金相实验室系统解决方案

PAGE四川爱尼特电子有限公司电话：028-8525332985254489PAGEPAGE18金相实验室系统解决方案四川爱尼特电子有限公司2006年3月金相实验室系统方案背景简介四川爱尼特电子有限公司与四川大学电子信息学院图象信息研究所强强联合，开发出了一系列顺应市场需求的产品，并得到了众多用户的一致好评。公司主要产品为：CIAS—M2000金相图象分析系统、生物医学图象分析系统、工业检测系统、测井曲线矢量化软件、金相显微镜、以及各类与之相关的仪器设备。目前，我们的产品已广泛应用于机械冶金、石油地质、智能交通、生物医学等领域。四川大学图象信息研究所是一家专业从事图象信息获取、处理与识别、传输等方面的基础研究和应用开发的单位，从事图象信息方面工作已有20年历史，拥有国家重点实验室规模实力研究所从事的研究和开发工作卓有成效，硕果累累。得到多项国家及省部级基金和专项经费的支持；通过技术鉴定的项目达数十项，被列为国家级科技成果重点推广项目（编号：99030212A）；荣获十余项国家、省部委、全军科技进步奖；在国际国内核心学术刊物上发表论文上百篇，其中三十多篇论文被国际权威检索SCI、EI、ISTP、BA等收录；主要负责人受到江泽民等国家领导人的亲切接见。研究所积极将科研成果与市场需求结合起来，产品得到众多用户认可。参与国家和行业多项标准的制定工作，开发的图象分析系统达到世界先进水平，能对黑白与彩色图象、平面与立体图象、静止与动态图象作精确的定量分析，已广泛应用于机械冶金、石油地质、生物医学、材料分析、国防安全等领域的百余家用户，包括上海宝钢设备检测公司、中国工程物理研究院、航天医学研究所、大庆油田等著名单位。金相分析系统1、CIAS-M2000金相通用图像分析系统图象功能图象捕获：具有高分辨实时彩色图象捕获能力，可以实时捕获图象序列，进行活动图象分析；可以进行多帧平均捕获，去除抖动噪声，进一步提高捕获精度；可以一次性捕获多幅图象，并按一定序列进行存储、回放及编辑工作。图象编辑：具有类似Photoshop工具软件的强大图象编辑功能。包括图象的任意区域定义、区域的剪切、拷贝、粘贴、移动、区域的合并与撤分；同时用户还可以自定义一些特殊符号，标注在图象中；可以选择颜色、画笔、刷子等工具，对图象进行各种涂画操作，还可以进行微粒清除，孔隙填充，目标分离，断点连接等操作。图象显示可以进行多幅图象对比、层叠、平铺等显示，以及将目标区域着色进行伪彩色显示等。图象增强：提供直方图均衡、阴影校正、边界提取、中值滤波、背底扣减等多种图象增强功能，用户可根据具体图象质量，选择不同的方法以达到增强对比度或提高图象清晰度的目的。图象融合：在做金相图象分析时，往往由于制样的不平，图象很难在一焦平面下无法调节清楚，通常在一焦平面下只能看清楚图象的一部分，该软件能将在多个焦平面下采集的不同部位清楚图象自动生成一幅完全清楚的图象，将图象进行打印和分析。图象分割：除提供标准的灰度门限分割外，还提供强大的彩色图象分割能力，用户可以选择在HSV及RGB等空间内对彩色区域进行自动或半自动分割、识别。具有自动识别上百万种不同颜色的分辨能力。同时系统还提供了独创的区域自动生长工具，自动提取彩色或黑白目标的轮廓边界，避免了人工用鼠标连线勾画边界的麻烦，大大提高了目标提取精度和工作效率。目标参数测量：能对目标多种形态参数（如面积、直径、形状因子、Feret直径、平均灰度等）进行测定图文报告管理和数据库管理软件系统：用户可以存储单幅图象，也可以将多幅图象放入同一文件中存储。此外，本系统能读取目前Windows流行的各种图象文件格式，可以对任何图象按用户选定格式进行压缩存储，并根据需要将重要文字及图象资料备份到大容量光盘中存档，进行永久保存。2、CIAS-M2000金相图像分析系统包含模块多种图谱评级软件铝合金包覆层深度测定铝合金粒子分析评级铝合金结构分析评级铝合金第二相化合物分析晶粒度分析与评级（YB/T5148-93）α相含量测定（GB6401-86、GB/T13305-91）球墨铸铁球化率、石墨大小评定（GB9441-88）石墨长度测定（GB7216-87）灰铸铁、球墨铸铁的基体组织分析（GB7216-87）非金属夹杂物分析与评级（GB10561-89）脱碳层深度测定（GB224-87）渗碳层深度测定（GB11354-89）碳化物含量分析（GB7216-87）多相金属材料分析（包括奥氏体、马氏体、磷共晶、碳化物等）钛合金成分评定陶瓷与非金属材料分析与评级显微硬度测量裂纹形貌特征分析金属晶粒度分析MetallographicImageAnalysisSystemforGrainSize参照中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T5148-931.1. 主要分析内容测量数据：晶粒的平均截距、晶粒的平均截面面积分析数据：晶粒的公称直径、弗里特直径、单位体积晶粒数、晶粒度级别指数原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。1.2. 主要测量参数和计算方法主要方法：系统提供了多种晶粒度分析方法：面积法、截点法（直线截点、单圆截点法和三圆截点法）、晶界重建法。1.2.1. 面积法面积法适合于彩色图象和灰度图象。1.2.2. 截点法它又分为直线截点法、单圆截点法和三圆截点法。直线截点法：统计分布在用户自定义的几根测量线上晶粒的截点个数。截点的计数原则是：在三晶粒交汇处计为3/2个截点；靠近测量线端点的截点将计为1/2个截点；其余的计为一个截点。单圆截点法：统计分布在用户自定义大小的测量圆上晶粒的截点个数。截点的计数原则是：在三晶粒交汇处计为2个截点；靠近测量线端点的截点将计为1/2个截点；其余的计为一个截点。三圆截点法：统计固定测量圆和测量线上晶粒的截点数。固定的测量圆是三个同心圆，固定的测量线是分布在同心圆的外侧的四根测量线，其方向分别为0°、90°、45°、135°。1.2.3. 晶界重建法晶界重建法适合于晶界较分明的灰度图像。晶界重建法是通过一系列的图像处理方法，获取晶粒的晶界，自动统计出该图像中的晶粒数和晶粒的平均面积。非金属夹杂物金相分析MetallographicImageAnalysisforContentofNon-metallicInclusion参照中华人民共和国国家标准GB10561-892.1. 主要分析内容非金属夹杂物图象中划痕的消除、非金属夹杂物的分类及评级原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。2.2. 试样制备要求为保证检验面平整，避免研磨、抛光时试样边缘出现圆角，试样可用夹具或镶嵌的办法固定。试样抛光时，为避免夹杂物剥落、变形或抛光面被玷污，应选用合适的磨料，选择正确的研磨和抛光工艺，采取严格的操作。2.3. 主要测量参数和计算方法本系统提供非金属夹杂物的两种评级方法：ASTM法和JK法。方法概述：根据夹杂物的形态和分布，分为A、B、C、D四种基本类型。A类硫化物类型B类氧化铝类型C类硅酸盐类型D类球状氧化物类型在JK法中，每类夹杂物按厚度或直径分为粗系和细系两个系列，每个系列由表示夹杂物含量递增的五个级别1、2、3、4、5组成。评级时允许评半级。在ASTM法中，每类夹杂物按厚度或直径分为粗系和细系两个系列，每个系列由表示夹杂物含量递增的五个级别0.5、1.0、1.5、2.0、2.5组成。2.3.1. JK法的图象评级标准1）A类（硫化物类型）根据当前视场中硫化物的总长度LengthSum，μm和最大宽度WideMax，μm，确定硫化物的系别和级别2）B类（氧化铝类型）根据当前视场中氧化铝的总长度LengthSum,μm、最大宽度WideMax,μm和总面积AreaSum,确定氧化铝的系别和级别3）C类（硅酸盐类型）根据当前视场中氧化铝的总长度LengthSum，μm、最大宽度WideMax，μm确定硅酸盐的系别和级别4）D类（球状氧化物类型）根据当前视场中球状氧化物的目标个数Num、宽度WideMax，μm确定球状氧化物的系别和级别2.3.2. ASTM法的图象评级标准A类（硫化物类型）根据当前视场中硫化物的总长度LengthSum，μm和最大宽度WideMax，μm，确定硫化物的系别和级别B类（氧化铝类型）根据当前视场中氧化铝的总长度LengthSum,μm和最大宽度WideMax,μm确定氧化铝的系别和级别3）C类（硅酸盐类型）根据当前视场中氧化铝的总长度LengthSum，μm、最大宽度WideMax，μm确定硅酸盐的系别和级别4）D类（球状氧化物类型）根据当前视场中球状氧化物的目标个数Num、宽度WideMax，μm确定球状氧化物的系别和级别分析测试主要过程3. 硬质合金金相分析MetallographicImageAnalysisSystemforAlloy硬质合金专项硬质合金彩色金相图象分析系统是四川大学电子信息学院研制的彩色金相图象分析系统之一。整个系统包括粉末合金、多相分析、孔隙度分析、石墨钴相分析、智能评级、硬度分析六个专项。每一专项都采用菜单选项方式。用户可根据专项的不同选择具体的专项分析项。系统提供目标提取、窗口设置、目标分割、参数计算、数据略览、数据细览、报表打印、直方图打印功能，参数计算主要包括颗粒的面积、周长、比表面、形状因子、最大径、最小径等数据。具体分析专项有：一、粉末合金颗粒度测试，其中包括： 1、粗粉末（数10mm） 2、一般粉末 3、细粉末 4、超细粉末(<0.5mm) 5、粗合金 6、一般合金 7、细合金 8、超细合金（<0.5mm）二、多相合金晶粒度测试，包括碳化钨计算、碳化钛的晶粒度测试。三、孔隙度测试半自动评级全自动评级四、石墨钴相1、石墨夹杂分析2、钴相分析五、智能评级：以标准图谱为准进行样品的智能化自动评级。1、 双相智能化评级多相智能化评级4球墨铸铁金相分析MetallographicAnalysisforSpheroidalGraphiteCastIron参照中华人民共和国国家标准GB9941-884.1. 主要分析内容球化分级：测量面积率、分级石墨大小分级：测量每颗石墨的直径大小、分级球铁金相分析：统计石墨、珠光体、铁素体的含量原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。5. 渗碳层深度测定Determinationofnitridedcasedepth参照中华人民共和国国家标准GB11354－89主要分析内容样品中渗碳层的深度。原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。6. α-相面积含量分析ImageAnalysisfortheAreaContentofα-Phase参照中华人民共和国国家标准GB6401-86GB/T13305-916.1.主要分析内容样品中α相的面积百分含量。原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。6.2.主要测量参数和计算方法测量参数：α相的实际面积、测量面积测量方法：1. AMS法以整个视域作为测量区域，通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，提取出视域中的α相，然后统计其在视域中的实际面积大小以及测量区域的面积。2. GB法在整个视域选择某一圆形区域作为测量区域，通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，提取出视域中的α相，然后统计其在测量区域中的实际面积大小以及测量区域的面积。3. 截线法在整个视域选择固定的测量线作为测量区域，通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，提取出视域中的α相，然后统计其在测量线上的实际面积大小以及测量线的大小。计算方法：α相的面积百分含量，%=α相的实际面积/总的测量面积7. 灰铸铁金相分析ImageAnalysisfortheGrayCastIronMetallography参照中华人民共和国国家标准GB7216－877.1. 主要分析内容样品中珠光体、铁素体、石墨体的面积百分含量。样品中条状石墨体的长度。原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。试样制备要求7.3. 主要测量参数和计算方法测量参数：珠光体、铁素体、石墨体实际面积、测量面积，石墨体长度。测量方法：以整个视域作为测量区域，通过二值化、去噪等一系列图像处理方法，分别提取出视域中的珠光体、石墨体及铁素体，然后统计其在视域中的实际面积大小以及测量区域的面积。以整个视域作为测量区域，通过二值化、去噪、细化等一系列图像处理方法，提取出条状石墨体骨架，然后计算石墨条的长度。计算方法：石墨体的面积百分含量，%=石墨体的实际面积/总的测量面积珠光体的面积百分含量，%=珠光体的实际面积/（珠光体实际面积+铁素体实际面积）铁素体的面积百分含量，%=铁素体的实际面积/（珠光体实际面积+铁素体实际面积）7.4分析测试主要过程7.4.1. 单视场：第一步：通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，分别提取出视域中的石墨体、珠光体及铁素体。第二步：分别求出单视场中三相组织的实际面积。第三步：分别求出单视场的三相组织面积百分含量多视场：根据单视场的基本测量参数求出平均值，以得出多视场的平均三相组织的面积百分含量。7.4.2. 石墨长度计算第一步：通过二值化、去噪、细化等一系列图像处理方法，得到石墨体的骨架。第二步：计算石墨的长度。第三步：根据国标GB7216-87的分级标准，对石墨长度进行分级。8. 灰铸铁（碳化物）金相分析ImageAnalysisSystemfortheGrayCastIronMetallography参照中华人民共和国国家标准GB7216－878.1. 主要分析内容样品中碳化物的面积百分含量。原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。试样制备要求8.3. 主要测量参数和计算方法测量参数：碳化物实际面积、百分含量，碳化物平均直径。测量方法：以整个视域作为测量区域，通过二值化、去噪等一系列图像处理方法，提取出视域中的碳化物，然后统计其在视域中的实际面积大小以及测量区域的面积。找出碳化物的等效圆直径、水平直径、垂直直径。8.4分析测试主要过程8.4.1. 百分含量分析单视场：第一步：通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，提取出视域中的碳化物。第二步：求出单视场中碳化物的实际面积。第三步：求出单视场的碳化物面积百分含量多视场：根据单视场的基本测量参数求出平均值，以得出多视场的平均碳化物的面积百分含量。8.4.2. 平均直径计算第一步：求出单视场中碳化物的等效圆直径、水平直径、垂直直径。第二步：根据单视场的基本测量参数求出平均值，以得出多视场的碳化物的平均等效圆直径、水平直径、垂直直径。第三步：对碳化物平均直径进行分级。相组织测定9.1. 分析内容测定金相组织的碳化物、磷共晶、马氏体以及奥氏体的百分含量。原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。试样制备要求9.3 主要测量参数和测量方法测量参数炭化物、磷共晶、马氏体、奥氏体的含量。测量方法以整个视域作为测量区域，通过二值化、去噪等一系列图像处理方法，分别提取出视域中的炭化物、磷共晶、马氏体、奥氏体的含量。9.4. 分析测试主要过程通过对视图作一系列的图象处理，然后进行多相分析计算，得出该视场的炭化物、磷共晶、马氏体、奥氏体的含量。10脱碳层专项分析10.1.测量内容测量脱碳层的相关深度数据。2试样制备要求10.3.主要测量参数测量参数半脱碳层、全脱碳层深度。测量方法以整个视域作为测量区域，通过二值化、去噪等一系列图像处理方法，分别提取出视域中的半脱碳层、全脱碳层深度。10.4. 分析操作主要过程通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，提取出视域中的半脱碳层、全脱碳层深度。显微硬度测量11.1测量内容测量金属硬度的相关数据。11.2试样制备要求12.3 主要测量参数测量参数金属硬度的数据。测量方法采用维氏硬度、克努普硬度两种标准。10.4分析操作主要过程通过二值化、去噪、填孔等一系列图像处理方法，采用自动或者手动确定对角线用户通过选择硬度值计算方法右边的单选按扭选择维氏硬度还是克努普硬度，同时。用户必须输入荷载P的值，系统是以克为单位。当用到维氏硬度时用户还要输入维氏锥体的夹角系统默认值是136度，维氏锥体的夹角系统以度为单位。程序会自动计算金属的硬度。弹出数据浏览对话框允许用户浏览数据。保存数据，生成打印报表。12. 单相铜合金晶粒度分析MetallographicImageAnalysisSystemforGrainSizeofCopperAlloy参照中华人民共和国冶金工业部部标准YB797-7112.1. 主要分析内容测量数据：晶粒的平均截距、晶粒的平均截面面积分析数据：晶粒的公称直径、弗里特直径、单位体积晶粒数、晶粒度级别指数原始数据和分析结果以数据文件的形式保存，并可随时调入计算机中，查阅原始数据资料，和自动输出图像测试结果报表。粒子数据分析13.1.主要分析内容测试数据：粒子总数、粒子总面积、单个粒子的面积、粒子直径、水平向粒子间距、水平向平均自由程、垂直向粒子间距、垂直水平向平均自由程分析参数：粒子的平均面积、平均直径、最大直径、体积分数、单位体积粒子数、水平向粒子平均间距、水平向平均自由程、垂直向粒子平均间距、垂直水平向平均自由程、各向异性因子、延伸比 以上的参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。14. 立体织构专项分析14.1. 主要分析内容主要数据：测试参数：晶面计算、不同晶面百分含量分析参数：不同晶面平均百分含量 以上的分析参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。 以上的参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。15包裹层专项分析15.1. 主要分析内容主要数据：包覆层厚度、板厚、包覆层所占百分比 以上的分析参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。以上的参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。第二相化合物专项分析16.1. 主要分析内容主要数据：第二相化合物百分含量、A相化合物相对含量、B相化合物相对含量、弥散程度每平方毫米点数、相间距、第二相尺寸、枝晶尺寸、比晶和比相界面。 以上的分析参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。 以上的参数是针对一个样品的统计平均值，为获取较精确的分析结果，建议对一个样品应分析5个视场以上。部分用户西南铝加工厂关铝集团西北有色金属研究所上海宝钢设备检测公司自贡硬质合金厂抚顺钢厂长城特殊钢公司四川工艺材料研究所东北轻合金有限公司四川汽车制造厂武进轧辊有限公司沈阳鸿本机械有限公司中科院高能物理研究所中国工程物理研究院绵阳九洲集团中原油田等……部分CIAS-M2000系统用户使用情况反馈：由于我厂在生产经营的同时还承接了大量的科研任务，对于产品的检验和检测有着较高的要求，在我们进行了大量的市场调查和分析之后，选择了CIAS—M2000金相图象分析系统，在实际使用过程中，反应极好，操作简单方便，结果快速准确，使我厂的测试工作达到了国际国内领先水平，为我厂的生产和科研工作提供了强大的支持和保证，为企业技术标准与国际标准接轨，迎接“入世”挑战打下坚实的基础。西南铝加工厂陈文系统送到我们工厂以后共进行了127个α相样本的测试,准确率达到百分之九十八以上，还为长钢一厂建立了一套相测试标准，又分析了98个晶粒度样本，发现晶界重建好。更值得一提的是进口设备TAS系统不能分析的样本在CIAS系统上能顺利的分析。还分析了86个球化体样本，CIAS对微弱信号的提取比进口设备强，这就为定量分析和后面的评级打下基础。通过对夹杂物的分析表明它的去划痕、去脏物、以及评级也是进口设备所不具备的。另外CIAS系统的自动扫描与自动聚焦属国内首先研制成功，聚焦的性能比进口设备略强，尤其是它的操作过程全部用汉字提示，输出的结果又用汉字显示和汉字图文打印，这为工厂里外文水平不高的人操作带来了极大的方便。而且制样要求不苛刻。CIAS系统的总体性能己达到国际先进水平，在国内应进行推广。长钢四厂使用者梁贤我厂以前采用人工的方法对硬质合金进行测试分析评级，工作强度大，而且报告不准确，在我厂的出口工作中经常遇到由于我们检测报告不准确，外商对于我们的产品怀疑甚至取消订单。在我们引进CIAS—M2000金相图象分析系统之后，测试工作强度大大减轻，效率得到了极大的提高,完全按照GB3488-83、GB3489-83GB/T4342-91等标准测试分析评级，使我厂出口产品的检验报告与国外对等测试非常一致，得到了外商的认可，为我厂产品赢得国际市场作出了重要贡献，同时也使我厂的检验测试工作在国内率先走向正规化、专业化、标准化。自贡硬质合金厂曾祥斌……CIAS金相分析系统在测试过程中，我厂提供丁高速钢丝样品，希望对碳化物总量及对分类计数作定量分析。在这过程中我们对CIAS的图像处理的软功能感到满意，经图像校正、图像分割，图像增强，使图像上所要测试的组织形貌更忠实于真实的组织。值得一提的是CIAS金相分析系统对金相样品不苛求，样品观察面的不平度，使图像显示的组织局部灰昏、不一致，但通过软件功能，程序设计消除了以上缺陷。样品制备后若有残留磨痕或搁置时间久了，出现锈点，黑点，通过软件功能消除了锈点、磨痕，使组织形貌更加真实。高速钢合金碳化物总量及尺寸分类计数是难度很大的定量金相分析项目，由于CIAS分析系统的先进性，使该项目的定量测定得到园满成功。成都量具刃具厂热工处金相实验室