金属划痕检测论文

金属划痕检测论文

在工业生产中总是经常遇到裂痕、划痕和变色等产品的表面缺陷问题，而这些问题不管对于人工检测还是机器视觉检测都极富挑战。其难度在于该类缺陷形状不规则、深浅对比度低，而且往往会被产品表面的自然纹理或图案所干扰。因此，表面缺陷检测对于正确打光、相机分辨率、被检测部件与工业相机的相对位置、复杂的机器视觉算法等要求非常高。

机器视觉划痕检测的基本分析过程分为两步：首先，确定检测产品表面是否有划痕，其次，在确定被分析图像上存在划痕之后，对划痕进行提取。

表面划痕通常可分为三大类：

第一类划痕，从外观上较易辨认，同时灰度变化跟周围区域对比也比较明显。可以选择较小的阈值精缺陷部分直接标记。

第一类划痕缺陷图像

第二类划痕，部分灰度值变化并不明显，整幅图像灰度比较平均，划痕面积也比较小，只有几个像素点，灰度也只比周围图像稍低，很难分辨。可以对原图像进行均值滤波，得到较平滑的图像，并与原图像相减，当其差的绝对值大于阈值时就将其置为目标，并对所有的目标进行标记，计算其面积，将面积过小的目标去掉，剩下的就标记为划痕。

第二类划痕缺陷图像

第三类划痕，各部分灰度差异较大，形状通常呈长条形，如果在一幅图像上采取固定阈值分割，则标记的缺陷部分会小于实际部分。由于这类图像的划痕狭长，单纯依靠灰度检测会将缺陷延伸部分漏掉。对于这类图像，根据其特点选择双阈值和缺陷形状特征相结合的方法。

第三类划痕缺陷图像

由于在工业检测中图像的多样性，对于每一种图像，都要经过分析综合考虑各种手段来进行处理达到效果。一般来说，划痕部分的灰度值和周围正常部分相比要暗，也就是划痕部分灰度值偏小；而且，大多都是在光滑表面，所以整幅图的灰度变化总体来说非常均匀，缺乏纹理特征。因此，划痕的检测一般使用基于统计的灰度特征或者阈值分割的方法将划痕部分标出。

基于机器视觉的表面缺陷检测量系统，可安装在具有规则形状的金属产品生产流水线上，对生产线上的每个产品的表面缺陷及外形尺寸等进行在线检测，尤其对于有金属光泽的产品的表面质量检测效果更加突出。当检测到有缺陷的工件时，系统可根据实际需求发出相应的控制信号，即可直接将废品剔除，也可控制打标机构在缺陷品上喷涂标志。

如何评价镀层结合力，金属表面经过电镀，做了划痕试验

最标准的是进行百格测试，在镀层表面按照一定的规格割划出N个正方形的小格子，尺寸越小，实验要求越高，然后用不干胶去粘，被粘掉的比例小于标准，才算合格，这方面可以参考国标，但是各个行业的应用标准不同，所以参考的标准也差异较大。

另外，如果是测镀层表面的结合力，则是做跌落试验，把镀层和被贴物体粘在一起，然后从一定的高度跌落，自由落体或是受力实验要看要求，跌落多少次，计算分离的次数，按照百分比来评价。

希望回答对LZ有帮助。

目前金属表面检测的主要方法有哪些

主流金属制品表面缺陷在线检测方法。
一、漏磁检测
漏磁检测技术广泛应用于钢铁产品的无损检测。其检测原理是，利用磁源对被测材料局部磁化，如材料表面存在裂纹或坑点等缺陷，则局部区域的磁导率降低、磁阻增加，磁化场将部分从此区域外泄，从而形成可检验的漏磁信号。在材料内部的磁力线遇到由缺陷产生的铁磁体间断时，磁力线将会发生聚焦或畸变，这一畸变扩散到材料本身之外，即形成可检测的磁场信号。采用磁敏元件检测漏磁场便可得到有关缺陷信息。因此，漏磁检测以磁敏电子装置与磁化设备组成检测传感器，将漏磁场转变为电信号提供给二次仪表。
漏磁检测技术的整个过程为：激磁-缺陷产生漏磁场-传感器获取信号-信号处理-分析判断。在磁性无损检测中，磁化时实现检测的第一步，它决定着被测量对象(如裂纹)能不能产出足够的可测量和可分辨的磁场信号，同时也影响着检测信号的性能，故要求增强被测磁化缺陷的漏磁信号。被测构件的磁化由磁化器来实现，主要包括磁场源和磁回路等部分。因此，针对被测构件特点和测量目的，选择合适的磁源和设计磁回路是磁化器优化的关键。
漏磁检测金属表面缺陷的物理基础使带有缺陷的铁磁件在磁场中被磁化后，在缺陷处会产生漏磁场，通过检测漏磁场来辩识有无缺陷。因此，研究缺陷漏磁场的特点，确定缺陷的特征，就成为漏磁检测理论和技术的关键。要测量漏磁场，测量装置须具有较高的灵敏度，特别是能测空间点磁场，还应有较大的测量范围和频带；测量装置须具有二维及三维的精确步进或调整能力，以确定传感器的空间位置；同时，应用先进的信号处理技术去除噪声，确定实际的漏磁场量。Foerster，Athertion 已成功应用霍尔器件检测缺陷，霍尔器件可在z—Y二维空间步进的最小间隔分别为2μm和0.1μm。
漏磁检测不仅能检测表面缺陷，且能检测内部微小缺陷；可检测到5X10mm。的微小缺陷；造价较低廉。其缺点是，只能用于金属材料的检测，无法识别缺陷种类。目前，漏磁检测在低温金属材料缺陷检测方面已进入实用阶段。如日本川崎公司千叶厂于1993年开发出在线非金属夹杂物检测装置；日本NKK公司福冈厂于同年研制出一种超高灵敏度的磁敏传感器，用于检测钢板表面缺陷。
二、红外线检测与技术
红外线检测是通过高频感应线圈使连铸板坯表面产生感应电流，在高频感应的集肤效应作用下，其穿透深度小于1 mm，且在表面缺陷区域的感应电流会导致单位长度的表面上消耗更多电能，引起连铸板坯局部表面的温度上升。该升温取决于缺陷的平均深度、线圈工作频率、特定输入电能，以及被检钢坯电性能、热性能、感应线圈宽度和钢运动速度等因素。当其它各种因素在一定范围内保持恒定时，就可通过检测局部温升值来计算缺陷深度，而局部温升值可通过红外线检测技术加以检定。利用该技术，挪威Elkem公司于1990年研制出Ther—mOMatic连铸钢坯自动检测系统，日本茨城大学工学部的冈本芳三等在检测板坯试件表面裂纹和微小针孔的实验研究中也利用此法得到较满意的结果。
三、超声波探伤技术
超声波检测是利用声脉在缺陷处发生特性变化的原理来检测。接触法是探头与工件表面之间经一层薄的起传递超声波能量作用的耦合剂直接接触。为避免空气层产生强烈反射，在探测时须将接触层间的空气排除干净，使声波入射工件，操作方便，但其对被测工件的表面光洁度要求较高。液浸法是将探头与工件全部浸入于液体或探头与工件之间，局部以充液体进行探伤的方法。脉冲反射法是当脉冲超声波入射至被测工件后，声波在工件内的反射状况就会显示在荧光屏上，根据反射波的时间及形状来判断工件内部缺陷及材料性质的方法。目前，超声波探伤技术已成功应用于金属管道内部的缺陷检测。
四、光学检测法
机器视觉是以图像处理理论为核心，属于人工智能范畴的一个领域，它是以数字图像处理、模式识别、计算机技术为基础的信息处理科学的重要分支，广泛应用于各种无损检测技术中。基于机器视觉的连铸板坯表面缺陷检测方法的基本原理是：一定的光源照在待测金属表面上，利用高速CCD摄像机获得连铸板坯表面图像，通过图像处理提取图像特征向量，通过分类器对表面缺陷进行检测与分类。20世纪70年代中期，El本Jil崎公司就开始研制镀锡板在线机器视觉检测装置 。1988年，美国Sick光电子公司也成功地研制出平行激光扫描检测装置，用以在线检测金属表面缺陷。基于机器视觉的表面在线检测与分类器设计的研究工作目前在国内尚处于起步阶段。1990年，华中理工大学采用激光扫描方法测量冷轧钢板宽度和检测孔洞缺陷，并开发了相应的信号处理电路；1995年又研制出冷轧连铸板坯表面轧洞、重皮和边裂等缺陷检测和最小带宽测量的实验系统。1996年，宝钢与原航天部二院联合研制出冷轧连铸板坯表面缺陷的在线检测系统，并进行了大量的在线试验研究。近年来，北京科技大学、华中科技大学等也研制出较为实用化的在线检测系统。
从检测技术的观点来看，基于机器视觉的钢表面缺陷检测系统面临困境：①要求检测到的缺陷的几何尺寸越来越小，有的甚至小于0.1 mm；② 检测对象可能处于运动状态，导致采集的图像抖动较大；③现场环境较恶劣，往往受烟尘、油污、温度高等因素的影响，引起缺陷图像信噪比下降；④表面缺陷的多样性(如冷轧连铸板坯表面可达100多种)，不同缺陷之间的光学特性、电磁特性不同；有的缺陷之间的差异不明显。因此，基于机器视觉的连铸板坯表面缺陷分类器要求具有收敛速度快、鲁棒性好、自学习功能等特点。

分析化学发展史论文

分析化学发展史
摘　要]分析化学始于一些分析检验的实践活动。商品生产和交换的发展,促进了分析检验工作。
16世纪,化学反应广泛地应用于湿法分析。18世纪中叶,重量分析法使分析化学由单纯的定性分析迈
入了定量分析的时代。到了19世纪,定性分析趋于完善,定量分析的各种方法也相继出现并不断发展。
分析化学真正成为一门独立的学科是在20世纪初,被称之为经典分析化学。20世纪以来,在经典化学
不断充实、完善的同时,仪器分析也迅猛发展,并且在分析化学中占据越来越重要的地位。
[关键词]化学分析;仪器分析
在化学还没有成为一门独立学科的中世
纪,甚至古代,人们已开始从事分析检验的实践
活动。这一实践活动来源于生产和生活的需
要。如为了冶炼各种金属,需要鉴别有关的矿
石;采取天然矿物做药物治病,需要识别它们。
这些鉴别是一个由表及里的过程,古人首先注
意和掌握的当然是它们的外部特征。如水银又
名“流珠”,“其状如水似银”,硫化汞名为“朱
砂”、“丹砂”等都是抓住它们的外部特征。人们
初步对不同物质进行概念上的区别,用感官对
各种客观实体的现象和本质加以鉴别,就是原
始的分析化学。
在制陶、冶炼和制药、炼丹的实践活动中,
人们对矿物的认识便逐步深化,于是便能进一
步通过它们的一些其他物理特性和化学变化作
为鉴别的依据。如中国曾利用“丹砂烧之成水
银”来鉴定硫汞矿石。
随着商品生产和交换的发展,很自然地就
会产生控制、检验产品的质量和纯度的需求,于
是产生了早期的商品检验工作。在古代主要是
用简单的比重法来确定一些溶液的浓度,可用
比重法衡量酒、醋、牛奶、蜂蜜和食油的质量。
到了6世纪已经有了和我们现在所用的基本相
同的比重计了。
商品交换的发展又促进了货币的流通,高
值的货币是贵金属的制品,于是出现了货币的
检验,也就是金属的检验。古代的金属检验,最
重要的是试金技术。在我国古代,关于金的成
色就有“七青八黄九紫十赤”的谚语。在古罗马
帝国则利用试金石,根据黄金在其上划痕颜色
和深度来判断金的成色。16世纪初,在欧洲又
有检验黄金的所谓“金针系列试验法”,这是简
易的划痕试验法的进一步发展。
16世纪,化学的发展进入所谓的“医药化
学时期”。关于各地各类矿泉水药理性能的研
究是当时医药化学的一项重要任务,这种研究
促进了水溶液分析的兴起和发展。1685年,英
国著名物理学家兼化学家R·波义耳(Boyle,
1627-1691)编写了一本关于矿泉水的专著《矿
泉的博物学考察》,相当全面地概括总结了当时
已知的关于水溶液的各种检验方法和检定反
应。波义耳在定性分析中的一项重要贡献是用
多种动、植物浸液来检验水的酸碱性。波义耳
还提出了“定性检出极限”这一重要概念。这一
时期的湿法分析从过去利用物质的一些物理性
质为主,发展到广泛应用化学反应为主,提高了
分析检验法的多样性、可靠性和灵敏性,并为近
代分析化学的产生做了准备。
18世纪以后,由于冶金、机械工业的巨大
发展,要求提供数量更大、品种更多的矿石,促
进了分析化学的发展。这一时期,分析化学的
研究对象主要以矿物、岩石和金属为主,而且这
种研究从定性检验逐步发展到较高级的定量分
析。其中干法的吹管分析法曾起过重要作用。
此法是把要化验的金属矿样放在一块木炭的小
孔中,然后以吹管将火焰吹到它上面,一些金属
氧化物便熔化并会被还原为金属单质。但这种
方法能够还原出的金属种类并不多。到了18
世纪中叶,重量分析法使分析化学迈入了定量
分析的时代。当时著名的瑞典化学家和矿物学
家贝格曼(Torbern Bergman,1735-1784)在《实
用化学》一书中指出:“为了测定金属的含量,并
不需要把这些金属转变为它们的单质状态,只
要把他们以沉淀化合物的形式分离出来,如果
我们事先测定沉淀的组成,就可以进行换算
了。”
到了19世纪,新元素如雨后春笋般出现,
加之矿物组成复杂,湿法检验若没有丰富的经
验和周密的检验方案,想得到确切的检验结果
显然是非常困难的。德国化学家汉立希(Pfaff
Christian Heinrich,1773-1852)在他1821出版的
一书中指出:为了使湿法定性检验的问题简单
化和减少盲目性,应进行初步试验。1829年,
德国化学家罗塞(Hoinrich Rose ,1795-1864)首
次明确地提出并制定了系统定性分析法。1841
年德国化学家伏累森纽斯(Carl Remegius Frese-
nius,1818-1897)改进了系统定性分析法,较之
罗塞的方案使用的试剂较少。后来又得到美国
化学家诺伊斯(Arthur )的进一步精细
研究和改进,使定性分析趋于完善。
同一期间,定量分析也迅猛发展。由伏累
森纽斯对各种沉淀组成的测定结果和今天的数
据加以对比,可以看出重量分析法到了伏累森
纽斯时期已经非常准确。他当年研究的某些测
定方法至今仍在沿用,其精确度也很可靠。他
还对一系列复杂的分离问题如钙与镁、铜和汞、
锡和锑等的分离都提出了创造性的见解。他还
将缓冲溶液、金属置换、络合掩蔽等手段用于解
决这些问题。
随着过滤技术的改进,有机沉淀剂的应用,
加热、净化、重结晶、高精度分析天平等方面研
究工作的进展,使重量分析的精确度得到更进
一步的提高。但这种方法操作手续繁琐,耗时
长,这就使得容量分析迅速发展。根据沉淀反
应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合反应的特
点,相应出现了沉淀滴定、酸碱滴定、氧化-还
原滴定及络合滴定的容量分析法。法国物理学
家兼化学家盖吕萨克(Gay-Lussac,1778-
1850)应该算是滴定分析的创始人,他继承前人
的分析成果对滴定分析进行深入研究,对滴定
法的进一步发展,特别是对提高准确度方面做
出了贡献,他所提出的银量法至今仍在应用。
在各种滴定法中,氧化-还原滴定法占有最重
要的地位。碘量法在该世纪中叶已经具有了今
天我们沿用的各种形式。1853年赫培尔
(Hempel)应用高锰酸钾标准溶液滴定草酸,这
一方法的建立为以后一些重要的间接法和回滴
法打下了基础。沉淀滴定法则在盖吕萨克银量
法的启发下,继续有了较大发展,其中最重要的
是1856年莫尔提出的以铬酸钾为指示剂的银
量法,这便是广泛应用于测定氯化物的“莫尔
法”。1874年伏尔哈特(d)提出了间接
沉淀滴定的方法,使沉淀滴定法的应用范围得
以扩大。络合滴定法在该世纪的中叶,借助于
有机试剂而得以形成,且有较大进展。酸碱滴
定法由于找不到合适的指示剂进展不大,直到
19世纪70年代,酸碱滴定的状况仍没有重大
改变。只是当人工合成指示剂问世并开始应用
后,由于它们可在一个很宽的pH范围内变色,
这才使酸碱滴定的应用范围显著地扩大。滴定
分析发展中的另一个方面是仪器的设计和改
进,使分析仪器已基本上具备了现有的各种形
式。因而,这一时期堪称为滴定分析的极盛时
期。
直到19世纪末,分析化学基本上仍然是许
多定性和定量的检测物质组成的技术汇集。分
析化学作为一门科学,很多分析家认为是以著
名的德国物理化学家奥斯特瓦尔德(Wilholn
Ostwald,1853-1932)出版《分析化学的科学基
础》的1894年为新纪元的。20世纪初,关于沉
淀反应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合物形
成反应的四个平衡理论的建立,使分析化学家
的检测技术一跃成为分析化学学科,称之为经
典分析化学。因此,20世纪初这一时期是分析
化学发展史上的第一次革命。
20世纪以来,原有的各种经典方法不断充
实、完善。直到目前,分析试样中的常量元素或
常量组分的测定,基本上仍普遍采用经典的化
学分析方法。20世纪中叶,由于生产和科研的
发展,分析的样品越来越复杂,要求对试样中的
微量及痕量组分进行测定,对分析的灵敏度、准
确度、速度的要求不断提高,一些以化学反应和
物理特性为基础的仪器分析方法逐步创立和发
展起来。这些新的分析方法都是采用了电学、
电子学和光学等仪器设备,因而称为“仪器分
析”。仪器分析所牵涉到的学科领域远较19世
纪时的经典分析化学宽阔得多。光度分析法、
电化学分析法、色层法相继产生并迅速发展。
这一时期的分析化学的发展要受到物理、数学
等学科的广泛影响,同时也开始对其它学科作
出显著贡献,这是分析化学史上的第二次革命。
70年代以后,分析化学已不仅仅局限于测
定样品的成分及含量,而是着眼于降低测定下
限、提高分析准确度上。并且打破化学与其它
学科的界限,利用化学、物理、生物、数学等其它
学科一切可以利用的理论、方法、技术对待测物
质的组成、组分、状态、结构、形态、分布等性质
进行全面的分析。由于这些非化学方法的建立
和发展,有人认为分析化学已不只是化学的一
部分,而是正逐步转化成为一门边缘学科———
分析科学,并认为这是分析发展史上的第三次
革命。
目前,分析化学处于日新月异的变化之中,
它的发展同现代科学技术的总发展是分不开
的。一方面,现代科学技术对分析化学的要求
越来越高。另一方面,又不断地向分析化学输
送新的理论、方法和手段,使分析化学迅速发
展。特别是近年来电子计算机与各类化学分析
仪器的结合,更使分析化学的发展如虎添翼,不
仅使仪器的自动控制和操作实现了高速、准确、
自动化,而且在数据处理的软件系统和计算机
终端设备方面也大大前进了一步。作为分析化
学两大支柱之一的仪器分析发挥着越来越重要
的作用,但对于常量组分的精确分析仍然主要
依靠化学分析,即经典分析。化学分析和仪器
分析两部分内容互相补充,化学分析仍是分析
化学的一大支柱。美国Analytical Chemistry杂
志1991年和1994年两次刊登同一作者的长文
“经典分析的过去、现在和未来”,强调重视经典
分析的重要性。
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