[发明专利]一种基于HSV颜色空间模型的磨削烧伤定量表征方法

说明书

本发明涉及一种基于HSV颜色空间模型的磨削烧伤定量表征方法，属于难加工材料高效精密加工检测技术领域，包括以下步骤：（1）磨削加工表面图像采集；（2）输出到计算机转化为HSV图像；（3）图像灰度与色相分析磨削烧伤定量评价。本发明方法基于对磨削表面图像色相和灰度分析结果实现磨削烧伤程度的定量表征，并实现烧伤程度的分级，可为进一步优化磨削工艺参数提供依据。

技术领域

本发明属于难加工材料高效精密加工检测技术领域，涉及一种基于HSV颜色空间模型的磨削烧伤定量表征方法。

背景技术

在高速磨削加工过程中，产生瞬时高温容易使工件发生磨削烧伤，导致工件表层金相组织发生变化，从而使其硬度改变，影响零件的使用性能，同时使工件表面呈现出黄、蓝、青紫氧化色。

目前磨削烧伤的表征或判别方法常用的有：颜色法、酸洗法、磨削温度法、变质层深度法、显微硬度法、金相组织法、残余应力法等。颜色法是试验者根据磨削表面颜色变化来判定磨削烧伤程度；酸洗法是用规定配方的酸性溶液腐蚀加工表面所呈现出不同颜色变化来评价烧伤；磨削温度法是测量磨削过程中弧区最高温度来预测烧伤程度，一般来说温度越高烧伤越严重。磨削烧伤的工件亚表层会发生一些变化，如金相组织的变化和显微硬度的变化等，且烧伤越严重变质层越深，可测量烧伤工件的变质层深度、亚表层显微硬度、金相组织来定量判断磨削烧伤程度。残余应力法是根据磨削表面残余应力值来评价磨削烧伤程度的方法。上述方法中，前三种方法属于定性评价，后三种方法虽然可以在一定程度上定量表征烧伤程度，但是需要破坏试样，且实施麻烦，检测一个工件需要耗时许久。

目前关于钛合金、钛基复材磨削烧伤表征及分级方法分为两种：一是根据表面颜色/酸洗腐蚀颜色定性表征粗略分级；二是测试残余应力，观察金相组织定量评价。虽然可以检测磨削试件残余应力和显微硬度来定量表征烧伤程度，但是大多数实验室不具备检测能力，且此方法只适用于试件数量很少的情况。

发明内容

由于缺乏钛基复材磨削烧伤程度定量评价与分级体系，本发明改进了磨削烧伤程度表面颜色表征法，提供一种基于HSV颜色空间模型的磨削烧伤定量表征方法，基于磨削表面图像色相和灰度对磨削表面颜色进行数字化描述实现磨削烧伤程度定量评价与分级，具有操作简单、判别迅速、效率高、实用性强等优势。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种基于HSV颜色空间模型的磨削烧伤定量表征方法，包括以下步骤：

步骤一：磨削加工表面图像采集

使用CCD相机获取不同磨削烧伤程度表面图像。

步骤二：输出到计算机转化为HSV图像

将获取的磨削表面图像保存至计算机中，使用图像处理软件Photoshop截取含有工件磨削表面的图像，并生成一个固定分辨率为a×b的数字图片。HSV颜色模型可以与RGB图像模型相互转化，保留原图所有信息，在计算机中使用MATLAB软件将RGB数字图像转化为HSV图像，其中色相H与灰度V变化范围HSV色彩空间如图3所示，灰度值V下降时表示不断地从光亮颜色朝着暗黑颜色变化，色度均值H上升说明其颜色由黄色朝着蓝紫色变化，这与磨削烧伤颜色变化一致。

HSV色彩空间中，H表示对色彩的感知承载着色彩信息，是一个图像最显著也是最重要的信息，H也可以被称为色相取值范围0～1，其中变化规律是：红色0、黄色1/6、绿色1/3、青色1/2、蓝色2/3、品红5/6、红色1；S表示颜色纯度，是一个比例值，表示所选颜色的纯度和该颜色最大的纯度之间的比率；V表示灰度，意味颜色的明暗程度，取值范围为0～255，其中0表示黑色，255表示白色。步骤三：图像灰度与色相定量分析磨削烧伤。