PL200509B1 - Sposób pomiaru odkształceń próbek materiałowych pod wpływem działania czynników zewnętrznych, zwłaszcza temperatury - Google Patents

Abstract

Sposób pomiaru odkształceń próbek materiałowych pod wpływem działania czynników zewnętrznych, zwłaszcza temperatury, polegający na przekształcaniu analogowego sygnału wizyjnego obrazu, otrzymanego uprzednio za pomocą receptora, zwłaszcza kamery wizyjnej, na binarny sygnał wizyjny za pomocą układu dyskryminatora progowego, oraz na zapamiętywaniu sygnałów, polega na tym, że obraz w postaci sygnału binarnego zapisuje się w pamięci obrazu. Następnie obraz ten przesyła się do bloku wydzielania krawędzi, zaś następnie po przetworzeniu tego obrazu przez wydzielenie krawędzi w obraz krawędzi, zapisuje się ten obraz w pamięci, następnie przesyła się do bloku sumowania obrazów, po czym po zsumowaniu "n" kolejnych obrazów, uszeregowanych zmianą czynników zewnętrznych, powstałe obrazy przesyła się do pamięci. Obrazy krawędzi są sumowane z przesunięciem takim, żeby wybrany punkt (W) w obrazie krawędzi znajdował się w tym samym miejscu obrazu po zsumowaniu. Następnie ciąg obrazów uszeregowanych w kolejności narastającej temperatury poddaje się analizie, zaś suma "n" obrazów jest rezultatem pomiaru i wyznacza badane odkształcenie. Wybrany punkt (W) jest tym punktem krawędzi obrazu, który jest równoodległy od lewego i prawego brzegu obrazu krawędzi próbki.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru odkształceń próbek materiałowych pod wpływem działania czynników zewnętrznych, zwłaszcza temperatury.

W pracach laboratoryjnych w jednostkach naukowych i badawczych oraz w badaniach przy kontroli produkcji w przemysłach szklarskim, hutniczym, energetyce i górnictwie jest konieczne wyznaczanie temperatur charakterystycznych topliwości różnych materiałów. Wyznaczanie to jest oparte na obserwacji zachowania się próbek z badanego materiału w warunkach narastającej temperatury. Zachowanie się próbki demonstruje się przez zmianę rozmiarów i kształtu. Ocena tych zmian była do tej pory subiektywna, dokonywana przez obserwatora na podstawie reguł opisowych i jego osobistego doświadczenia. Próby obiektywizacji tego pomiaru są utrudnione ze względu na różnorodność występujących zjawisk przy rosnącej temperaturze.

Znany jest, z polskiego opisu patentowego nr 171 941, sposób przetwarzania sygnału wizyjnego, polegający na przekształcaniu analogowego sygnału wizyjnego, otrzymanego uprzednio za pomocą kamery telewizyjnej, na cyfrowy sygnał za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego oraz zapamiętaniu w pamięci mikrokomputera danych cyfrowych zawartych w liniach sygnału wizyjnego i potokowemu przetwarzaniu danych. Sposób ten charakteryzuje się tym, że otrzymany z kamery wizyjnej, analogowy sygnał wizyjny przekształca się, za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego, na cyfrowy sygnał wizyjny, który poddaje się następnie translacji w translatorze, po czym uzyskany sygnał poddaje się potokowemu przetwarzaniu danych, za pomocą potokowego systemu przetwarzania danych, a uzyskane dane zapisuje się w pamięci mikrokomputera.

Znany jest również, z polskiego opisu patentowego nr 179 485, sposób przetwarzania obrazów wizyjnych, polegający na przekształceniu analogowego sygnału wizyjnego obrazu otrzymanego uprzednio za pomocą receptora, zwłaszcza kamery wizyjnej, na cyfrowy sygnał wizyjny za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego, charakteryzujący się tym, że obraz w postaci sygnału cyfrowego zapisuje się w pamięci wstępnej obrazu, a następnie obraz ten przesyła się do bloku transformacji rozwinięcia biegunowego, gdzie obraz ten przetwarza się w obraz rozwinięcia biegunowego, po czym obraz rozwinięcia biegunowego zapisuje się w pamięci. Przetwarzanie obrazów na obrazy ich rozwinięcia biegunowego polega na tym, że na przykład, kontur obrazu, zapisany za pomocą dwu zmiennych współrzędnych prostokątnych, przetwarza się na zapis w postaci współrzędnych biegunowych. Obrazem rozwinięcia biegunowego obrazu, zapisanego za pomocą współrzędnych prostokątnych, jest obraz, którego interpretacja geometryczna przedstawiona jest za pomocą współrzędnych prostokątnych, przy czym zmienną zależną jest wartość promienia wodzącego, zaś zmienną niezależną jest kąt nachylenia tego promienia, według zapisu we współrzędnych biegunowych.

Istota sposobu, według wynalazku, zasadza się na tym, że sposób pomiaru odkształceń próbek materiałowych polegający na przekształcaniu analogowego sygnału wizyjnego obrazu próbki, otrzymanego uprzednio za pomocą receptora, zwłaszcza kamery wizyjnej, na binarny sygnał wizyjny za pomocą układu dyskryminatora progowego, oraz na zapamiętywaniu sygnałów, charakteryzuje się tym, że obraz w postaci sygnału binarnego zapisuje się w pamięci obrazu, a następnie obraz ten przesyła się do bloku wydzielania krawędzi, następnie po przetworzeniu tego obrazu przez wydzielenie krawędzi w obraz krawędzi, zapisuje się ten obraz w pamięci, następnie przesyła się do bloku sumowania obrazów, następnie po zsumowaniu n kolejnych obrazów powstałe obrazy przesyła się do pamięci.

Obrazy krawędzi są sumowane z przesunięciem takim, żeby wybrany punkt w obrazie krawędzi znajdował się w tym samym miejscu obrazu po zsumowaniu.

Położenie wybranego punktu może być określane różnymi sposobami. Korzystnie jest wybrać ten punkt w sposób, określony przykładowo niżej.

Położenie wybranego punktu W - określa się w następujący sposób:

punkt W usytuowany jest na osi yw prostopadłej do osi x, przy czym położenie osi yw jest równoodległe od obu punktów obrazu krawędzi usytuowanych na osi x, natomiast położenie punktu W na osi yw określa punkt przecięcia tej osi i obrazu krawędzi.

Analiza ciągu obrazów, uszeregowanych narastającą temperaturą, po zsumowaniu pozwala na wyznaczenie temperatury, przy której nastąpiła zmiana kształtu, gdzie suma n obrazów jest rezultatem pomiaru i wyznacza badane odkształcenie próbki.

PL 200 509 B1

Wynalazek może znaleźć zastosowanie w laboratoriach badawczych zakładów przemysłowych lub w jednostkach badawczych i/lub naukowych, zwłaszcza prowadzących badania na zlecenia zakładów przemysłowych.

Przykładem konkretnego zastosowania wynalazku, jest analiza obrazów wizyjnych próbki, zmieniającej kształt w wyniku działania temperatury, przy czym zmiany tej temperatury są kontrolowane. Celem tych badań jest oznaczanie charakterystycznych temperatur materiałów, na przykład, temperatury spiekania, topnienia, itp.

Sposób pomiaru odkształceń próbek materiałowych pod wpływem działania czynników zewnętrznych według wynalazku został bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia początkowy obraz krawędzi próbki, zaś na fig. 2 - obraz krawędzi próbki zdeformowanej.

Wynalazek zostanie objaśniony bliżej w przykładzie wykonania.

Sposób według wynalazku obiektywizuje wyznaczenie przedziałów zmieniającej się temperatury, w których następuje intensyfikacja zmian kształtu. W urządzeniu rejestruje się obrazy próbek w kolejności narastającej temperatury. Następnie rejestruje się obrazy wydzielonych krawędzi tych próbek. Następnie wyznacza się punkt wybrany na krawędzi np. punkt środkowy krawędzi obrazu W, leżący na osi y_w, usytuowanej w równej odległości a od prawego i lewego brzegu próbki, lub/i w równej odległości b od prawego i lewego punktu przecięcia krawędzi z osią x. Następnie nakłada się serię n obrazów krawędzi tak, aby punkty wybrane pokrywały się. Obrazy powstałe przez nałożenie krawędzi rejestruje się w postaci ciągu uporządkowanego narastającą temperaturą. Tak uzyskany obraz sumy krawędzi poddaje się analizie np. przez obliczenie pola powstałej figury. Tworząc ciąg wartości pól tych figur dla narastającej temperatury i przedstawiając go w postaci wykresu można odnaleźć rejony intensywnej zmienności kształtu próbki w postaci lokalnych maksimów tego wykresu. Dla rejonów spokojnej próbki krawędzie pokrywają się i pole sumy n krawędzi jest bliskie pojedynczej krawędzi. Dla rejonów dużej intensywności zmian krawędzie rozbiegają się i pole powstałej przez sumowanie figury jest relatywnie duże.

Kolejność czynności sposobu, według wynalazku.

Próbkę materiału, umieszcza się w komorze roboczej i poddaje się ogrzewaniu do całkowitego stopienia a proces odkształcenia obserwuje się przez kamerę wizyjną. Analogowy sygnał wizyjny obrazu, otrzymany z kamery wizyjnej, przekształca się na binarny sygnał wizyjny za pomocą układu dyskryminatora progowego a następnie obraz w postaci sygnału binarnego zapisuje się w pamięci obrazu. Obraz ten przesyła się do bloku wydzielania krawędzi, po czym po przetworzeniu tego obrazu przez wydzielenie krawędzi w obraz krawędzi, zapisuje się ten obraz w pamięci, następnie przesyła się do bloku sumowania obrazów. Po zsumowaniu n kolejnych obrazów powstałe obrazy przesyła się do pamięci.

Obrazy krawędzi sumuje się z przesunięciem takim, żeby wybrany punkt W w obrazie krawędzi znajdował się w tym samym miejscu obrazu po zsumowaniu.

Wybrany punkt W jest tym punktem krawędzi obrazu, który jest równoodległy od lewego i prawego brzegu obrazu krawędzi próbki.

Położenie wybranego punktu W - określa się w następujący sposób: punkt W usytuowany jest na osi yw prostopadłej do osi x, przy czym położenie osi yw jest równoodległe o odległość a od obu punktów obrazu krawędzi usytuowanych na osi x, natomiast jednakowe odległości b określają położenie punktu W na osi yw.

Figury 1 i 2 przedstawiają rożne obrazy krawędzi próbki, na których odpowiednio punkt W oraz odległości a i b oznaczono dolnymi indeksami 1 dla próbki niezdeformowanej i 2 dla próbki zdeformowanej.

Temperaturę, przy której nastąpiła zmiana kształtu próbki wyznacza się na podstawie analizy ciągu obrazów po zsumowaniu, uszeregowanych w kolejności narastającej temperatury.

Analiza ta pozwala na oznaczenie charakterystycznych temperatur materiałów, na przykład, temperatury spiekania, topnienia, itp.

Claims (2)

1. Sposób pomiaru odkształceń próbek materiałowych pod wpływem działania czynników zewnętrznych, zwłaszcza temperatury, polegający na przekształcaniu analogowego sygnału wizyjnego obrazu, otrzymanego uprzednio za pomocą receptora, zwłaszcza kamery wizyjnej, na binarny sygnał

PL 200 509 B1 wizyjny za pomocą układu dyskryminatora progowego, oraz na zapamiętywaniu sygnałów, znamienny tym, że obraz w postaci sygnału binarnego zapisuje się w pamięci obrazu, a następnie obraz ten przesyła się do bloku wydzielania krawędzi, zaś następnie po przetworzeniu tego obrazu przez wydzielenie krawędzi w obraz krawędzi, zapisuje się ten obraz w pamięci, następnie przesyła się do bloku sumowania obrazów, po czym po zsumowaniu n kolejnych obrazów, uszeregowanych zmianą czynników zewnętrznych, powstałe obrazy przesyła się do pamięci, przy czym obrazy krawędzi są sumowane z przesunięciem takim, żeby wybrany punkt (W) w obrazie krawędzi znajdował się w tym samym miejscu obrazu po zsumowaniu, następnie ciąg obrazów uszeregowanych w kolejności narastającej temperatury poddaje się analizie, zaś suma n obrazów jest rezultatem pomiaru i wyznacza badane odkształcenie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybrany punkt (W) jest tym punktem krawędzi obrazu, który jest równoodległy od lewego i prawego brzegu obrazu krawędzi próbki.