基本信息
- 項目名稱：
- 基于數(shù)字圖像技術(shù)的物質(zhì)表面層形貌的三維構(gòu)造系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)補充了傳統(tǒng)的材料表面質(zhì)量檢驗技術(shù)，配用于做宏觀分析的肉眼或者低倍放大觀察的二維圖像分析的檢驗方式，分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類材料不同加工制件的表面質(zhì)量，面對多種多樣材料表面二維形貌的圖像，創(chuàng)造性地開始了三維表面質(zhì)量檢驗技術(shù)，以表面三維宏觀形貌重新認識、快速檢驗各種材料切削加工層、表面處理層質(zhì)量，克服了現(xiàn)今僅僅以二維形貌檢驗表面質(zhì)量的主觀性與片面性。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)設(shè)計目的在于克服傳統(tǒng)材料表面質(zhì)量檢驗方法的不足，克服從一幅二維圖像形貌以面代體進行宏觀檢驗的片面性和主觀性，克服材料表面的一幅二維圖像丟失其表面層第三維的弊端，針對一幅材料表面的灰度數(shù)字圖像，提供一種基于現(xiàn)代數(shù)字圖像技術(shù)構(gòu)建材料表面層三維宏觀形貌的系統(tǒng)。本系統(tǒng)依據(jù)指導(dǎo)教師的發(fā)明專利(一種基于數(shù)字圖像技術(shù)構(gòu)建金屬表面層三維宏觀形貌的方法)，利用MATLAB軟件編程,實現(xiàn)了在計算機上運行的三維形貌構(gòu)建系統(tǒng)及其用戶界面，并將原發(fā)明專利的應(yīng)用范圍從金屬表面層擴大到一切材料的表面層。 其技術(shù)關(guān)鍵是從材料表面的一幅二維數(shù)字圖像的灰度差信息,提取材料表面層凸凹的高度差信息，設(shè)計出材料表面的圖像灰度～材料表面層凸凹高度的映射關(guān)系模型，編制成在計算機上運行的三維形貌構(gòu)建系統(tǒng)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是材料表面的圖像灰度值～材料表面層凸凹高度值的映射關(guān)系模型 ～ 的確立和系統(tǒng)設(shè)計，即： 式中： 是材料表面圖像的灰度值， 是材料表面層凸凹的高度值， 為該材料的比例常數(shù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本系統(tǒng)補充了傳統(tǒng)的材料表面質(zhì)量檢驗技術(shù)，配用于做宏觀分析的肉眼或者低倍放大觀察的二維圖像分析的檢驗方式，分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類材料不同加工制件的表面質(zhì)量，面對多種多樣材料表面二維形貌的圖像，創(chuàng)造性地開始了三維表面質(zhì)量檢驗技術(shù)，以表面三維宏觀形貌重新認識、快速檢驗各種材料切削加工層、表面處理層質(zhì)量，克服了現(xiàn)今僅僅以二維形貌檢驗表面質(zhì)量的主觀性與片面性，不僅適合初學(xué)者快速掌握應(yīng)用，而且適合研究者進一步探討各類材料表面及其缺陷的三維空間形態(tài)，大大提高了檢驗質(zhì)量和生產(chǎn)效率?？蓮V泛應(yīng)用于工廠企業(yè)的質(zhì)檢分析、科研院所的材料研究和大專院校的專業(yè)教學(xué)。
科學(xué)性、先進性
- 本系統(tǒng)應(yīng)用于在材料表面質(zhì)量檢驗技術(shù)的領(lǐng)域，與傳統(tǒng)檢驗技術(shù)相比具有如下特點：①對輸入計算機的材料表面的二維灰度圖像，不論用數(shù)碼相機拍攝，還是將照片加以掃描，都能夠在我們編制的三維形貌構(gòu)建系統(tǒng)中快速轉(zhuǎn)換，瞬間完成；②三維形貌圖像中材料表面層凸凹與缺陷得到客觀顯示、立體感強、視角可變，易于測量；③無污染，投入少，成本低；④操作簡便，易學(xué)易用，便于普及；⑤三維形貌圖像不僅反映傳統(tǒng)二維材料表面的信息，而且反映材料表面層凸凹與表面缺陷第三維的高度信息。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)所依據(jù)的方法，被中華人民共和國知識產(chǎn)權(quán)局授予保護權(quán)，2009年6月3日頒發(fā)了發(fā)明專利證書。專利號 ZL200710018542.1。
作品所處階段
- 已授國家發(fā)明專利權(quán)，正進行開發(fā)應(yīng)用
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 同意專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓或者購買應(yīng)用軟件系統(tǒng)
作品可展示的形式
- 磁盤和現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)補充了傳統(tǒng)的材料表面質(zhì)量檢驗技術(shù)，配用于做宏觀分析的肉眼或者低倍放大觀察的二維圖像分析的檢驗方式，分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類材料不同加工制件的表面質(zhì)量，面對多種多樣材料表面二維形貌的圖像，創(chuàng)造性地開始了三維表面質(zhì)量檢驗技術(shù)，以表面三維宏觀形貌重新認識、快速檢驗各種材料切削加工層、表面處理層質(zhì)量，克服了現(xiàn)今僅僅以二維形貌檢驗表面質(zhì)量的主觀性與片面性，不僅適合初學(xué)者快速掌握應(yīng)用，而且適合研究者進一步探討各類材料表面及其缺陷的三維空間形態(tài)，大大提高了檢驗質(zhì)量和生產(chǎn)效率?？蓮V泛應(yīng)用于工廠企業(yè)的質(zhì)檢分析、科研院所的材料研究和大專院校的專業(yè)教學(xué)。
同類課題研究水平概述
- 材料表面質(zhì)量的檢驗在金屬材料制品行業(yè)具有舉足輕重的地位，其表面質(zhì)量直接關(guān)系到整個產(chǎn)品的質(zhì)量，例如：表面層的粗糙度，表面處理層的薄厚、均勻度及其光亮度，特別是表面缺陷的定性分析與定量檢測，直接關(guān)系到制件合格與否，影響到產(chǎn)品壽命與早期失效。在工業(yè)現(xiàn)場通常是憑肉眼或者低倍率放大的方式觀測材料表面，并且用相機記錄下其表面的宏觀形貌。實際上，僅僅憑材料表面的一幅二維圖像無法對材料表面層凸凹的垂直深度做出估量，因為它丟失了其表面層第三維高度的信息，進行的僅僅是平面宏觀形貌分析而不是立體宏觀形貌分析。為了能觀察到材料表面層的三維宏觀形貌，目前往往在裝有雙目鏡的實體顯微鏡下觀察材料樣品的表面，但實體顯微鏡的平面鑒別度比較低，放大倍率也不高；昂貴的電子顯微鏡掃描金屬樣品的表面層可以獲得高清晰度、高放大倍率的成像，圖像有浮雕感，但掃描電鏡的觀察范圍比實體顯微鏡更小，屬于微觀分析，而且切割取樣同樣會破壞制品，很難逐一取樣對金屬制件的整個表面進行檢驗。因此，按照傳統(tǒng)的宏觀分析方法，專業(yè)技術(shù)人員用普通照相機記錄下整個材料表面的宏觀形貌，特別是缺陷部位的二維圖像是很有必要的。本成果從材料表面的一幅二維宏觀圖像的灰度差映射其表面層凸凹的高度差，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)構(gòu)建其三維宏觀形貌，有利于專業(yè)檢驗人員從三維空間全方位檢驗材料表面質(zhì)量。經(jīng)檢索，在材料表面質(zhì)量檢驗技術(shù)的領(lǐng)域至今沒有與本成果相同的方法。 我們的指導(dǎo)教師厲樹忠教授的一項國家發(fā)明專利《數(shù)字圖像技術(shù)構(gòu)建金屬表面層三維宏觀形貌的方法》，去年被授予專利權(quán)，急需開發(fā)成應(yīng)用系統(tǒng)與用戶見面，在這種背景下，本成果依據(jù)指導(dǎo)教師的方法，進一步 設(shè)計成可供用戶使用的開發(fā)系統(tǒng)，目前該領(lǐng)域暫無同類產(chǎn)品。該系統(tǒng)使用時，用數(shù)碼相機對準材料表面的目標區(qū)域攝制出一幅數(shù)字圖像；或者將一幅材料宏觀表面的照片用掃描儀轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像；要求圖像JPEG格式、256色灰度，圖像分辨率為400～600 DPI，圖像中目標的框選區(qū)大小為1kb～1Mb。將上述材料表面的灰度數(shù)字圖像輸入計算機，在Windows XP操作系統(tǒng)和Matlab語言開發(fā)的用戶界面下，啟動本成果根據(jù)上述發(fā)明編程的三維形貌構(gòu)建系統(tǒng)，實施對框選區(qū)的三維圖像構(gòu)建和顯示，最終以JPEG格式存儲這幅三維圖像，即可完成對金屬表面二維灰度圖像的三維實時轉(zhuǎn)換。
