[发明专利]一种可视化烧结数据分析仪的陶瓷烧结图像分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金、耐火材料、陶瓷、建材等加工技术领域，具体是一种可视化烧结数据分析仪的陶瓷烧结分析方法。

背景技术

陶瓷烧结是指粉末或非致密性物料经加热到低于其熔点的一定范围内，发生颗粒粘结，结构致密度增加，晶粒长大，强度和化学稳定性提高等物理变化，成为坚实集合体的过程。简单来说，陶瓷烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。

烧结是陶瓷制造过程中的关键工艺。在烧结中影响产品性能的关键是温度及与其时间的关系，以及烧成时的气氛。温度制度和气氛制度又需要根据不同产品要求而制定，不同的产品有不同的最佳温度。

陶瓷式样会在逐渐升温的电炉中成为越来越接近理论密度的瓷坯。在这个陶瓷烧结的一般过程中，会发生许多的物理变化，如尺寸变化、质量变化等，而这些变化会对陶瓷产品的性能有很大影响，进而影响陶瓷产品的使用。实际生产工作中，由于缺少数据支持，人们往往是通过经验，或者是通过不断的进行观测来确定烧结陶瓷的最佳温度的，而最佳温度往往要根据配方组成、坯料细度、对产品的力学性能、体积和质量等来判断，所以人工确定带来的误差较大。

陶瓷在高温下的图像经过相机采集后不能直接使用。陶瓷在高温环境中，发出的光很强，在图片上有许多留下许多不明显的暗点，只有在增强对比度的情况下才能看到。原始灰度图片灰度值在0～255这个范围内，可能等于任意值，处理起来很复杂。这些因素都要求我们对原始图片进行预处理，使后续工作更加简单。

直接测量法使用一般常见量具，不存在因为中间环节转换数据而产生的误差，得到的数据更加精确，但是这个方法在高温物体测量中不适用。相对于直接测量，光电检测技术集光(几何光学)、机(精密机械技术)、电(传感技术)、算(计算机技术)于一体，通过光学系统将被测物体中的光信号转化为电信号，具备高精度、远距离、三维性等优点。

光电检测属于非接触测量方法，十分适合应用在高温物体测量中，因此高温物体测量系统多在光电检测的基础上设计。高温物体测量技术中国外技术最为成熟的国家有美国、德国、日本。在美国，在能源部和商务部的共同支持下，高温物体的测量系统发展很很快，例如美国的俄亥州立大学、密歇根大学在高温物体尺寸测量上有很大发展。他们研究出的高温物体测量系统主要是关于高温物体三维尺寸测量的。这个系统在高温环境下得到的物体成像效果与正在常温下的效果没有什么区别，但是它的测量范围很狭窄，不适合大尺寸高温物体尺寸测量。

德国珉泰克公司通过激光测量高温物体尺寸，激光测量装置通过快速移动对大型高温物体进行扫描，用计算机将采集到的信息进行处理，得到大型高温物体的尺寸。

日本高温物体测量技术集中在测量大尺寸高温物体方面。日本制钢公司设计了基于可见光CCD的大型高温物体尺寸测量系统。在这个系统中有两台可见光摄像机，这两台摄像机处于不同但可以确定的位置。摄像机从不同的角度拍摄高温物体图像，之后将得到的图片用计算机处理分析后进行拼接，得到高温物体的三维尺寸图。

国内在高温物体尺寸测量方面起步比较晚，目前没有很成熟的高温测量系统。如用激光的非接触测量，原理是激光在照射物体时，有物体的部分会遮挡激光，根据传感器可以测出物体的边缘和尺寸，缺点在于光线在高温场中传播时弯曲和陶瓷的热膨胀会引起测量误差，这个误差需要分析处理消除。刘启海提出将红外成像技术引用到测量高温三维物体尺寸领域中。他研究光成像的几何原理，研究了物体变成计算机中图片这一过程的坐标变换关系，结合双目热成像仪和双目坐标系的转换，提出了两种测量模型：分简化的双目测量模型和基于单个热像仪的测量模型。华中科技大学张炜针对锻件在制造过程中伴随着高温高压和空气波动的特点，设计了图像采集方案，之后根据高热态测量的特点进行相位误差分析，选择五步相移算法对被测高温物体进行测量，得到高温锻件尺寸。

本发明主要研究如何测量陶瓷尺寸变化，通过利用Labview和NI Vision Assistant软件，对图像进行处理。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供了一种可视化烧结数据分析仪的陶瓷烧结图像分析方法。