[发明专利]一种基于机器视觉的双相机布氏硬度测量装置和测量方法

说明书

本发明属于布氏硬度测量领域，尤其涉及一种基于机器视觉方法的双相机布氏硬度测量装置和测量方法。包括基座，基座上设置有工作台，工作台上安装有水平X方向驱动装置以及水平Y方向驱动装置，工作台上方安装有大视野摄像机和小视野摄相机，大视野摄像机和小视野摄相机固定在竖直方向驱动装置上。本发明较大程度上减少了人为干预测量的影响，标准硬度块经压力机打好压痕后，由大视野摄像机进行自动识别定位出新增压痕，然后用小视野摄像机进行压痕圆拟合，进而换算出布氏硬度。

技术领域

本发明属于布氏硬度测量领域，尤其涉及一种基于机器视觉方法的双相机布氏硬度测量装置和测量方法。

背景技术

材料机械性能对各种机械和建筑工程的设计及加工具有特别重要的意义，对于各种机械部件或建筑构件而言，都要求具有一定的特性。“硬度”所表示的不是一个确定的物理量，目前没有发现任何一种测量硬度的方法和某一个物理性质有着确定量的关系，硬度试验在日常的生产和科研当中，尤其是机械制造领域和材料科学研究当中都得到了广泛的应用。硬度一定程度上反应了材料的力学性能，对各种机械设计及加工有着举足轻重的作用。目前我国已经标准化的硬度试验方法一共有6种：布氏硬度试验、维氏硬度试验、里氏硬度实验、洛氏硬度实验、肖氏硬度试验和努氏硬度试验。其中，布氏硬度主要是由1900年的瑞典学者布纳瑞（J.A.Brinell）提出来的，这种测量方法压痕较大，因而其硬度值在实验过程中受材料不均匀的影响较小，具有较高的检测精度，测量结果也相对比较集中，能够比较客观实际的反应出材料的力学性能，所以是目前比较常用的方法之一。其主要方法是：用球形压痕表面积来对硬度进行评定，压痕表面积主要用测量得到的压痕平均直径来计算，用一定条件下的试验力除以球形压痕的表面积所得到的数值作为布氏硬度值。

目前，我国大部分地方对布氏硬度的测量还借助的传统的光学显微镜进行人工测量，首先使用手持打磨机对试样进行打磨抛光，然后用一定规格的钢球加压压入试样表面，然后操作人员通过光学显微镜测量读出压痕直径，这种测量方法不仅误差极大，受人为因素影响较大，而且自动化程度极地，测量效率和精度也不高。

近年来，由于图像处理技术的大力发展，以及其在非接触测量领域内的绝对优势，图像处理技术已经渗透到了各个领域，包括高精度测量，缺陷检测，目标识别与定位等等，基于机器视觉的布氏硬度测量系统不仅仅使得测量硬度更加直观，并且与有效的图像处理算法相结合后还可使测量精度大大提高，减小人为因素，稳定性提高，抗干扰能力增强。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种基于机器视觉方法的双相机布氏硬度测量装置和测量方法。

本发明采取以下技术方案：一种基于机器视觉方法的双相机布氏硬度测量装置，包括基座，基座上设置有工作台，工作台上安装有水平X方向驱动装置以及水平Y方向驱动装置，工作台上方安装有大视野摄像机和小视野摄相机，大视野摄像机和小视野摄相机固定在竖直方向驱动装置上。

竖直方向驱动装置包括安装在基座上的垂直立柱，垂直立柱上安装有竖向设置的丝杠，丝杠两端安装在轴承座上，丝杠一端通过同步带与电机I连接，丝杠上安装有丝杠螺母，丝杠螺母与L型连接板固定，垂直立柱上还设置有竖向设置的滑轨II，L型连接板背部安装在滑轨II并可沿滑轨II滑动，大视野摄像机和小视野摄相机通过相机平衡调节机构安装在L型连接板下端。

水平Y方向驱动装置包括Y方向移动台，Y方向移动台底部设置有两个第一Y方向移动滑轨，两个第一Y方向移动滑轨的外侧分别设置有与其啮合的第二Y方向移动滑轨，第二Y方向移动滑轨固定在基座上；所述的水平X方向驱动装置包括工作台底部并排设置的两个第一X方向移动滑轨，两个第一X方向移动滑轨的外侧分别设置有与其啮合的第二X方向移动滑轨，第二X方向移动滑轨安装在Y方向移动台上，水平Y方向驱动装置和水平X方向驱动装置上分别设置有一组驱动结构，驱动结构包括电机、光杠和滑动轴承座，电机驱动光杠，光杠另一端固定，光杠上设置滑动轴承座，滑动轴承座与工作台固定。