一種布氏硬度測量方法

2023-06-06 06:40:56

專利名稱：一種布氏硬度測量方法
技術領域：
本發明涉及一種測量材料硬度的方法，尤其涉及一種布氏硬度測量方法。
背景技術：
布氏硬度的基本原理對球形壓頭施以一定的壓力，將其壓入被測物體表 面，卸去載荷後被測物體將殘留一個圓形壓痕，壓痕越大說明材料越軟，壓痕 越小說明材料越硬。硬度值按壓頭直徑、載荷和壓痕直徑的大小根據公式計算 而得。布氏硬度較其他方法更能反映材料較大面積的平均性能，所以是目前使 用最為廣泛的方法之一。但是，布氏硬度試驗的缺點也很明顯，就是壓痕直徑 的測量十分困難。現在通行的辦法是用讀數顯微鏡進行測量，存在以下問題 1，讀數顯微鏡與試樣存在相對移動，精度受限制；2,讀數顯微鏡為單目顯微 鏡，測試人員工作時要睜一隻眼閉一隻眼，十分疲勞；3，由於讀數顯微鏡要與 試樣接觸，當試樣小時，顯微鏡難以放穩，造成測量困難；4，讀數後還要經 手工計算和查表才能得出結果，效率很低。
國內外諸多公司都在設法尋找一種更好的方法來測量壓痕直徑，基本分為 以下兩種方法1，在硬度計上設數字讀數顯微鏡進行測量，使測量變得十分 方便，但使實驗佔用硬度計機時太長，影響效率，而且仍為單目測量，同時不 能應用在數量龐大的老式試驗計上。2,用深度測量反推壓痕直徑，其實質是 使用了洛氏硬度的原理，雖然可直接讀數，但由於徹底背棄了布氏硬度的本質， 並且在具體技術細節上仍未完全過關，所以不為業界所接受。

發明內容
本發明的目的為提供一種具有準確、快捷、成本低、不佔用硬度計機時等 優點的布氏硬度測量方法，以克服現有技術中存在的不足。
為實現上述目的，本發明的一種布氏硬度測量方法採用如下的技術方案 一種布氏硬度測量方法，包含以下步驟
首先，用硬度計對被測試樣施加載荷，在被測試樣上壓出圓形壓痕；
然後，攝取壓痕圖像，輸入到計算機中；
接著，在計算機中，沿壓痕圖像的邊界點選三個特徵點生成一個圓； 最後，計算機根據生成圓的直徑和輸入的載荷值計算出被測試樣的硬度值。
所述攝取壓痕圖像採用帶數字攝像頭的測量顯微鏡。 操作員可以根據生成的圓與實際的圓形壓痕的擬合度來判斷是否接受測 量結果。
所述攝取壓痕圖像時採用環形燈照明。
上述技術方案，採用在計算機中點選壓痕圖像邊界的三個特徵點生成圓的 方法來得到圓形壓痕的直徑，並且計算機結合輸入的載荷值來計算出材料的硬 度值，使得本發明的布氏硬度測量方法具有操作方便，降低操作者勞動強度， 測量準確、快捷，成本低且不佔有硬度計機時的優點。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明 圖l為本發明的步驟示意圖2為本發明所述點選壓痕圖像邊界三個特徵點生成圓的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明的一種布氏硬度測量方法，包含如下步驟 首先，用硬度計對被測試樣施加載荷，在被測試樣上壓出圓形壓痕。 然後，釆用帶數字攝像頭的測量顯微鏡攝取壓痕圖像，輸入到編有測量程 序的計算機中。在攝取壓痕圖像時，為使成像質量好，壓痕圖像邊界清晰，採
用環形燈進行照明。
接著，在計算機中，如圖2所示，沿壓痕圖像的邊界1點選三個特徵點2， 計算機利用三點成圓原理自動生成一個圓3。
最後，計算機根據生成圓的直徑和輸入的載荷值計算出被測試樣的硬度
對於測量結果，操作員可以根據生成的圓與實際的圓形壓痕的擬合度來判 斷是否接受測量結果。如果，擬合度高，說明測量結果符合要求，予以接受； 否則，不予接受測量結果，重新進行測量。
上述布氏硬度測量方法中，利用三點確定一個圓的原理獲取圓形壓痕的直
徑，方法簡便，易於操作；利用數字攝像頭採集圖像，快捷、失真小、價格低; 自動根據選取特徵點生成圓，可以幫助操作員判斷特徵點選取的是否合適；測 量程序不僅可以自動計算出材料的硬度值，還能自動判斷F(載荷)/D、壓 痕面積)比值是否合適，避免試驗錯誤；合適的攝像頭視場指示裝置,方便快 速準確放置試樣，以便攝取壓痕圖像。
經過長期大量試驗，本發明的一種布氏硬度測量方法的測量精度完全滿足 要求；操作員通過操作滑鼠在計算機的顯示器前操作，勞動強度大為降低,測 量時間大為縮短；成本控制合適，整套裝置價格可以控制在l萬元左右，完全 能為各試驗室接受；可以獨立於硬度計工作，在測量壓痕的同時硬度計可以繼 續測試其他試樣，提高了硬度計的利用率，同時也可用於數量龐大的老式硬度 計的升級，具有很大的巿場推廣前景；如有必要採用同軸照明可以採集到符合 現有機器視覺分析能力的優質圖像，結合相應軟體，可以做到全自動檢測，具 有進一步升級的潛力。
因此，綜上所述，本發明的一種布氏硬度測量方法具有搡作方便，降低操 作者勞動強度，測量準確、快捷，成本低且不佔有硬度計機時的優點。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本 發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以 上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求範圍。
權利要求
1、一種布氏硬度測量方法，其特徵在於，包含以下步驟:首先，用硬度計對被測試樣施加載荷，在被測試樣上壓出圓形壓痕；然後，攝取壓痕圖像，輸入到計算機中；接著，在計算機中，沿壓痕圖像的邊界點選三個特徵點生成一個圓；最後，計算機根據生成圓的直徑和輸入的載荷值計算出被測試樣的硬度值。
2、 根據權利要求l所述的布氏硬度測量方法，其特徵在於所述攝取壓 痕圖像採用帶數字攝像頭的測量顯微鏡。
3、 根據權利要求l所述的布氏硬度測量方法，其特徵在於操作員根據 生成的圓與實際的圓形壓痕的擬合度來判斷是否接受測量結果。
4、 根據權利要求l所述的布氏硬度測量方法，其特徵在於所述攝取壓 痕圖像時釆用環形燈照明。
全文摘要
本發明涉及一種布氏硬度測量方法，其包含以下步驟首先，用硬度計對被測試樣施加載荷，在被測試樣上壓出圓形壓痕；然後，攝取壓痕圖像，輸入到計算機中；接著，在計算機中，沿壓痕圖像的邊界點選三個特徵點生成一個圓；最後，計算機根據生成圓的直徑和輸入的載荷值計算出被測試樣的硬度值。採用所述技術方案，該方法具有操作方便，降低操作者勞動強度，測量準確、快捷，成本低且不佔有硬度計機時的優點。
文檔編號G01N3/42GK101377457SQ20071004541
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月30日 優先權日2007年8月30日
發明者恩 宋, 賴春雷 申請人:上海電氣集團上海電機廠有限公司