TWI275787B - Judge method of black-lead texture in a grey casting iron, judge program record medium and judge system - Google Patents

Description

1275787 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種將在灰口鐵組織中所見的片狀黑 千或共晶黑鉛抑或是將兩者的混合組織之型態進行影像解 析’藉由數値而可將黑鉛之形狀（黑鉛之長短或是粗細） 或分布、疏密等該種黑鉛組織固有之特徵以定量性、容易 且確實的可進行判定的方法，再者，係爲有關於一種記錄 用以實施該種方法之程式的媒體以及判定系統。 【先前技術】 作爲此種技術，除了例如在日本專利特開2002- 1 62348 號公報中所揭示之外，已知係有在『中江秀雄以及其他兩 名所著作之「藉由使用有雷射變位計之片狀黑鉛鑄鐵的斷 面解析所達成之黑鉛型態的判定」，鑄造工學，財團法人 日本鑄造工學會，第74卷，2002，第10號，P644-64 9』 所記載者。在該等過去之技術當中，基本上係爲將雷射光 照射至鑄鐵之破斷面而測定其表面粗度，由該種粗度之狀 態來判定於鑄鐵組織中所包含之黑鉛的形狀或分部等。 在如上所述之過去之技術中，雖然是在已知之幾個黑 鉛型態判定手法中於目前最爲期待實用化之方法，不過， 最終判定係必須由專門所獲得之圖表來直接讀取，故而除 了在最終判定結果方面容易產生因個人差而造成的不均以 外，爲具有難以產生所判定之黑鉛型態的不佳情況，此外， 亦殘留有改善的餘地。 【發明內容】 1275787 本發明係爲著眼於此種課題之物，特別是有效利用既 存之影像解析裝置（例如爲黑鉛球狀化率測定裝置）等， 具有將灰口鐵中之黑鉛組織數値化，進而提供一種以定 量、容易且確實的進行判定的技術。 在灰口鐵中所見之各式各樣的黑鉛組織，係藉由構成 該種黑鉛組織之黑鉛片的形狀、大小、長短、數量多少、 粗細之外，雖是藉由其分布之疏密以及方向性之有無來決 定，不過，在黑鉛組織型態以及由構成該種型態所形成之 0 黑鉛片數之間方面爲具有密切的關係，係形成爲若是得知 黑鉛片數時，亦可類推黑鉛組織之型態。 灰口鐵一般係爲包含有3至4%之矽的鐵合金，不過， 在鐵基底中係具有分散各種形狀、大小之黑鉛的組織型 態。鑄鐵中之碳係區分爲已凝固之石墨碳、以及形成雪明 碳鐵之化合碳、以及使其固熔在鐵基底中之若干的碳。將 已被硏磨之鑄鐵試料以顯微鏡檢視之黑鉛係爲在其中的石 墨碳，雪明碳鐵係爲藉由使硏磨試料腐蝕便可在所見之波 φ 來鐵中進行辨識。若是另外考慮無法直件辨識之少量的固 熔碳時，具有殘餘黑鉛碳與化合碳之一方係爲左右鑄鐵之 黑鉛組織型態。 當肉厚爲10至30mm程度之灰口鐵的情況下，化合 碳之比例一般係停留在0.4至0.9程度之範圍內，即使增 加全碳量，在化合碳量方面係幾乎未有變化。亦即，由全 碳量減去化合碳量之殘餘部分係形成爲黑鉛碳，因此若是 增加全碳量便形成爲增加其量額的黑鉛碳，結果，爲增加 1275787 鐵基底中之黑鉛面積率。 此種黑鉛碳在凝固時爲取得何種形狀、分布者，主要 係藉由基本金屬配合或熔解、澆注條件之其他的熔融金屬 處理或鑄型條件而有所不同，例如，即使化學成分相同， 若是改變該等調變時，即使是黑鉛組織亦有大幅度的變 化。然而，一般在凝固速度較慢的肉厚部分方面，黑鉛係 爲成長而增大，在肉薄部或是熔融金屬停滯部中，爲可發 現到凝固速度加快、黑鉛無成長而形成爲短小化的傾向。 另一方面，由於形成黑鉛之碳量係爲一定，因此若黑 鉛成長時，由於每一單位之碳量亦增大故而減少黑鉛數， 相反的，若黑鉛爲短小時則增加黑鉛數。 爰此，本發明係爲以在黑鉛組織型態以及構成該種黑 鉛組織型態所形成之黑鉛個數之間具有密切關係的預測爲 基礎，進而硏究得出之發明。 揭示於申請專利範圍第1項之發明係爲，藉由影像解 析裝置以定量判定在灰口鐵中之黑鉛組織的方法中，其特 徵在於具備有：將灰口鐵之黑鉛組織的擴大影像進行影像 解析，抽出在該種黑鉛組織中所包含之特定大小的非球狀 之黑鉛，分別算出該數量之黑鉛面積的程序；依據已算出 之黑鉛數與面積，算出表示非球狀之黑鉛大小程度之胖瘦 程度的程序；將已算出之黑鉛數與胖瘦程度相互付與關聯 性，藉此以作爲判定結果而輸出雙方之値的程序。 成爲影像解析之對向的影像，亦可如申請專利範圍第 2項所揭示，例如除了藉由視訊攝影機或是數位相機等拍 -7- 1275787 攝元件（CCD )將黑鉛組織之顯微鏡檢視畫面進行拍攝之 外，亦可依據情況不同而藉由靜態照相機來進行攝影、或 是將其以掃描器等來讀取。 在黑鉛數之算出之際，應抽出之黑鉛大小的指定，係 如申請專利範圍第3項所揭示，係以具有等於黑鉛面積之 圓的直徑或是黑鉛之最大長度爲主來進行，較佳係如申請 專利範圍第4項所揭示，在黑鉛數之算出時作爲應抽出之 最小黑鉛的大小，係設爲面積爲相當於直徑5 μ m之圓的 面積、或是將其最大長度設爲l〇//m者。更佳係如申請專 利範圍第5項所揭示，在黑鉛數之算出時作爲應抽出之最 小黑鉛的大小，係設爲面積爲相當於直徑5 v m之圓的面 積者。 在此情況下，如申請專利範圍第6項所揭示，爲了先 行抽出特定大小之非球狀的黑鉛，作爲影像之前處理而在 每次除去、消除與解析畫面框接觸的黑鉛中，計數該種應 被除去、消除之黑鉛數，其次，將該種應被除去、消除之 黑鉛以外的黑鉛以將上述特定大小而在一個尺寸區分中所 包含的多數尺寸區分中進行分配、抽出，且分別計算該等 數目，將上述之應被除去、消除之黑鉛數因應於除此以外 之尺寸區分別的黑鉛數比例而進行比例分配，且加算至各 個黑鉛數中，藉此，將補償加諸於已抽出之特定大小的非 球狀之黑鉛數、進而提昇解析精度者爲佳。 並且，如申請專利範圍第7項所揭示，將以黑鉛總數 除以已抽出之黑鉛總面積之値來作爲肥瘦度，更佳係如申 1275787 請專利範圍第8項所揭示，算出被包含於在黑鉛數之算出 時已抽出之黑鉛群中最大長度50//m以上且未達150//m 之長度範圍內的各個黑鉛之最大長度、以及最大面積，以 該等資料推斷出相當於最大長度1〇〇/zm之黑鉛的面積， 藉由將該種面積以1 00相除之値而設爲黑鉛組織之代表性 的黑鉛之肥痩度。 申請專利範圔第9項所揭示之發明係爲，特定成作爲 將記錄有用以實施在申請專利範圍第1至8項中任一項所 揭示之各個步驟之程式的CD-ROM或是軟性磁碟等電腦 可讀取之記錄媒體。 再者，於申請專利範圍第1 0項所揭示之發明係爲， 在將上述手法特定成作爲以影像解析來定量地判定於灰口 鐵中之黑鉛組織的系統方面，如第2圖所示，以具備有影 像解析裝置1、對於該種影像解析裝置1爲輸入灰口鐵之 黑鉛組織之擴大影像的影像輸入裝置2、以及顯示解析結 果的顯示裝置3作爲前提。據此，上述影像解析裝置1爲 具備有：黑鉛數/面積算出手段4，係將灰口鐵之黑鉛組織 之擴大影像進行影像解析，抽出被包含在該種黑鉛組織之 特定大小的非球狀之黑鉛，且將該數目連同各個黑鉛之面 積一倂算出；肥瘦度算出手段5，爲依據已算出之黑鉛數 與面積，算出表示非球狀之黑鉛粗細程度的肥瘦度；並且， 相互將已算出之黑鉛數與肥痩度相互附於關聯性，以此作 爲判定結果，而形成爲可將雙方之値於顯示裝置3上進行 可見顯示。 -9- 1275787 在此種情況下，如申請專利範圍第1 1項所揭示，較 佳爲與在申請專利範圍第5項中所揭示者相同，在算出黑 鉛數之際，將應抽出之最小黑鉛的大小設爲相當於面積爲 直徑5#m之圓的面積。 此外，如申請專利範圍第1 2項所揭示，較佳爲與在 申請專利範圍第6項中所揭示者相同，上述影像解析裝置 係爲具備有裝置13(參照第24圖），爲了先行抽出特定 大小之非球狀的黑鉛，作爲影像之前處理而在每次除去、 消除與解析畫面框接觸的黑鉛中，計數該種應被除去、消 除之黑鉛數’其次，將該種應被除去、消除之黑鉛以外的 黑鉛以將上述特定大小而在一個尺寸區分中所包含的多數 尺寸區分中進行分配、抽出，且分別計算該等數目，將上 述之應被除去、消除之黑鉛數因應於除此以外之尺寸區分 別的黑鉛數比·例而進行比例分配，且加算至各個黑鉛數 中，藉此，將補償加諸於已抽出之特定大小的非球狀之黑 鉛數。 更佳爲如申請專利範圍第1 3項所揭示，與申請專利 範圍第8項所揭示者相同，算出被包含於在黑鉛數之算出 時已抽出之黑錯群中最大長度50/zm以上且未達150/ζιη 之長度範圍內的各個黑鉛之最大長度、以及最大面積，以 該等資料推斷出相當於最大長度l〇〇//m之黑鉛的面積， 藉由將該種面積以1 〇 〇相除之値而設爲黑鉛組織之代表性 的黑鉛之肥瘦度。 從而，在本發明中係形成爲可數値性地將黑鉛組織具 -10- 1275787 有黑鉛數、以及與其付與關聯性之肥瘦度而進行定量判 定。 若藉由本發明時，由於係可數値性地、容易且確實地 將黑鉛組織具有黑鉛數、以及與其付與關聯性之肥瘦度而 進行定量判定，因此其判定結果不會因個人差異而產生不 均，除了可提高判定結果之信賴度之外，更具有容易將實 際的黑鉛組織之型態進行影像化的效果。 【實施方式】 第1至3圖所示係爲本發明之較佳實施例。 第1圖係表示有關本發明之判定系統之槪略構造，第 2圖係爲表示該種機能方塊電路圖，足以作爲將個人電腦 6作爲主要素之影像解析手段1，係除了影像解析裝置20 之外，亦被構成爲具有光學式之金屬顯微鏡7、以及作爲 影像輸入裝置（拍攝裝置）2之CCD照相機（視訊攝影機） 8以CCD照相機8而例如將影像經由輸入埠9而被擷取至 影像解析裝置20。此外，個人電腦6係內藏有除了 CPU、 ROM、RAM以外之硬碟等記憶裝置，爲預先已載入有指 定之影像解析軟體，同時，具備有作爲輸入裝置之未圖示 的鍵盤或滑鼠以外作爲顯示裝置3之C RT顯示器1 〇、以 及作爲輸出裝置之印表機、更具備有Μ Ο等外部記憶裝置 12等。 成爲判定對象之灰口鐵的黑鉛組織係藉由金屬顯微鏡 7而被擴大成100倍，以CCD照相機8拍攝該種顯微鏡檢 視畫面而被擷取至影像解析裝置2 0中。所擺取之1 〇 〇倍 -11- 1275787 顯微鏡影像係爲，例如將其中的6 4 Ο x 4 8 0畫素之範圍作 爲影像解析之對象，由於對於該種解析影像框之寬度64〇 畫素係被設定成640 // m之比例，故而具有1畫素二1 # m 之關係。 如第3圖之步驟S1所示，當使影像輸入至影像解析 裝置20後，便先行使該種影像進行明暗之二進位化’分 別將組織之鐵基底以白色顯示、將黑鉛以黑色顯示（步驟 S2 )。同時，應去除與解析畫面外框交叉（橫斷）或是接 觸的黑倩而使其消除（步驟S3 )。並且，更於步驟S4中 僅抽出黑鉛面積率未達54%之非球狀的黑鉛，且算出其 數量。 作爲決定應抽出黑鉛尺寸之方法，一般具有如第6A 圖以及第6B圖所示之兩種方式。一種係如第6A圖所示， 爲與黑鉛之面積無關，以將內接於其最長部中的圓之直徑 設爲黑鉛尺寸之方式（最大徑方式），另一種係如第6B圖 所示，爲與黑鉛之長度無關，以將與該種黑鉛面積相等之 圓的直徑設爲黑鉛尺寸的方式（平均徑方式）。 在本實施例中，爲以平均徑而將應抽出之黑鉛尺寸定 爲5/zm以上，如先前所述，僅抽出黑鉛面積率未達54% 之非球狀的黑鉛、且平均徑爲5 // m以上的黑鉛，算出其 數量而進行顯示。不過，亦可藉由最大徑（最大長度）來 抽出l〇//m以上之物來取代平均徑方式，或是亦可倂用兩 種方式，而抽出最大徑爲以上、且平均徑食5/zm 以上之物。已抽出之黑鉛型態之一例爲揭示在第1 3圖之 -12- 1275787 左上方，已檢測而出之黑鉛數係例如設成90。 由第1 3圖明顯得知，黑鉛型態之整體影像爲如該圖 左下方所示，其係以假定爲大幅依存於最大長度爲50//m 以上、且未達1 5 0 // m之黑鉛的粗細程度（如後所述，在 本實施例中係將其稱之爲肥痩度）爲基礎，更僅有抽出最 大長度爲5 0 /z m以上、且未達1 5 0 // m之黑鉛，計測各個 黑鉛之最大徑（最大長度）與面積（第3圖之步驟S5)。 已倂計有已計測之各個黑鉛之最大長度與面積者係如第15 圖所示，此外，表示該等黑鉛之分布係如第16圖之圖表 所示。並且，由第16圖之關係式而求出相當於各個黑鉛 之長度的中央値之物。並且，由第16圖之關係式來求出 黑鉛之面積。 在第16圖中，由於50//m至150//Π1之各個黑鉛的中 央値係爲100//m，故而在求出形成其中央値之100/zm之 情況的面積時，爲形成1 006 //m2。此種數値係意味著， 由50/zm以上、未達150//m之黑鉛群之各個資料而暫時 假定該種黑鉛群所應代表之最大長度（最大徑）1〇〇 之黑鉛，若是求出其面積時則形成爲1 006 v m2，若是如 第17圖所示將其面積1006# m2除以長度之100//m時， 便可獲得10.06之數値，將其設爲肥瘦度（第3圖之步驟 S6 )。當該種肥痩度之値爲以相同面積而假定爲長度100 // m之情況下，僅相當於該矩形之寬度尺寸，而可設成有 關於具體地肥瘦度之影像的數値。 並且，將假設黑鉛之寬度尺寸10.06四捨五入設爲 1275787 1 〇· 1，藉由在「黑鉛數（肥瘦度）」之型態、亦即爲在先 行求出之檢測黑鉛數90之値之後附記有「90 (10.1 )」之 表示而進行可見顯示（第3圖之步驟S7)。藉此，形成不 僅只能顯示其黑鉛型態，亦可顯示包含有構成黑鉛之肥痩 度。此外，以上之一連串的演算處理係藉由如第2圖所示 之影像解析裝置20之機能所實施。 其次，判斷包含以如上所述之二位或是三位之數値而 進行之肥痩度評估的鑄鐵之黑鉛組織之評估、判定方法是 否適當且妥當者，係爲使用既存之黑鉛球狀化率測定裝置 來進行驗證。 第4圖所示之處理順序之情況，係爲表示使用有過去 以來廣爲採用之黑鉛球狀化率測定裝置，由該圖明顯可 知，在黑鉛球狀化率測定之際，係無關於球狀或是非球狀， 針對拍攝畫面內之全數黑鉛而藉由指定尺寸來進行黑鉛大 小之判別、以及其個數之計測。在此，有效利用該種計數 機能係爲嘗試片狀黑鉛或是共晶黑鉛組織。 以第1圖之視訊攝影機（CCD等拍攝元件）8所擷取 之1〇〇倍顯微鏡影像係爲，例如在其中之64 Ox 480畫素 之範圍係形成爲影像解析之對象。此外，1畫素=1 // m之 關係誠如前所述。解析結果之辦法係如第5圖所示，爲使 檢測黑鉛數藉由JIS規格而分別以區分成球狀、非球狀（片 狀）來表示。 在應抽出黑鉛尺寸之決定方法亦已於先前所述，爲區 分成最大徑方式與平均徑方式之兩種方法。在黑鉛球狀化 -14- 1275787 率測定之際’雖是以JIS而藉由最大徑方式來訂定，不過 由於任何一種方式均對於其形成方面係爲有意義的方式， 故而在此爲倂用最大徑方式與平均徑方式之雙方的方式。 最初’作爲試料，爲準備有黑鉛長度較大之疏大黑鉛 組織與細緻地共晶黑鉛組織，除此亦附加有兩者中間之黑 鉛組織之共計三種種類的黑鉛組織。第7圖所示係作爲一 例’表示針對於上述中間之黑鉛組織的黑鉛之形狀以及各 個尺寸之測定結果。 在第7圖中，作爲將黑鉛之尺寸區分成好幾個階段而 抽出，例如，爲將黑鉛尺寸分類區分爲ΐΑχη、]//!!!、3// m、5//m、l〇wm、15//xn、20/zm之各個尺寸以上之七個 階段’分別針對於最大徑與平均徑之雙方來測定。同時， 有關於檢測黑鉛數方面，係針對於各個尺寸區分類別與類 計之雙方方式來表示，此外，亦以黑鉛之球狀、非球狀之 區分類別來表示。 由第7圖明顯得知，在尺寸較大範圍下，係形成爲最 大徑中之黑鉛數較多、而平均徑中之黑鉛數較少狀，相反 的，在尺寸較小範圍下，係形成爲平均徑中之黑鉛數較多、 而最大徑中之黑鉛數較少狀，若是將其與先前所述之黑鉛 尺寸之定義差異相互對照比較時，則可證明其理所當然 性。相對於此，當將最小黑鉛之尺寸設定爲極限之1 // m 以上的情況下，無關於形狀如何、且由於相較於將畫面內 之全數之黑鉛作爲測定對象之情況下並未有太多相異處， 因此檢測黑鉛總數係顯示出最大徑爲43 3之程度、平均徑 1275787 爲436程度之兩者均略爲相同數目的狀態。 雖然在圖示中爲省略針對於殘餘兩種試料、亦即爲省 略針對於疏大黑鉛組織與共晶黑鉛組織之測定結果，不 過，在疏大黑鉛組織中爲表示出最大徑達221程度、平均 徑達223程度、在共晶黑鉛組織中爲表示出最大徑達1172 程度、平均徑達1 1 76程度，除此以外，爲具有與上述中 間組織之物爲同等的傾向。 另一方面，作爲在任何試料中均爲共通可見之特徵， 可知爲有最小黑鉛尺寸爲將5至10//m之範圍內者作爲交 界，相對於當在該數値以上判定爲球狀黑鉛之物爲幾乎沒 有之情況下，在該種數値以下之範圍內，爲具有增加判定 爲球狀黑鉛之物的傾向。 在此，針對於其他試料，係區分成最大徑達1 0 // m以 上與未達l〇//m、或是平均徑達5/zm以上與未達5/itn， 進而觀察黑鉛型態之差異。第8圖雖係爲其中最大徑中之 分割顯示結果，不過，當在最大徑未達l〇//m之範圍中， 係被檢測出合計1 34之黑鉛，卻由於大部分係幾乎應稱之 爲無法以肉眼判別球狀或是非球狀的點狀、粒狀、或是小 塊狀之物，即使在其中乍看之下爲如黑鉛，實際上亦具有 熔渣（slag )或是銹渣之可能性。此外，重要的是，以肉 眼所見之該種黑鉛組織的印象或是影像係以最大徑1 〇 # ^ 以上的黑鉛組織所形成，未達1 〇 // m之黑鉛群在肉眼所示 的影像形成方面係不會有所影響，而僅作爲雜質而辨識。 此外，雖然省略圖示，不過此種觀察結果在平均徑方式中’ -16- 1275787 即使是針對於5 μ m以上、未達5 μ m而分割顯示之影像方 面亦爲相同。 本發明之目的係用以達到黑鉛組之間之差別化，而用 以將差異明確化者。倘若依據此種目的，當平均徑未達5 μ πι之點狀或是粒狀之黑鉛在組織整體之影像形成方面並 未有任何助益時，形成爲除了單純僅爲雜質以外並未有任 何影響。在此，在之後的觀察中，係爲僅將最大徑達1 〇 # m以上、平均徑達5 // m以上之非球狀黑鉛作爲測定對象。 如此，係加入有用以測定黑鉛組織之黑鉛數的條件， 因此，接下來便將該種條件應用在實際的黑鉛組織中以進 行試驗。 * 最初爲準備各式各樣黑鉛組織之試料，藉由以五人觀 察者所見均爲贊同的順序而將相當長及大之黑鉛組織至細 密之共晶黑鉛組織並列，選擇由N 0.1至N0.1 0爲止的1 0 個試料。並且，最小黑鉛尺寸之設定係設爲最大徑、平均 徑均爲5//m以上、l〇vm以上、15/zm以上、以及20//m 以上之四個階段，測定以JIS所訂定之非球狀黑鉛數。 其結果揭示於第9圖，將由長大片狀至短小共晶黑鉛 之組織的疏密依序並列的黑鉛組織、以及檢測黑鉛數之關 係，以重疊在最大徑中之資料（虛線）與平均徑中之資料 (實線）來表示。由該種結果可知，與黑鉛組織之疏密順 序最具有線性關係者，係爲作爲最小黑鉛尺寸爲將平均徑 設爲5 // m之情況、以及將最大徑設爲1 0 // m以上之情況 下的黑鉛數。其中，由於係確認有無論將哪一方作爲標準 -17- 1275787 物而採用均爲有效者，故而針對於更多試料爲分別計測平 均徑設爲5 // m以上之情況以及最大徑設爲丨〇 # m以上之 情況下的黑鉛數。其結果揭示於第1 〇圖。 由第10圖明顯可知，在黑鉛數爲達到3 00程度之黑 鉛較大的組織中，無論哪一方均顯示出同等之値，而當黑 錯數超過300而爲接近較細的共晶黑錯之組織時，可知在 平均徑爲設成5/zm以上一方爲檢側有較多的黑鉛。其理 由係爲，如前所述，由於分別將尺寸的大小設定成最大徑 φ 設成黑鉛之長度、且平均徑設成黑鉛之面積，因此，當接 下來黑鉛之長度縮短，由小塊狀接近爲粒狀、甚至是點狀 時，即使是伴隨於此種現象而使得無法將其尺寸達到指定 之最大長度、造成由計測對象（檢測對象或是抽出對向） 脫離之情況下，係可推定作爲其面積係爲超越指定平均 徑。 當要求黑鉛組織之差別化時，相較於黑鉛爲較大之情 況下係以形成越微粒狀者越難以檢測出組織之差異，不 φ 過，即使在此種緻密短小之黑鉛組織之中，係具有極力達 到獲得有敏感地檢測出黑鉛數差額之較佳情況，從而，將 欲將黑鉛組織之型態以其構成黑鉛數來進行判定之情況 下，其結論係爲最小黑鉛尺寸之設定並非依據最大徑、而 是以依據平均徑者爲較妥當。 由以上之檢討結果明顯可知，藉由計測平均徑達5 // m以上之非球狀（片狀）之黑鉛數，而可容易且確實地毫 無個人差異而進行以二位或是三位之數値而進行之肥痩度 -18- 1275787 評估的鑄鐵之黑鉛組織之評估、判定。 再者作爲具體例，第11圖係爲針對於先前使用之NO. 1 至NO· 10爲止之十個組織試料而表示其顯微鏡照片與所 檢測而出之片狀黑鉛數間之關係，而用以理解各個組織之 黑鉛型態之特徵以及檢測出黑鉛數爲具¥ —定之相關關 係。此外，在第11圖中，爲將先前之ΝΟ·1·至NO. 10之 顯示置換成K-1至K-10，同時在括弧內一倂記錄有所檢 測而出之非球狀（片狀）之黑鉛數。 在此，假設檢測黑鉛數縱使相同，亦具有形成黑鉛組 織之之各個黑鉛之粗細相異之情況，有關於該等影響並非 尙未有充分的考慮。在此，假設將黑鉛之粗度（細度）程 度稱之爲肥痩度的情況下，爲將在該種黑鉛肥瘦度中顯著 之可辨識的差異實例揭示於第12圖。 揭示於該圖之各個黑鉛組織中之檢測黑鉛數雖均爲 90，不過，由黑鉛面積率之不同細明顯可知在各個黑鉛之 肥瘦度上具有差異。倘若僅有此種不同，當然在灰口鐵之 機械性質以外亦會有所差異，若不考慮此種肥瘦度時，作 爲黑鉛組織之判定手法便仍是屬於不完全的手法。 在此情況下，最爲單純的方法係爲，由於各個黑鉛數 相同，故而係爲比較各個合計黑鉛面轉、或是藉由比較合 計黑鉛面積除以黑鉛個數之値（亦即，爲每一個黑鉛之平 均面積）可說是較爲有效。然而，即使黑鉛數相同，若是 考慮黑鉛之尺寸類別比例係有所不同之點時，僅單純的比 較黑鉛面積者並非爲適當。 -19- 1275787 在此，針對於第1 2圖所示之四種種類之黑鉛組織中 的作上方之肥瘦度1 〇· 1的組織，爲在第1 3圖中爲有將構 成黑鉛之分布以分割顯示有黑鉛最大長度10//m以上而未 達50//m、50/zm以上而未達150//m、以及150//m以上 之三種尺寸區分。此外，第13圖之左上之圖係爲與第12 圖左上之圖相同。由第12圖、第13圖明顯可知，在該種 黑鉛組織中之黑鉛肥痩度的影像，主要係認定爲藉由最大 長度50//m以上且未達150//m之尺寸的黑鉛群所決定。 作爲試驗而亦對於黑鉛數相異之其他種類的黑鉛組織進行 相同的確認，不過，仍確認最大長度達5 0 // m以上且未達 1 5 0 // m之尺寸的黑鉛爲大幅的支配組織整體之黑鉛的肥 瘦度之影像。從而，倘若當將對象聚焦成最大長度爲50/z m以上且未達150#m尺寸之黑鉛群而進行肥瘦度之比較 時，係形成爲可表現其黑鉛組織整體之黑鉛肥痩度的影 像。 在此，由第14圖明顯可知，在最大長度爲150//m以 上之黑鉛群中，由於係急遽增加辨識有連結多數之黑鉛者 恰巧爲一個黑鉛，因此，爲了在個數中排除被包含於該等 黑鉛之數量，較佳爲去除最大長度達150/zm以上之黑鉛。 有關於上述之50/ζιη以上而未達150//m之黑鉛群， 爲計測各個黑鉛之最大徑（最大長度）與面積、且將其倂 記揭示於第1 5圖，此外，爲將該等黑鉛之分布以圖表顯 示於第16圖。由該等圖面可知，當求出形成黑鉛長度之 中央値之l〇〇//m之情況下的面積後，係形成爲1 006 //m2。 1275787 該種數値之涵義係爲，由50/zm以上且未達150//m 之黑鉛群的各個資料，暫時假設應作爲其黑鉛群之代表的 最大長度（最大徑）l〇〇//m之黑鉛’若求出其面積則形 成爲1006//m2，如第17圖所示，若是以長度之100/zm 除以其面積1 006 //m2時，便獲得1〇·〇6之數値。該數値 係爲當以相同面積而架設長度1 〇 〇 μ m之矩形的情況下， 除了相當於相同矩形之寬度尺寸以外，係可設定成具體地 與肥痩度之影像產生關聯性的數値。 並且，將假設黑鉛之寬度尺寸10.06四捨五入而成爲 1 〇 · 1，而附記於先前求出之檢測黑鉛數90之値之後，若 是表·記爲「90 ( 10.1 )」時，不僅只能表現其黑鉛型態， 亦可表現包含構成黑鉛之肥痩度。 藉由上述內容，爲可確認適當地以二位或是三位之數 値而進行黑鉛之肥瘦度評估。 在此，分別在第1 8圖中揭示於製作鑄鐵製碟型致動 轉子（brake disc rot〇r)時，爲了改善鑄造方案而以三維 表示在其碟型致動轉子之斷面中的黑鉛數之分布，且在第 19圖中揭示爲了熔融金屬處理之適當化而以三維表示在 其碟型致動轉子之斷面中的黑鉛數之分布。如此，在.黑鉛 組織之數値顯示之際，若是倂記有先前所述之肥痩度之値 時則更具有效果。 在第20圖至第24圖中揭示本發明之第二實施例。 由第2 0圖之流程圖明顯可知，如前所述，無關於應 抽出之黑鉛係爲球狀或是非球狀，當在進行鮮像解析時， -21- 1275787 橫切解析畫面外框或是與其外框接觸之黑鉛係在前處理階 段作爲計測對象外者而除去、消除（參照第3圖之步驟S 3 以及第20圖之步驟S3 )。此係爲，對於懸掛在解析畫面 外框上之黑鉛’因無法判斷在顯示於圖面之局部以外的不 可見部分爲何種形狀、尺寸，而係爲一種除了除去、消除 以外，在影像解析上不得不進行之操作。 在此情況下，即使在黑鉛球狀化率測定時作爲計測對 象之黑鉛粒數多少較實際之黑鉛數而減少，由於目的係爲 黑鉛之球狀化率測定，故而藉由計測殘留在畫面外框內之 黑鉛便可求得黑鉛球狀化率，而幾乎不會在實用上造成問 題。 另一方面，在構成灰口鐵中之片狀黑鉛組織之定量評 估手法而求出黑鉛粒數之差異的本發明中，在解析精度上 較佳者絕非是重要的黑鉛粒數與實際粒數相異之情況。 第2 1圖所示係爲比較除去、消除橫切解析畫面外框 (計測框）或是與該外框接觸的黑鉛之前與之後狀態的圖 面，不過，如該圖之右側所示，當除去、消除接觸至外框 之黑鉛時，靠近畫面內中之外框的部分方面係形成爲明顯 的空白部。並且，由於係僅將殘留在該外框內之黑鉛作爲 計測對象，所獲得之解析結果係形成爲，縱使與實際之黑 鉛組織近似亦形成爲局部相異的組織。 並且，由於揮手鐵之黑鉛係爲，相對於球狀黑鉛鑄鐵 之黑鉛爲靠近球狀或是接近塊狀之物’爲以細長而長、大 之黑鉛比例爲較高者。由於係意味著片狀黑鉛越長越大便 -22 - 1275787 越容易接觸至畫面外框、或是黑鉛越長越大便減少構成黑 鉛粒數，故而結果在包含長、大黑給之黑鉛組織中，用以 接觸至外框而增高被除去、消除之黑鉛的比例。 此種具體且顯著之例子係揭示於第22圖，由該圖明 顯可知，爲實際上除去、消除半數以上之黑鉛，而由該圖 之右側方之圖面明顯可知，計測對象黑鉛組織係形成爲完 全未達到原黑鉛組織之面影而形成爲其他的組織。此外， 該例係爲極端長、大黑鉛組織之情況，而不會在一般之 FC-250等級之黑鉛組織中被觀測到，不過，在非一般性 之A型黑鉛組織中，例如在64〇x 480 // m之畫面外fe的情 況下，係由於與該外框接觸之理由而無法避免的須除去、 消除5至20%程度之黑鉛。 並且，由於在黑鉛型態進行組織中，該黑鉛之除去、 消除率亦略爲相同，故而在進行黑鉛組織之相對性比較方 面係不致在實用上造成問題，同時爲了忠實且不變地反應 所具有之黑鉛型態，係以形成爲亦加入有該種應除去、消 除黑鉛之評價者爲佳。 在此，即使是由於如上所述之與解析畫面外框接觸而 無法計測被除去、消除所形成之黑鉛的各個整體形狀或是 尺寸，仍可計測其個數。此外，在準確率方面’由於與解 析畫面外框接觸而被除去、消除所形成之黑錯的形狀或尺 寸之構造，係判斷爲與殘留在框內所形成之大部分黑鉛之 構成比例未有太大的差異。 從而，計數由於與外框接觸之理由而應被除去 '消除 -23- 1275787 之黑鉛的數量，另一方面爲針對於殘留在外框內之黑鉛而 區分成多數之尺寸區分且進行計數，分別求出在該等尺寸 區分中之黑鉛構成比例，除了上述以外，將應被除去、消 除之黑鉛的數量因應於該種黑鉛構成比例而進行比例配 置，若是應追加於各個尺寸區分之黑鉛數以進行加算時， 係形成爲可再現極接近於原本黑鉛組織之全黑鉛之構造的 構成比例，該種原本黑鉛組織之全黑鉛之構造係亦考慮有 由於接觸至外框而應被除去、消除的黑鉛數。 0 除了第20圖以外，第23圖係揭示其具體順序之一例， 第20圖之步驟S1至S3之處理係與第3圖所示之內容相 同。當藉由步驟S 3而由已經過明暗二進位化之黑鉛組織 (全黑鉛）影像來將橫切解析畫面外框、或是與該外框接 觸之黑鉛進行除去、消除時，爲計數由於橫切解析畫面外 框、或是與該外框接觸而應進行除去、消除之黑鉛數（步 驟S3-1 )。並且，在步驟S4中爲與第3圖之情況相同， 黑鉛面積率爲未達54%，並且將平均徑爲5//m以上之非 φ 球狀之黑鉛與未達//m之黑鉛進行區分來抽出，計數、甚 至是算出各個黑鉛數。 在第23圖之例中，係分別揭示由於橫切解析畫面外 框或是與該外框接觸而應去除、消除之黑鉛數係爲3 2個， 在畫面外框內之5 // m未滿之黑鉛數係爲26個，再者，5 //m以上之黑鉛數係爲148個。 其次，除了第20圖之步驟S4-1以外如第23圖所示， 以殘留在畫面外框內之未達5 // m的黑鉛數2 6個與5 // m -24- 1275787 以上之黑鉛數1 4 8個之間的比例，配置應除去、消除之黑 鉛數32個。亦即，將應除去、消除之黑鉛數32個以26 : 1 48之比例進行比例配置而區分成5 : 27。並且，在畫面 外框內，應將27個追加至5 /zm以上之黑鉛數148個而進 行加算後，爲使得該種5 // m以上之黑鉛數被補償而成爲 1 7 5個。其結果，作爲應抽出之平均徑5 // m以上之黑鉛 數，係形成爲獲得有暫時之黑鉛組織指數、以及靠近真實 數値之真黑鉛組織指數，該種暫時之黑鉛組織指數係爲， 完全未考慮由於橫切解析畫面外框或是與該外框接觸而應 被去除、消除的黑鉛數之148個；該種靠近真實數値之真 黑鉛組織指數係爲，藉由將由於橫切解析畫面外框或是與 該外框接觸而應被去除、消除的黑鉛數以進行比例配置所 補償的175個。 之後，藉由與第3圖之情況爲相同的步驟S5、S6而 算出肥瘦度，更在步驟S7中，藉由將肥瘦度倂記在先前 求出之真黑鉛組織指數的形式而作爲例如^ 1 75 ( 1 0· 1 )」 的可見顯示。此外，以上一連串之演算處理係藉由揭示於 第24圖之影像解析裝置之機能來實行。亦即，第24圖係 在具備有框接觸除外黑鉛數之比例配置加算裝置1 3之點 爲與第2圖所揭示者相異。 若藉由此種本實施例之型態時，當抽出特定大小之非 球狀黑鉛而將其數量進行計數時，由於原本係將由於橫切 解析畫面外框或是與該外框接觸而應被去除、消除的黑鉛 數進行比例配置，而補償上述應抽出之黑鉛數’因此’爲 •25- 1275787 更佳提昇黑鉛組織之影像解析精度，同時，亦提昇解析結 果之信賴性。 【圖式簡單說明】 第1圖所示係爲作爲本發明之較佳實施例的判定系統 整體之槪略構成的說明圖。 第2圖係爲第1圖之局部機能的方塊圖。 第3圖同樣係作爲本發明之較佳實施例之表示於判定 方法中之順序的流程圖。 第4圖所示係爲在黑鉛球狀化率測定中之影像解析順 序的流程圖。 第5圖所示係爲在黑鉛球狀化率測定中之解析結果之 一例的說明圖。 第6A圖係作爲黑鉛尺寸決定方法之最大徑方式的說 明圖。 第6B圖係作爲黑鉛尺寸決定方法之平均徑方式的說 明圖。 第7圖係表示以黑鉛之形狀、尺寸別之檢測數的圖 表。 第8圖係爲針對該圖左側之黑鉛組織，將未達最大徑 10//m之黑鉛與10//m以上之黑鉛以分割來表示的說明 圖。 第9圖所示係爲黑鉛組織之疏密與檢測黑鉛數之關係 的圖表。 第1 0圖所示係爲最小黑鉛設定條件與檢測黑鉛數之 -26- 1275787 間的圖表。 第11圖所示係爲灰口鐵之組織與黑鉛數之關係的說 明圖。 第1 2圖係爲以黑鉛數相同之組織爲基礎，表示在其 中之黑鉛肥瘦度之差異例的說明圖。 第1 3圖係爲針對黑鉛數90之組織，分割表示以尺寸 來區分之黑鈴的說明圖。 第1 4圖係爲由1 5 0 // m前後開始增加之多數連結黑鉛 的說明圖。 第1 5圖係爲針對黑鉛數9 0之組織，表示計測個別黑 鉛之長度與面積之結果的說明圖。 第1 6圖係爲針對第1 5圖之組織，表示黑鉛長度（最 大徑）與黑鉛面積間之關係的圖表。 第17圖所示係爲長度100//m之假定代表黑鉛之肥瘦 度顯示型態的說明圖。 第18圖係爲用以改善鑄鐵製之碟型致動轉子（brake disc rotor )之鑄造方案，而以三維表示在該種碟型致動 轉子端面中之黑鉛數之分部的說明圖。 第1 9圖係爲用以進行熔融金屬處理之適當化，而以 三維表示其碟型致動轉子之斷面中之黑鉛數之分部的說明 圖。 第2 0圖所示係爲本發明之第二實施例的流程圖。 第21圖係爲比較在除外、去除與解析畫面外框接觸 之黑鉛之前後中的黑鉛組織的說明圖。 -27- 1275787 第2 2圖係相同爲比較在除外、去除與解析畫面外框 接觸之黑鉛之前後中的黑鉛組織的說明圖。 第23圖係爲將與解析圖面外框接觸者作爲理由，將 應除外、去除之黑鉛數以比例分配加算之情況下的黑鉛組 織之說明圖。 第24圖所示係爲第2圖之變形例的機能方塊圖。 【主要部分之代表符號說明】 I :影像解析手段 ， 3 :表示裝置 4 :黑鉛數/面積算出手段 5 :肥痩度算出手段 6 :個人電腦 7 :金屬顯微鏡 8 : CCD照相機 9 :輸入瑋 10 : CRT顯示器 II :印表機 1 2 :外部記憶裝置 20 :影像解析裝置 -28-

Claims (1)

1275787 第92 1 369 1 1號「在灰口鐵中之黑鉛組織之判定方法與在判定 程式記錄媒體中之判定系統」專利案 (2005年10月18日修正） 拾、申請專利範圍： 1 · 一種黑鉛組織之判定方法，爲藉由影像解析裝置而定量 地判定在灰口鐵中之黑鉛組織之判定方法，其特徵在於 包含有下列程序： 將灰口鐵之黑鉛組織的擴大影像進行影像解析，抽出 在該種黑鉛組織中所包含之特定大小的非球狀之黑鉛， 將該數量與各個黑鉛面積一起算出的程序； 依據已算出之黑鉛數與面積，算出表示非球狀之黑給 大小等級之胖瘦度的程序； 將已算出之黑鉛數與胖痩度相互賦予關聯性之後，作 爲判定結果而將雙方的値輸出之程序。 2 ·如申請專利範圍第1項之黑鉛組織之判定方法，其中成 爲影像解析對象的影像，係爲藉拍攝元件拍攝黑鉛組織 之顯微檢視畫面。 3 ·如申請專利範圍第1項之黑鉛組織之判定方法，其中在 核算黑鉛數時，應抽出之黑鉛大小的指定，係以具有等 於黑鉛面積之圓的直徑或是黑鉛之最大長度來進行。 4 ·如申請專利範圔第2項之黑鉛組織之判定方法，其中在 核算黑鉛數時，應抽出之黑鉛大小的指定，係以具有等 於黑鉛面積之圓的直徑或是黑鉛之最大長度來進行。 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之黑鉛組織之判定 方法，其中在核算黑鉛數時所應抽出之最小黑鉛的大 1275787 小，係設定爲其面積相當於直徑5//m之圓的面積、或 是其最大長度爲10//m者。 6 _如申請專利範圍第5項之黑鉛組織之判定方法，其中在 核算黑鉛數所應抽出之最小黑鉛的大小，係設定爲面積 相當於直徑5/zm之圓的面積者。 7 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之黑鉛組織之判定 方法，其中在抽出特定大小之非球狀的黑鉛之前，在作 爲影像之前處理而每次將與解析畫面框接觸的黑鉛除 去、消除時，計數該種應被除去、消除之黑鉛數； · 其次，將該種除了應被除去、消除之黑鉛以外的黑鉛， 以將上述特定大小分齙在一個尺寸區分中所包含的多數 尺寸區分中而加以抽出，且分別計算該等數目； 將上述之應被除去、消除之黑鉛數，因應於除此以外 之尺寸區別的黑鉛數比例而進行比例分配，且加算至各 個黑鉛數中，藉此，將補償加諸於已抽出之特定大小的 非球狀之黑鉛數。 8 ·如申請專利範圍第5項之黑鉛組織之判定方法，其中在 ® 抽出特定大小之非球狀的黑鉛之前，在作爲影像之前處 理而每次將與解析畫面框接觸的黑鉛除去、消除時，計 數該種應被除去、消除之黑鉛數； 其次，將該種除了應被除去、消除之黑鉛以外的黑鉛’ 以將上述特定大小分配在一個尺寸區分中所包含的多數 尺寸區分中而加以抽出，且分別計算該等數目； 將上述之應被除去、消徐之黑鉛數，因應於除此以外 -2- 1275787 之尺寸區別的黑鉛數比例而進行比例分配，且加算至各 個黑鉛數中，藉此，將補償加諸於已抽出之特定大小的 非球狀之黑鉛數。 9 .如申請專利範圍第1項之黑鉛組織之判定方法，其中將 以黑鉛總數除以已抽出之黑鉛總面積之値來作爲肥痩 度。 1 0 .如申請專利範圍第9項之黑鉛組織之判定方法，其中 算出被包含於在核算黑鉛數時所抽出之黑鉛群中最大長 度爲 50//m以上且未達150//m之長度範圍內的各個黑 鉛之最大長度、以及最大面積，以該等資料核算出相當 於最大長度100 之黑鉛的面積，藉由將該面積以100 相除之値而設爲黑鉛組織之代表性的黑鉛之肥瘦度。 1 1 . 一種電腦可讀取之紀錄媒體，係記錄有用以實施申請 專利範圍第1至1 〇項中任一項中所記載之各個步驟的 程式。 1 2 . —種黑鉛組織之判定系統’係藉由影像解析而將灰口 鐵中之灰鉛組織進行定量判定，其特徵在於： 具備有影像解析裝置、對該種影像解析裝置輸入灰口 鐵之黑鉛組織之擴大影像的影像輸入裝置、以及顯示解 析結果的顯不裝置； 上述影像解析裝置爲具備有： 黑鉛數/面積算出手段，係將灰口鐵之黑鉛組織之擴 大影像進行影像解析’抽出被包含在該種黑鉛組織之特 定大小的非球狀之黑鉛’且將該數目連同各個黑鉛之面 1275787 積一倂算出； 肥瘦度算出手段，爲依據已算出之黑鉛數與面積，算 出表示非球狀之黑鉛粗細等級的肥瘦度； 並且，將已算出之黑鉛數與肥瘦度相互附於關聯性之 後，以此作爲判定結果，而形成爲可將雙方之値於顯示 裝置上進行可見顯示。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之黑鉛組織之判定系統，其中 在核算黑鉛數時，將應抽出之最小黑鉛的大小設爲相當 於面積爲直徑之圓的面積。 1 4 .如申請專利範圍第1 2或1 3項之黑鉛組織之判定系統， 其中上述影像解析裝置係具備有， 在抽出特定大小之非球狀的黑鉛之前，在作爲影像之 前處理而每次將與解析畫面框接觸的黑鉛除去、消除 時，計數該種應被除去、消除之黑鉛數； 其次，將該種除了應被除去、消除之黑鉛以外的黑鉛， 以將上述特定大小分配在一個尺寸區分中所包含的多數 尺寸區分中而加以抽出，且分別計算該等數目； 將上述之應被除去、消除之黑鉛數，因應於除此以外 之尺寸區別的黑鉛數比例而進行比例分配，且加算至各 個黑鉛數中，藉此，將補償加諸於已抽出之特定大小的 非球狀之黑鉛數。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之黑鉛組織之判定系統，其中 算出被包含於在核算黑鉛數時所抽出之黑鉛群中最大長 度爲50//m以上且未達150//m之長度範圍內的各個黑鉛 -4- 1275787 之最大長度、以及最大面積，以該等資料核算出相當於 最大長度100# m之黑錯的面積，藉由將該面積以1〇〇相 除之値而設爲黑鉛組織之代表性的黑鉛之肥痩度。 1 6 .如申請專利範圍第1 4項之黑鉛組織之判定系統，其中 算出被包含於在核算黑鉛數時所抽出之黑鉛群中最大長 度爲50//m以上且未達150//m之長度範圍內的各個黑鉛 之最大長度、以及最大面積，以該等資料核算出相當於 最大長度100 // ra之黑鉛的面積，藉由將該面積以100相 除之値而設爲黑鉛組織之代表性的黑鉛之肥痩度°