始化完成后，硬度检测机台10以一定载荷(例如1千 克力)将一个相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入待测材料的表面，维持一定时间后 从待测材料表面移除该金刚石。步骤S103，硬度检测机台10通过工业光学镜头和该CXD 11采集待测材料表面的 压痕图像，读取模块42读取硬度检测机台10输出的待测材料表面的压痕图像。步骤S105，判断模块43判断压痕图像中的两条压痕对角线是否分别为水平、垂直 方向。如果判断模块43判断压痕图像中的两条压痕对角线不为水平、垂直方向，则流程进 入步骤S107。步骤S107，提示模块44提示用户调整CXD 11及所述工业光学镜头。之后，流程转 入步骤S103，直到维氏硬度检测系统40采集的压痕图像中的两条压痕对角线分别为水平、 垂直方向，流程进入步骤S109。步骤S109，计算模块45用于根据两条压痕对角线的参考长度及该参考长度在所 述压痕图像中所占的像素数目计算得到像素的参考解析度。在本实施例中，像素的解析度 指的是一个像素在图像中水平或垂直方向所占的长度。参考长度指的是标准压痕对角线的 长度。例如，两条压痕对角线的参考长度均为100. 75 μ m，该参考长度在所述压痕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种维氏硬度检测系统，运行于计算机，该计算机与硬度检测机台相连接，其特征在于：所述硬度检测机台通过工业光学镜头和电荷耦合装置采集待测材料表面的压痕图像，并将该压痕图像传送至计算机；及该计算机利用所述维氏硬度检测系统分析得到压痕图像中两条压痕对角线的四个角点的位置，根据该四个角点计算两条压痕对角线的长度，再根据两条压痕对角线的长度计算出待测材料的维氏硬度，输出测试结果至与计算机相连接的显示装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张旨光，丁勇红，蒋理，袁忠奎，陈贤艺，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]