TWI391659B - Method for determination of non - metallic inclusions - Google Patents

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TWI391659B TW097108121A TW97108121A TWI391659B TW I391659 B TWI391659 B TW I391659B TW 097108121 A TW097108121 A TW 097108121A TW 97108121 A TW97108121 A TW 97108121A TW I391659 B TWI391659 B TW I391659B
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Mitsuyoshi Sato
Hiroshi Kawai
Yukio Kuramasu
Ryouji Abe
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Toyota Motor Co Ltd
Nippon Light Metal Co
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Description

非金屬夾雜物數之測定方法 發明領域
本發明係有關一種非金屬夾雜物數之測定方法，特別是有關於一種可以CCD相機等拍攝機構拍攝鋁合金所構成之鑄物試料片之矩形斷面，再對前述拍攝機構所拍攝之影像進行色彩濃淡處理，並按預定之閾值予以二值化，而測定預定大小以上之像素叢集之數量之非金屬夾雜物數之測定方法，以及其使用之鑄物試料採取用模具。
 發明背景
使用於鋁合金鑄物之熔融金屬之品質之評價方法有一種已知之K－模鑄法。該方法可於現場採取較少量之熔融金屬試樣，並加以澆鑄於K－模具，再由測定者觀察鑄物試料片之斷面，以測定氧化物、薄膜等非金屬夾雜物之個數，而可迅速進行品質檢查(實公昭52－17449號公報：以下稱為「舊測定法」)。
然而，測定者藉肉眼或透過放大鏡而測定存在斷面上之非金屬夾雜物之個數，故需要熟練之技巧，且測定者不同，測定值亦將有所差異。
因此，本發明人為減少測定者不同所致測定值之差異，並使作業者易於在現場進行測定，而開發了一種對特殊照明裝置配置試料斷面，並藉CCD相機拍攝該斷面，再對所得影像進行色彩濃淡處理，並按預定閾值予以二值化 處理，以自動測定預定粒徑(諸如100μm)以上大小之夾雜物個數之方法(特開2005－3510號公報：以下稱為「習知之自動測定法」)。
然而，該習知之自動測定法所進行之夾雜物個數之測定時，亦拍攝試料斷面之全面，故存在於斷面之細微收縮所造成陰影亦將攝入影像中。因此，已頻繁發生熟練者所測定之夾雜物個數與習知之自動測定法所測定夾雜物個數明顯不符之狀況。
 發明概要
本發明之目的即在提供一種可排除習知之自動測定法所受收縮之影響，並確保與熟練者所測得之測定值之較高相關性，以自動測定夾雜物個數之方法，以及其使用之鑄物試料採取用模具。
經本發明人鑽研後，開發出就習知之自動測定法限定其拍攝斷面之領域，而可去除前述收縮之影響之突破性之測定方法，而完成本發明。
鋁合金熔融金屬於K－模具中凝固時，將因鑄模冷卻而自試料表面開始凝固，而以試料中央為最終凝固部，故前述收縮之大半容易集中於試料斷面之中央部。習知之自動測定法則使用自試料斷面全域拍攝之影像，故存在於試料中央部之收縮與氧化物、薄膜等非金屬夾雜物雙方皆被檢知。故而，熟練者以肉眼測得之測定值與習知之自動測定法所測得之測定值間之相關性較低，而難以在現場即迅速 進行鋁合金熔融金屬品質檢查。
因此，為去除該等收縮之影響，先藉拍攝機構檢測前述斷面之端部邊緣，再將該斷面面積之1/4~2/3之面積之測定領域自動設定於該斷面之兩端部。
亦即，本發明之第1發明係一種非金屬夾雜物之測定方法，可以CCD相機等拍攝機構拍攝鋁合金所構成之鑄物試料片之矩形斷面，再對前述拍攝機構所拍攝之影像進行色彩濃淡處理，並按預定之閾值予以二值化，測定預定大小以上之像素叢集之數量，且在前述拍攝前，檢測前述矩形斷面之短邊側之端部邊緣，並將該斷面面積之1/4~2/3之面積之測定領域自動設定於前述斷面之兩端部。
本發明之第2發明係一種鑄物試料採取用模具，用於檢查鋁合金之熔融金屬品質，由具有凹溝之上模與附澆口之下模所構成，而於已組合前述上模與前述下模之狀態下，具有朝熔融金屬流動方向延伸之略呈長方體之模穴，前述上模之凹溝之底面上，則等間隔設有朝與熔融金屬流動方向垂直之方向延伸之倒V字型凸部。
依據第1發明，在藉CCD相機拍攝鑄物試料片之斷面前，可先檢測前述斷面之端部邊緣，並將該斷面面積之1/4~2/3之面積之測定領域自動設定於前述斷面之兩端部，故不致將存在斷面中央部之收縮之影像包含在內。結果，藉對所拍攝之影像進行色彩濃淡處理，並按預定閾值加以二值化，而測定預定大小以上之像素叢集，即可更正確地測定氧化物及薄膜等非金屬夾雜物之數量。
依據第2發明，於前述上模之內面上，等間隔設有朝與熔融金屬流動方向垂直之方向延伸之倒V字型凸部，故鑄物試料上面可等間隔形成V槽。
若於該V槽部分裁斷鑄物試料，則可製得具有平坦斷面之大致同一大小之鑄物試料片。因此，本發明之非金屬夾雜物數之測定方法可測得正確之非金屬夾雜物個數。
圖式簡單說明
第1圖(1)~(4)係顯示本發明之夾雜物個數測定方法所使用之鑄物試料採取用模具，以及使用該模具而製得之鑄物試料之立體圖。
第2圖(1)~(2)係第1圖所示之鑄模之上模及鑄物試料之中心線之截面圖。
第3圖係實施本發明之測定方法所使用之測定裝置之構造圖。
第4圖(1)~(2)係顯示本發明之測定方法中組合試料片後之試樣及各試料片之斷面內之測定領域者。
第5圖係顯示本發明之自動測定方法所測得之測定值與熟練者所測之測定值之相關性之圖表。
第6圖係顯示本發明之自動測定方法所測得之測定值之2倍值，與熟練者所測之測定值之相關性之圖表。
第7圖係顯示習知之自動測定法所測之測定值與熟練者所測之測定值之相關性之圖表。
 較佳實施例之詳細說明
如上所述，就自斷面面積之1/4~2/3之面積之測定領域拍攝之斷面領域之影像進行色彩濃淡處理，並按預定閾值予以二值化，進而測定預定粒徑(諸如等效圓直徑100μm)以上之非金屬夾雜物個數，即可自動測定各鑄物試料片之非金屬夾雜物個數(以下稱為「K值」)。
前述測定領域之面積若未滿前述斷面面積之1/4，則影像包含收縮之機率較低，但各斷面之測定領域之面積將過小，故為進行正確測定，必須增加鑄物試料片之數量，藉K－模具所製之鑄物試料之採取、裁斷而為之鑄物試料片之製作亦將較為費時，而不甚適用。前述測定領域之面積若超過前述斷面面積之2/3，則可減少鑄物試料片之使用數量，但影像中包含存在於斷面中央部之收縮之機率則將提高，而難以測得正確之非金屬夾雜物個數。
具體而言，鑄物試料片5個(＝10斷面)之範圍內，測定者直接以肉眼測得之夾雜物個數除以鑄物試料片5個，即求得K值。又，K10 值則為鑄物試料片5個(＝10斷面)之範圍內，測定者透過10倍之放大鏡而測得之夾雜物個數同樣除以鑄物試料片5個而求得之值。依據本發明，熟練者以肉眼測得之測定值與新自動測定法測得之測定值間之相關性較高，而可在現場迅速進行鋁合金熔融金屬品質檢查。
此之所謂「像素叢集」，係指相鄰之像素連續存在之領域。即，二次元觀察像素時，可為薄膜狀夾雜物之截面般細長線狀者，亦可為不規則之三角形、菱形、圓形。情形特殊時，即便在像素叢集中出現像素之空白領域，若空白 領域之周圍為像素所包圍而使空白領域未與外側之基質相連，則將該空白領域涵括在內而視為與像素叢集成一體。此之所謂「基質」，係指非金屬夾雜物不存在之斷面領域，而意味所拍攝之斷面領域中，僅不包含非金屬夾雜物之領域。
第1發明之一較佳實施例中，前述測定領域係於前述斷面之內側設定複數個，且形狀呈矩形者。
該較佳實施例中，前述規定範圍內之面積之測定領域在矩形斷面之內側於前述斷面之兩端部設定複數個，其形狀則為矩形，故可確實避開容易產生收縮之中央部，而有效率地拍攝收縮之存在機率較低之兩端部之斷面之影像。結果，則可確保更大之前述測定領域之面積，並自預定個數之鑄物試料片之斷面更正確地測定氧化物及薄膜等非金屬夾雜物個數。
第1發明之其它較佳實施例中，前述測定領域之面積則為前述斷面面積之1/2。
依據該實施例，前述測定領域係前述斷面面積之1/2，故可確實避開容易產生收縮之中央部，而有效率地拍攝收縮之存在機率較低之兩端部之斷面之影像。
第1發明之其它較佳實施例中，複數之前述斷面於長邊側互相鄰接並排成一平面，並且前述規定範圍內之面積之測定領域同時設定於各個斷面。
依據該實施例，由於複數之前述鑄物試料片之斷面排列成略呈一平面，故複數之斷面中可同時設定前述測定領域，而確保非金屬夾雜物個數測定之正確度，並可使測定 更為效率化。若使用舊K-模鑄法，雖可藉鎯頭等將以K-模具(鑄模)採取之鑄物試料加以錘擊而斷裂成數個鑄物試料片，但此時亦有無法獲得平面度較高之斷面之問題。
就此而言，若使用新K-模鑄法，則於K-模具(鑄模)設有獨立之凸部，以於鑄物試料之適宜處所設置凹槽，故可獲得平面度較高之斷面。
第1發明之其它較佳實施例中，係在前述複數斷面已嵌入固定於殼體之狀態下，拍攝前述測定領域。
依據該實施例，由於在前述複數斷面已嵌入固定於殼體之狀態下，拍攝前述測定領域，故可確保非金屬夾雜物個數之測定正確度，並使測定更有效率。
第1發明之其它較佳實施例中，係使用色彩濃淡H、S、V量及像素數作為用以對前述非金屬夾雜物進行二值化擷取之閾值。
依據該實施例，使用色彩濃淡H、S、V量及像素數作為用以對前述非金屬夾雜物進行二值化擷取之閾值。以CCD相機等拍攝機構拍攝鑄物試料片之斷面後，再處理所得之影像，即可藉顏色與大小而識別非金屬夾雜物，而進行與測定者以肉眼識別之非金屬夾雜物個數之測定相近之測定。
HSV係定義色彩空間之標準之一種。通常作為電腦繪圖及色彩試樣使用。該HSV係由色相(hue)、飽和度(saturation value)、亮度(brightness value)所代表。
第1發明之其它較佳實施例中，在對前述非金屬夾雜物 進行二值化擷取時，依色彩濃淡H、S、V量擷取基質，即可擷取前述非金屬夾雜物之前述像素叢集。
依據該實施例，即可先依色彩濃淡H、S、V量二值化擷取基質，而以基質以外之領域作為非金屬夾雜物之領域，故可更安定地擷取非金屬夾雜物之領域(像素叢集)。此時之「基質」則如上所述，係非金屬夾雜物不存在之斷面領域，並意指所拍攝之斷面領域中，僅不包含非金屬夾雜物之領域。
若直接依色彩濃淡H、S、V量二值化擷取非金屬夾雜物，則非金屬夾雜物之顏色將不均勻而為多色之集合體，故難以擷取對應非金屬夾雜物之像素叢集。結果，自動測定所測之非金屬夾雜物個數(K值)將小於測定者以肉眼測定之非金屬夾雜物個數(K值)。
具體而言，依色彩濃淡、H(色相)：40~105、S(飽和度)：0~40、V(亮度)：190~255之閾值，先僅二值化擷取基質，再擷取其外之領域作為非金屬夾雜物之領域(像素叢集)。
第1發明之其它較佳實施例中，前述非金屬夾雜物自前述像素叢集之像素數換算前述像素叢集之等效圓直徑，對應100μm以上之像素叢集。
依據該實施例，可將包含於影像中之未滿100μm之極細微收縮視為雜訊而加以去除，而可使測定更為接近測定者以肉眼識別非金屬夾雜物個數之測定。使用舊測定法時，測定者可以肉眼辨識之非金屬夾雜物之大小約為100μm程度，故新自動測定法亦採用相同之標準，而可確保資料 之整合性。
其次，以第1圖顯示第2發明之鑄物試料採取用模具之一實施例。鑄模100(第1圖(3))包含有具有凹溝112之上模110(第1圖(1))、具有澆口122之下模120(第1圖(2))，在上模110與下模120已組合之狀態下，具有朝熔融金屬流動方向延伸之略呈長方體之模穴102(第1圖(3))，上模110之凹溝112之底面112A(第1圖(1))上，則等間隔設有朝與熔融金屬流動方向垂直之方向延伸之倒V字型凸部114。
第2發明之較佳實施例中，上模110之凹溝112之底面112A(第1圖(1))上所設之倒V字型凸部114之形狀一如將第1圖(1)之線Ⅱ-Ⅱ之縱截面顯示於第2圖(1)般，頂點之角度α為45°~90°，高度H則為0.3~1.0mm。
依據該實施例，鑄物試料可於模穴102內凝固形成。如第1圖(4)所示，將形成於鑄物試料130上面之V槽132之形狀、大小設定於適當之範圍內，則鑄物試料130在V槽132斷裂後之鑄物試料片S1~S6將可具有平坦且面積較大之斷面F(第2圖(2)：第1圖(4)之線Ⅲ-Ⅲ之截面)。
因此，上模110之倒V字型凸部114(第1圖(1))之形狀宜為頂點之角度α(第2圖(1))在45°~90°之範圍內者。角度α若未滿45°，則V槽132之效果雖佳，但澆鑄之熔融金屬將因凝固收縮而凝附於上模而無法脫模，亦即發生所謂「黏模」，而使脫模過於費時，導致作業效率降低。進而，上模110之倒V字型凸部114亦容易因此破損。角度α若超過90°，則V槽132之效果不佳，斷裂發生處所不易安定，而難以獲 得平坦之斷面F。
倒V字型凸部114之高度H(第2圖(1))宜為0.3~1.0mm。高度H若未滿0.3mm，則V槽132之效果不佳，難以獲得平坦之斷面F。高度H若超過1.0mm，則V槽132之效果雖佳，但斷面F之面積則過小，在測定上較不適用。
第2發明之其它較佳實施例中，下模120(第1圖(2))為構成鑄模100之澆口122，而具有傾斜角度β為45∘~60∘之傾斜台124。
依據該實施例，下模120具有與澆口呈傾斜角度β＝45。~60∘之傾斜台124，故將所採取之熔融金屬注入澆口122時，可使熔融金屬之流動具有適當之流勢，並使熔融金屬充填至模穴102之前端部102T為止，而可製得形狀完整之鑄物試料130(第1圖(4))。
傾斜台124之傾斜角度β若未滿45∘，則熔融金屬之流勢不足，傾斜台124之熔融金屬溫度亦將大幅降低，故可能無法使熔融金屬充填至模穴102之前端部102T為止。傾斜台124之傾斜角度β若超過60∘，則熔融金屬之流勢將過大，而可能於澆注時捲入薄膜，而較不適用。
第2發明之其它較佳實施例中，上模110或下模120於模穴前端部102T設有排氣溝(未予圖示)。
依據該實施例，上模110或下模120於模穴前端部102T設有排氣溝，故可有效地自模穴102排出模穴102內之空氣及熔融金屬凝固時所產生之氫氣，而使熔融金屬充填至模穴前端部102T為止。另，上模110宜設有用以與下模120進 行組卸之把手(未予圖示)。
又，一般而言，上模110與下模120分別於116X/116Y與126X/126Y設有卡銷與卡銷孔等對位用嵌合機構，而可迅速且正確地進行鑄模100之組裝。
實施例
<試料之製作> 以200kg用之熔解兼保溫爐熔解ADC12合金礦石。保溫爐之熔融金屬加以強力攪拌後，熔融金屬表面之薄膜將捲入熔融金屬中，而使薄膜數增加，進而攪拌熔融金屬，則原本沈澱於熔解爐底層之Al2 O3 、MgO、尖晶石等氧化物粒子將混入熔融金屬中，而使潔淨度降低。另，由於較長之鎮靜保持時間，可使熔融金屬中之氧化物及薄膜等非金屬夾雜物上浮、沈降而分離，故可使潔淨度提高。如上所述，利用攪拌、鎮靜作用，即可適當調節氧化物及薄膜等非金屬夾雜物個數(濃度)至特定程度。
以柄杓自保溫爐內之熔融金屬採取約200g之熔融金屬，再對第1圖(3)所示之鑄鐵製之K－模具100適當加以澆鑄。另，預先於K－模具100之內面藉噴塗法等而薄塗包含氮化硼(BN)之脫模材料。進而，宜將鑄模100預熱至150℃程度，以使脫模材料之溶劑及水分蒸發，而使其乾燥。
如第1圖(1)所示，K－模具(鑄模)100之上模110之凹溝112之底面112A上以等間隔設有朝與熔融金屬流動方向垂直之方向延伸之倒V字型凸部114。雖未予圖示，但上模設有用以與下模進行組卸之把手。
第2圖(1)係第1圖(1)之線Ⅱ-Ⅱ之縱截面之局部放大圖。倒V字型凸部114之形狀係頂點之角度α為60°，高度H為0.6mm者。澆鑄熔融金屬後，則以手拉開附把手之上模之把手，而卸下上模，並取出已於模穴內凝固之附V槽之鑄物試料。
K-模具(鑄模)100之下模120具有與澆口122呈傾斜角度β=50°之傾斜台124。該傾斜台124可抑制澆注時之薄膜捲入之發生，對澆口122注入所採取之熔融金屬時亦可使熔融金屬之流動具備適當之流勢，以使熔融金屬充填至模穴102之前端部102T為止，而可製得形狀完整之鑄物試料130。
進而，上模110則於模穴前端部102T設有2條排氣溝(未予圖示)。前述排氣溝則可有效地自模穴102排出模穴102內充滿之空氣及熔融金屬凝固時所產生之氫氣，而使熔融金屬易於充填至模穴前端部102T為止。
以鎯頭沿5處之V槽132錘擊鑄物試料130而使其斷裂，製成6個鑄物試料片S1~S6。詳而言之，其等為鑄物試料130之冒口R側之試料片S1(斷面1個：冒口R切除，調整成與其它試料片相同之形狀)、前端部102T側之試料片S6(斷面1個)、其等之中間之試料片S2~S5(共4個，各有斷面2個)，總計斷面數=1+4×2+1=10斷面。藉形狀大小適當之V槽132，即可裁斷鑄物試料而獲得平坦之斷面F。該等6個鑄物試料片S1~S6中之5個於長邊側重疊成束而使5斷面排列成略呈一平面，且其等鑄件表面相接，而嵌入固定於殼體。在此疊束之5個鑄物試料片係由冒口側試料片S1之1個(斷 面僅1個)，以及中間試料片S2~S5之4個(使用各2斷面之其中一斷面)組成第1組(5斷面)。其次，由先端側試料片S6之1個(斷面僅1個)與中間試料片S2~S6之4個(使用各2斷面中與第1組相反側之斷面)組成第2組(5斷面)。第1組與第2組共計10斷面將進行測定。
<斷面之測定> 測定時係使用前述之本案申請人所申請之前案之專利文獻2所揭露之測定裝置。
如第3圖所示，測定裝置300包含有：載台T，可供配置具有斷面F之鋁試樣S，並使斷面F朝上；反射鐘形罩D，位於該載台T上方，截面大致呈半圓形而具有朝下之凹形反射面2；發光二極體(光源)4，沿反射鐘形罩D之凹形反射面2之內側緣而配置；CCD相機(拍攝機構)10，配置於反射鐘形罩D之頂部附近所開放之開口部6之上方。
反射鐘形罩D安裝於自載台T立設之支柱8，而可藉未圖示之金屬零件進行昇降移動，於反射鐘形罩D之上方，CCD相機10則安裝於相機支柱8上而可進行昇降移動。反射鐘形罩D包含截面大致呈半圓形之外周面3以及形狀與之相似而朝下方開口之凹形反射面2。凹形反射面2係以預定曲率彎曲而成之鏡面。沿該凹形反射面2之內周緣安裝之環部5上，向上且內外2列突出之多數發光二極體4則配置成環狀。發光二極體4可發出諸如紅色光。
又，反射鐘形罩D之頂部附近開設有平面形狀呈四角形(正方形或長方形)或圓形之開口部6。CCD相機10則位於開 口部6之上方，內設有其光學透鏡之入光筒12則經開口部6而指向載台T之表面上配置之鋁試樣S之斷面F。
如第4圖所示，如上述第1組般向殼體200內嵌入鑄物試料片5個(諸如S1~S5)，並藉螺桿202加以固定於殼體200上作為試樣S，並使測定斷面側朝上，而加以固定於第4圖所示之測定裝置300之反射鐘形罩D之下，再藉設於上部之CCD相機10同時拍攝5個斷面F。
其次，如上述第2組般向殼體200內嵌入鑄物試料片5個(諸如S2~S6)，並藉螺桿202加以固定於殼體200上作為另一試樣S，並使測定斷面側朝上，而加以固定於第4圖所示之測定裝置300之反射鐘形罩D之下，再藉設於上部之CCD相機10同時拍攝5個斷面F。即，藉單次拍攝取得5斷面之影像，第1組與第2組之鑄物試料片共計存在10斷面，故CCD相機之拍攝須進行2次。
上述CCD相機10進行拍攝時，備有2種模式，一模式為拍攝斷面全面時(比較例：習知之自動測定法)，另一模式係於拍攝前檢測斷面之端部邊緣，而可對各斷面之兩端部自動設定適當之測定領域時(實施例：本發明之自動測定法)。若為後者，則如第4圖所示，1斷面F(斷面積：36mm×5.4mm＝194.4mm2 )之兩端部分別設有1處、共計2處之測定領域M(總截面積：12.15mm×4mm×2處＝97.2mm2 )，此時CCD相機10每拍攝一次之全測定領域之面積，設定為5斷面之總計面積(972mm2 )之1/2之面積(486mm2 )。6個鑄物試料片S1~S6一如前述，共計存在10斷面，故須進行2次 CCD相機拍攝，10斷面之總計面積(1944mm2 )之1/2面積(972mm2 )即為全測定領域。
其次，使用色彩濃淡H、S、V量及像素數(n)以使2次之CCD相機拍攝所得之影像二值化。本發明人藉解析多數斷面影像之非金屬夾雜物像之顏色，而發現了可以顏色區別非金屬夾雜物像與斷面基質之色彩濃淡H、S、V量之閾值。具體而言，如上所述，依色彩濃淡、H(色相)：40~105、S(飽和度)：0~40、V(亮度)：190~255之閾值，先僅二值化擷取基質，再擷取其外之領域作為非金屬夾雜物之領域(像素叢集)。然後，在全測定領域(972mm2 )中，算出像素叢集中之像素數為10像素以上(換算成等效圓直徑後為100μm以上)之像素叢集之數量。
舊測定法在熟練者測定非金屬夾雜物個數時，亦將存在於10斷面之0.1mm以上大小之像素叢集計算在內。因此，本發明中，依前述色彩濃淡H、S、V量之閾值而二值化擷取之像素叢集中，亦進而藉擷取等效圓直徑(D)為100μm以上之像素叢集，而確保了舊測定法之與測定值之整合性。同時，藉去除細微之像素叢集，則可將斷面上出現之微小陰影視為雜訊而加以去除。
此之所謂「像素叢集」係指相鄰之像素連續存在之領域。像素即便本身朝畫面之縱向、橫向或斜向排成一直線，亦辨識其為1像素叢集。即，二次元觀察像素時，可為薄膜狀夾雜物之截面般細長線狀者，亦可為不規則之三角形、菱形、圓形。情形特殊時，即便在像素叢集中出現像素之 空白領域，若空白領域之周圍為像素所包圍而使空白領域未與外側之基質相連，則將該空白領域涵括在內而視為與像素叢集成一體。此之所謂「基質」，係指非金屬夾雜物不存在之斷面領域，而意味所拍攝之斷面領域中，僅不包含非金屬夾雜物之領域。在此，n：1像素叢集中之像素數，s：各像素之實際面積，D：1像素叢集之等效圓直徑成以下關係。
n×s＝π(D/2)2
S雖為各像素之斷面之實際面積，但其係CCD相機之拍攝所使用之透鏡倍率與CCD元件之元件數所決定之值。
進而，由熟練者測定5個鑄物試料片之10斷面全域之非金屬夾雜物之個數。熟練者係使用10倍之擴大鏡(放大鏡)，觀察10斷面之全域並排除收縮，而測定0.1mm以上大小之非金屬夾雜物個數(K10 值)。
<測定結果>
[實施例：本發明方法之自動測定結果]
表1中，顯示有舊測定法之非金屬夾雜物個數測定結果及影像處理裝置所測得之斷面兩端部(10斷面全面積之1/2)之非金屬夾雜物個數測定結果。該表中，顯示有試料No1至試料No45之45種試料之資料。
舊測定法下熟練者使用10倍之放大鏡，就各鑄物試料(疊束有鑄物片5片之試料)觀察10斷面全面積，而測定大小100μm以上之氧化物、薄膜等非金屬夾雜物個數(K10 值)。
本發明之新自動測定法則使用影像處理裝置，就各鑄物試料將測定領域縮小至斷面兩端部，並就鑄物試料片5個之單側5斷面，以CCD相機拍攝其1/2面積之影像，再對所拍攝之影像進行色彩濃淡處理，並依預定之H、S、V值二值化擷取基質，而擷取非金屬夾雜物之領域(像素叢集)，並測定等效圓直徑100μm以上之像素叢集之數量。就鑄物試料片之表背重覆上述操作2次，而測定共計10斷面之非金屬夾雜物數量。測定領域係10斷面之全斷面面積之1/2，故該測定數(計數)之2倍值亦記載於表1中。
第5圖顯示有熟練者測定數與影像處理裝置所測得之測定數(計數1倍)之相關圖。進而，第6圖則顯示熟練者測定數與影像處理裝置所測得之測定數(計數2倍)之相關圖。由第5、第6圖可知，熟練者以10倍之放大鏡觀察全斷面而得之非金屬夾雜物個數之測定值(K10 值)，與使用影像處理裝置之本發明之新自動測定法所得之測定值間，存在極強之正相關性。此則代表，熟練者可快速排除容易發生於斷面中央部之細微之鑄疵，使用影像處理裝置之新自動測定法 則可僅拍攝較少發生細微鑄疵之斷面兩端部之領域之影像，並以預定閾值進行二值化，而測定像素叢集數，故其測定值不易受細微之鑄疵之影響。
[比較例：習知方法之自動測定結果]
表2顯示有舊測定法之非金屬夾雜物個數測定結果及影像處理裝置所測得之全斷面(10斷面全面積)之非金屬夾 雜物個數測定結果。該表中，顯示有試料No1至試料No25之25種試料之資料。
與實施例相同，舊測定法下熟練者使用10倍之放大鏡，就各鑄物試料(疊束有鑄物片5片之試料)觀察10斷面全面積，而測定大小100μm以上之氧化物、薄膜等非金屬夾雜物個數。
習知之自動測定法則使用影像處理裝置，就各鑄物試料片(一斷面全域)檢測邊緣，再設定矩形之測定領域，並以CCD相機拍攝該領域之影像，再對所拍攝之影像進行色彩濃淡處理，並依預定之H、S、V值進行二值化，而測定等效圓直徑100μm以上之像素叢集數。重覆上述操作10次，即可完成10斷面全域之非金屬夾雜物個數之測定。所拍攝之斷面面積係全斷面面積，故其測定數(計數)記載於表2。
第7圖顯示有熟練者測定數與影像處理裝置所測得之測定數(計數1倍)之相關圖。由第7圖可知，熟練者以10倍之放大鏡觀察全斷面所得之非金屬夾雜物個數之測定值(K10 值)，與使用影像處理裝置之習知之自動測定法之測定值之間，不具相關性或存在極弱之相關性。此則係熟練者可快速排除容易發生於斷面中央部之細微之鑄疵，使用影像處理裝置之習知之自動測定法則可拍攝全斷面領域之影像，並以預定閾值進行二值化，而測定像素叢集數，故其測定值已受容易產生於斷面中央部之細微之鑄疵之影響。
產業上之利用可能性
依據本發明，可提供一種可排除習知之自動測定法之收 縮之影響，並確保與熟練者測定值之較高相關性，而自動測定夾雜物數之方法，以及其使用之鑄物試料採取用模具。
2‧‧‧凹形反射面
3‧‧‧外周面
4‧‧‧發光二極體
5‧‧‧環部
6‧‧‧開口部
8‧‧‧相機支柱
10‧‧‧CCD相機
12‧‧‧入光筒
10‧‧‧鑄模
102‧‧‧模穴
102T‧‧‧模穴前端部
110‧‧‧上模
112‧‧‧凹溝
112A‧‧‧底面
114‧‧‧倒V字型凸部
120‧‧‧下模
122‧‧‧澆口
124‧‧‧傾斜台
130‧‧‧鑄物試料
132‧‧‧V槽
200‧‧‧殼體
202‧‧‧螺桿
300‧‧‧測定裝置
D‧‧‧反射鐘形罩
F‧‧‧斷面
M‧‧‧測定領域
R‧‧‧冒口
S‧‧‧試樣
S1－S6‧‧‧試樣
T‧‧‧載台
第1圖(1)~(4)係顯示本發明之夾雜物個數測定方法所使用之鑄物試料採取用模具，以及使用該模具而製得之鑄物試料之立體圖。
第2圖(1)~(2)係第1圖所示之鑄模之上模及鑄物試料之中心線之截面圖。
第3圖係實施本發明之測定方法所使用之測定裝置之構造圖。
第4圖(1)~(2)係顯示本發明之測定方法中組合試料片後之試樣及各試料片之斷面內之測定領域者。
第5圖係顯示本發明之自動測定方法所測得之測定值與熟練者所測之測定值之相關性之圖表。
第6圖係顯示本發明之自動測定方法所測得之測定值之2倍值，與熟練者所測之測定值之相關性之圖表。
第7圖係顯示習知之自動測定法所測之測定值與熟練者所測之測定值之相關性之圖表。
200‧‧‧殼體
202‧‧‧螺桿
F‧‧‧斷面
M‧‧‧測定領域
S1－S5‧‧‧試樣

Claims (12)

  1. 一種非金屬夾雜物數之測定方法，係以CCD相機等拍攝機構拍攝鋁合金所構成之鑄物試料片之矩形斷面，再對前述拍攝機構所拍攝之影像進行色彩濃淡處理，並按預定之閾值予以二值化，測定預定大小以上之像素叢集之數量，其特徵在於：將鋁合金之熔融金屬注入鑄物試料採取用模具內，採取鑄物試料後，使前述鑄物試料沿著V槽斷裂，得到複數具有平坦斷面之鑄物試料片，且前述鑄物試料採取用模具係由具有凹溝之上模與附澆口之下模所構成，而於已組合前述上模與前述下模之狀態下，具有朝熔融金屬流動方向延伸之略呈長方體之模穴，又，前述上模之凹溝之底面上，等間隔設有朝與熔融金屬流動方向垂直之方向延伸之倒V字型凸部，使複數前述斷面於長邊側互相鄰接且排成略呈一平面，並且將測定領域同時設定於各個斷面，且在前述拍攝前，檢測前述矩形斷面之短邊側之端部邊緣，並將該斷面面積之1/4~2/3之面積之前述測定領域自動設定於前述斷面之兩端部。
  2. 如申請專利範圍第1項之非金屬夾雜物之測定方法，其中前述測定領域係於前述斷面之內側設定複數個，且形狀呈矩形者。
  3. 如申請專利範圍第1項之非金屬夾雜物之測定方法，係 使前述測定領域之面積為前述斷面面積之1/2。
  4. 如申請專利範圍第2項之非金屬夾雜物之測定方法，係使前述測定領域之面積為前述斷面面積之1/2。
  5. 如申請專利範圍第1項之非金屬夾雜物之測定方法，係在將前述複數斷面嵌入固定於殼體之狀態下，拍攝前述測定領域。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之非金屬夾雜物之測定方法，係使用色彩濃淡H、S、V量及像素數作為對前述非金屬夾雜物進行二值化擷取之閾值。
  7. 如申請專利範圍第6項之非金屬夾雜物之測定方法，係對前述非金屬夾雜物進行二值化擷取時，藉由依色彩濃淡H、S、V量擷取基質，擷取前述非金屬夾雜物之前述像素叢集。
  8. 如申請專利範圍第6項之非金屬夾雜物之測定方法，其中前述非金屬夾雜物自前述像素叢集之像素數換算前述像素叢集之等效圓直徑，對應於100μm以上之像素叢集。
  9. 如申請專利範圍第7項之非金屬夾雜物之測定方法，其中前述非金屬夾雜物自前述像素叢集之像素數換算前述像素叢集之等效圓直徑，對應於100μm以上之像素叢集。
  10. 如申請專利範圍第1項之非金屬夾雜物之測定方法，其中前述倒V字型凸部之形狀係頂點之角度在45°~90°之範圍內，且前述倒V字型凸部之高度為0.3~1.0mm。
  11. 如申請專利範圍第10項之非金屬夾雜物之測定方法，其中前述附澆口之下模於澆口設有傾斜角度45°~60°之傾斜台。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之非金屬夾雜物之測定方法，其中前述上模或前述附澆口之下模，於模穴前端部設有排氣溝。
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