Системные представления знаний в инвариантной структуре блочно-модульного содержания на примере темы «пространственные кривые». Совместное решение геометрических задач и задач визуализации с использованием компьютеров, страница 14

УДК 004.9

ГРАФИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ ШЛИФОВ

В. А. Токарев, В. К. Кононенко, С. В. Токарев

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева, E-mail:kgraph@rgata.ru

Среди методов определения дефектности отливок обязательным является визуальный метод. Крупные поверхностные дефекты выявляются непосредственным осмотром поверхности отливок. Внутренние дефекты обычно выявляются с помощью рентгеновского просвечивания и визуального оценивания дефектов на полученных изображениях. Мелкие дефекты на шлифах или других образцах часто выявляются методами оптической микроскопии. Степень дефектности отливок оценивается по размерам или площади дефектов.

Для автоматизированной обработки используются специализированные компьютерные программы и оборудование, позволяющие получить необходимую информацию о структуре изображения. Большинство методов требуют использования специального оборудования или являются крайне трудоемкими. Однако для некоторых производств и видов исследовательской деятельности приобретение и освоение дополнительного специализированного оборудования и программ не всегда целесообразно.

В данной работе графическую обработку изображений дефектов литых заготовок на шлифах выполняли с помощью широко распространенных и относительно универсальных растровых графических редакторов, имеющих в своем распоряжении инструменты измерения и редактирования яркостей пикселей.

На рис.1 представлено изображение продольного макрошлифа цилиндрической отливки из алюминиевого сплава, изготовленного для оценки распределения усадочных раковин и усадочной пористости (рыхлоты). Изображение выполнено в оттенках серого цвета. Раковины и пористость после травления имеют более темный оттенок по сравнению с изображениями других структурных составляющих на плоскости шлифа. Основным параметром съемки на цифровую камеру является задаваемый исследователем размер изображения в пикселях. При сканировании фотографии или непосредственно шлифа исследователь также задает размер цифрового изображения в пикселях, варьируя разрешением. Минимальный размер анализируемого на изображении объекта (в данном случае поры) определяется выбранным размером пикселя, измеренном в единицах длины снимаемого объекта. Чем больше размер изображения в пикселях, тем при прочих равных условиях большее количество пор обычно можно выявить на полученном изображении, и соответственно замеряемый уровень пористости будет выше.

Для оценки уровня пористости в отливке обычно принимают минимально анализируемое значение линейного размера пор. В частности, в соответствии с ГОСТ 1583-93 оценка размеров пор производится при 10-ти кратном увеличении и в качестве пороговых при определении баллов пористости приняты размеры пор 0.1, 0.2, 0.5 и 1 мм. В соответствии с минимально анализируемым размером выбираются параметры съемки и параметры преобразования изображения в растровом редакторе. Одним из основных параметров изображения при его обработке в растровом редакторе является разрешение – величина обратно пропорциональная размеру пикселя, измеренному в единицах длины изображения. Так как необходимо оценить размер пор в отливке, следует для удобства рассчитывать размер пикселя изображения по отношению к единичному линейному размеру отливки, а не к единичному линейному размеру изображения, как принято в растровых редакторах.

На рис. 2 и 3 представлены изображения одного и того же участка шлифа при различном разрешении. Участки шлифа с порами, имеющими размер, меньший размера пикселя, при формировании изображения приобретают оттенок серого цвета, промежуточный между оттенком пор и оттенком окружающих структурных составляющих, и тем самым такие поры сливаются с окружающим фоном. Поэтому необходимо формировать растровое изображение с размером пикселя, которое соответствует минимальному анализируемому размеру поры. При разрешении 100 пикселей на 1 см шлифа (рис. 3) размер пикселя соответствует 0,1 мм шлифа и, поэтому поры, имеющие размер менее 0,1 мм, на изображении сливаются с фоном и есть возможность исключить их при дальнейшей статистической обработке.