Совершенствование метода автоматического контроля микроструктуры графита в чугунах с вермикулярным графитом анализатором изображении ImageExpertPro-3
|
Введение 4
1. Анализ предметной области 7
1.1 Чугун с вермикулярным графитом как субъект исследования 7
1.1.1 Состав, виды, структура и свойства чугун 7
1.1.2 Чугун с вермикулярным графитом как субъект
исследования 14
1.1.3 Влияние формы графитных включении на механические свойства
чугуна 18
1.2 Металлографическая лаборатория и программа ААИ как объект
исследования 25
1.2.1 Программы количественного анализа 25
1.2.2 Цель и функции металлографической лаборатории 31
1.2.3 Возможности цифровой микроскопии в металлографии 37
Вывод 38
2. Материалы и методы исследований 40
2.1 Пробоподготовка 41
2.2 Автоматический анализатор изображения 49
Вывод 53
3. Совершенствование метода автоматического контроля
микроструктуры чугуна с вермикулярным графитом 54
3.1 Исследование влияния режимов получения и обработки изображения на точность измерения доли вермикулярного графита в микроструктуре чугуна 54
3.1.1 Подготовка цифровых изображении 54
3.1.2 Реализация методики на примере шкалы УАЗ 59
Вывод 67
3.2 Разработка шкалы микроструктур для определения доли
вермикулярого графита в чугуне с вермикулярным графитом 68
Вывод 70
Общие выводы 71
Заключение 73
Список литературы 75
Приложение 78
1. Анализ предметной области 7
1.1 Чугун с вермикулярным графитом как субъект исследования 7
1.1.1 Состав, виды, структура и свойства чугун 7
1.1.2 Чугун с вермикулярным графитом как субъект
исследования 14
1.1.3 Влияние формы графитных включении на механические свойства
чугуна 18
1.2 Металлографическая лаборатория и программа ААИ как объект
исследования 25
1.2.1 Программы количественного анализа 25
1.2.2 Цель и функции металлографической лаборатории 31
1.2.3 Возможности цифровой микроскопии в металлографии 37
Вывод 38
2. Материалы и методы исследований 40
2.1 Пробоподготовка 41
2.2 Автоматический анализатор изображения 49
Вывод 53
3. Совершенствование метода автоматического контроля
микроструктуры чугуна с вермикулярным графитом 54
3.1 Исследование влияния режимов получения и обработки изображения на точность измерения доли вермикулярного графита в микроструктуре чугуна 54
3.1.1 Подготовка цифровых изображении 54
3.1.2 Реализация методики на примере шкалы УАЗ 59
Вывод 67
3.2 Разработка шкалы микроструктур для определения доли
вермикулярого графита в чугуне с вермикулярным графитом 68
Вывод 70
Общие выводы 71
Заключение 73
Список литературы 75
Приложение 78
Выпускная квалификационная работа посвящена совершенствованию и оптимизации методики для контроля микроструктуры чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ) при помощи современных методов анализа и технологии.
В результате проделанной работы были пройдены и решены следующие задачи:
- Одной из самых главных задача выбор оборудования, программное обеспечение и их приспособление к нашей методике по контролю микроструктуры ЧВГ.
- Выбор субъекта и объекта исследования для получения определенных результатов в текущей практике
-Определить преимущества и недостатки данной методики с целью выдачи рекомендации по дальнейшему улучшению
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование методики автоматического контроля микроструктур, на примере чугуна с вермикулярным графитом. В качестве объекта исследования выступает ААИ фирмы NEXSYS - Image Expert Pro-3.
Для реализации поставленной цели, проделаны следующие действия:
1) Усовершенствование методики количественного контроля параметров графитовых включений в микроструктуре серого чугуна.
2) Оптимизация процесса обработки изображений с помощью ААИ Image Expert Pro-3.
3) Проведение калибровки масштаба с помощью Image Expert Pro-3 для определенных способов ввода изображений в аппаратный комплекс.
4) Для демонстрации эффективности разработанной методики проведение анализа микроструктуры на примере актуальной шкалы УАЗ и создание собственной шкалы
О направлении:
Применение чугуна как конструкционного материала для изготовления различных строительных деталей и оружия известно с времен, уходящих в глубокую древность. Чугун использовался в технике гораздо раньше чем сталь благодаря доступности чугунных деталей.
Разнообразные условия, предъявляемые к качеству и свойствам отливок из чугуна, в совокупности с различием технологических схем их производства, обусловливают требование создания прогрессивных технологий, повышения качества чугуна для отливок непосредственно в литейных цехах. Модифицирование при этом является наиболее распространенным изученным методом воздействия на качество чугуна и отливок из него.
Самым радикальным методом модифицирования чугуна является модифицирование магнием. В результате введения магния в расплав, был создан по существу новый конструкционный материал - «сверхпрочный» «магниевый чугун», обладающий свойствами недостижимыми для обычного серого чугуна. Это значительно повысило роль чугуна как конструкционного материала.
Чугун с вермикулярным графитом отвечает возрастающим требованиям к прочности и снижению массы, сохраняя при этом достаточно хорошую обрабатываемость. Современные условия производства отливок из чугуна требуют разработки эффективных методов управления и прогнозирования свойств деталей. Создание этих методов возможно при наличии математических моделей (ММ) взаимосвязи механических свойств и структуры чугуна.
Графитовые включения, а именно их размерно-топологические параметры (размер, форма, распределение, количество) оказывают существенное воздействие на свойства чугуна. Определение данных характеристик регламентируется ГОСТ 3443-87 «Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры» [2] и заключается в сравнительном анализе реальных микроструктур с эталонными, что в свою очередь носит весьма субъективный характер и зависит от квалификации оператора. Кроме того метод характеризуются низкой повторяемостью, несмотря на простоту и малую трудоемкость. Такой вид анализа может поставить под сомнение объективность результатов исследования. В этой связи очень важно максимально изучить функции современных автоматических анализаторов изображений (ААИ) для получения неоспоримых и адекватных данных.
В результате проделанной работы были пройдены и решены следующие задачи:
- Одной из самых главных задача выбор оборудования, программное обеспечение и их приспособление к нашей методике по контролю микроструктуры ЧВГ.
- Выбор субъекта и объекта исследования для получения определенных результатов в текущей практике
-Определить преимущества и недостатки данной методики с целью выдачи рекомендации по дальнейшему улучшению
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование методики автоматического контроля микроструктур, на примере чугуна с вермикулярным графитом. В качестве объекта исследования выступает ААИ фирмы NEXSYS - Image Expert Pro-3.
Для реализации поставленной цели, проделаны следующие действия:
1) Усовершенствование методики количественного контроля параметров графитовых включений в микроструктуре серого чугуна.
2) Оптимизация процесса обработки изображений с помощью ААИ Image Expert Pro-3.
3) Проведение калибровки масштаба с помощью Image Expert Pro-3 для определенных способов ввода изображений в аппаратный комплекс.
4) Для демонстрации эффективности разработанной методики проведение анализа микроструктуры на примере актуальной шкалы УАЗ и создание собственной шкалы
О направлении:
Применение чугуна как конструкционного материала для изготовления различных строительных деталей и оружия известно с времен, уходящих в глубокую древность. Чугун использовался в технике гораздо раньше чем сталь благодаря доступности чугунных деталей.
Разнообразные условия, предъявляемые к качеству и свойствам отливок из чугуна, в совокупности с различием технологических схем их производства, обусловливают требование создания прогрессивных технологий, повышения качества чугуна для отливок непосредственно в литейных цехах. Модифицирование при этом является наиболее распространенным изученным методом воздействия на качество чугуна и отливок из него.
Самым радикальным методом модифицирования чугуна является модифицирование магнием. В результате введения магния в расплав, был создан по существу новый конструкционный материал - «сверхпрочный» «магниевый чугун», обладающий свойствами недостижимыми для обычного серого чугуна. Это значительно повысило роль чугуна как конструкционного материала.
Чугун с вермикулярным графитом отвечает возрастающим требованиям к прочности и снижению массы, сохраняя при этом достаточно хорошую обрабатываемость. Современные условия производства отливок из чугуна требуют разработки эффективных методов управления и прогнозирования свойств деталей. Создание этих методов возможно при наличии математических моделей (ММ) взаимосвязи механических свойств и структуры чугуна.
Графитовые включения, а именно их размерно-топологические параметры (размер, форма, распределение, количество) оказывают существенное воздействие на свойства чугуна. Определение данных характеристик регламентируется ГОСТ 3443-87 «Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры» [2] и заключается в сравнительном анализе реальных микроструктур с эталонными, что в свою очередь носит весьма субъективный характер и зависит от квалификации оператора. Кроме того метод характеризуются низкой повторяемостью, несмотря на простоту и малую трудоемкость. Такой вид анализа может поставить под сомнение объективность результатов исследования. В этой связи очень важно максимально изучить функции современных автоматических анализаторов изображений (ААИ) для получения неоспоримых и адекватных данных.
Современное развитие чугунолитейного производства требует быстрого и высококачественного контроля микроструктуры чугуна, в частности определения формы, размеров и распределения графитных включений, так как микроструктура чугуна оказывает существенное влияние на механические свойства. Стандартные методы контроля включений графита малопроизводительны и осуществляются визуально путем сравнения определяемого изображения шлифа со шкалами изображений ГОСТа. Кроме того, что эти методы субъективны, в некоторых случаях классификация форм графитовых включений не охватывает всего многообразия форм графита и не позволяет получить достоверные зависимости свойств чугуна от его структуры.
В данной работе по усовершенствованию методики контроля вермикулярного графита в микроструктуре ЧВГ во время лабораторных исследовании были выявлены и изучены важные факторы влияющие на конечный результат при снятии показании. Оптимизирован ранее созданный метод обработки изображения с помощью программного обеспечения ImageExpertPro-3. Разработаны рекомендации к текущей методике с целью более точного определения геометрических параметров и деления изучаемых объектов на подгруппы, выявлениях процентного соотношения. На основе полученных результатов подготовлены вопросы разработчику ImageExpertPro-3 с целью улучшения автоматического анализатора и уменьшения влияния оператора на конечный результат.
Однако программное обеспечение в настоящее время недостаточно оптимизирована и автоматизирована. Требуется дальнейшее исследование и улучшения со стороны разработчиков. Проведен патентный поиск в определенных разделах, но к сожалению аналогичных исследовательских работ и методик не найдено.
Усовершенствован алгоритм обработки изображения с помощью определенного программного продукта.
Подобрано подходящее оборудование для текущего направления ( сканер, цифровой микроскоп и объективы цифрового микроскопа, электронно вычислительная машина)
На качество обработки изображения существенно влияет не только сам оператор лаборатории, но и само качество оборудования. Т.к. математический аппарат программного обеспечения и его инструменты не до конца автоматизированы поэтому на конечный результат может повлиять компетентность самого оператора ПК.
Программа способна рассчитывать несколько десятков количественных параметров , при этом их подборка и точность вывода настраиваются пользователем под конкретные его цели. На данном этапе мы остановились на геометрическом параметре разбиении графитов на подгруппы : Параметр формы (сферический) т.к. он наиболее адекватно разделяет наши исследумые объекты на типы графита.
В данной работе по усовершенствованию методики контроля вермикулярного графита в микроструктуре ЧВГ во время лабораторных исследовании были выявлены и изучены важные факторы влияющие на конечный результат при снятии показании. Оптимизирован ранее созданный метод обработки изображения с помощью программного обеспечения ImageExpertPro-3. Разработаны рекомендации к текущей методике с целью более точного определения геометрических параметров и деления изучаемых объектов на подгруппы, выявлениях процентного соотношения. На основе полученных результатов подготовлены вопросы разработчику ImageExpertPro-3 с целью улучшения автоматического анализатора и уменьшения влияния оператора на конечный результат.
Однако программное обеспечение в настоящее время недостаточно оптимизирована и автоматизирована. Требуется дальнейшее исследование и улучшения со стороны разработчиков. Проведен патентный поиск в определенных разделах, но к сожалению аналогичных исследовательских работ и методик не найдено.
Усовершенствован алгоритм обработки изображения с помощью определенного программного продукта.
Подобрано подходящее оборудование для текущего направления ( сканер, цифровой микроскоп и объективы цифрового микроскопа, электронно вычислительная машина)
На качество обработки изображения существенно влияет не только сам оператор лаборатории, но и само качество оборудования. Т.к. математический аппарат программного обеспечения и его инструменты не до конца автоматизированы поэтому на конечный результат может повлиять компетентность самого оператора ПК.
Программа способна рассчитывать несколько десятков количественных параметров , при этом их подборка и точность вывода настраиваются пользователем под конкретные его цели. На данном этапе мы остановились на геометрическом параметре разбиении графитов на подгруппы : Параметр формы (сферический) т.к. он наиболее адекватно разделяет наши исследумые объекты на типы графита.