材料牌號(hào)鑒別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種材料牌號(hào)鑒別方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)際應(yīng)用中，倉(cāng)庫(kù)中的金屬材料在搬運(yùn)和裝卸過(guò)程中容易發(fā)生混料的現(xiàn)象，混 料后，工人無(wú)法通過(guò)肉眼對(duì)鋼材進(jìn)行區(qū)別，容易導(dǎo)致選用錯(cuò)誤型號(hào)的鋼材進(jìn)行加工，加工后 的零件只能在后期試驗(yàn)時(shí)才能得到驗(yàn)證，不僅延誤了施工進(jìn)度，而且浪費(fèi)了材料，提高了生 產(chǎn)成本。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中主要采用金相法、成分分析法和火花鑒定法，金相法是通過(guò)顯微鏡觀 察金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，反應(yīng)金屬的金相的具體形態(tài)，不能測(cè)試出具體的金屬的型號(hào)和具體的 構(gòu)成成份。成份分析法可以測(cè)定出材料的具體成份和型號(hào)，但是成份分析法對(duì)設(shè)備的要求 比較高，一般生產(chǎn)單位無(wú)法配備，如果送到專業(yè)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，程序復(fù)雜，而且成本高，周期長(zhǎng)， 影響生產(chǎn)進(jìn)度?；鸹ㄨb定法主要是指有豐富操作經(jīng)驗(yàn)的技工通過(guò)肉眼觀察鋼材摩擦射出的 火花進(jìn)行鑒定，只能大體判斷材料的牌號(hào)和成份，容易出現(xiàn)鑒定錯(cuò)誤；而且對(duì)技工有很高的 要求，具有很大的局限性。當(dāng)混料數(shù)量比較多時(shí)，完全依靠技工鑒別，鑒定效率低，容易延誤 工期，影響生產(chǎn)進(jìn)度，提高生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種材料牌號(hào)鑒別方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題， 通過(guò)比對(duì)火花圖像，可快速判斷材料的型號(hào)和成份，成本低，周期短。
[0005] 本發(fā)明提供一種材料牌號(hào)鑒別方法，其中，包括以下步驟：步驟110,根據(jù)火花數(shù) 據(jù)庫(kù)中的采集參數(shù)對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行火花采集，得到第一火花圖像，所述火花數(shù)據(jù)庫(kù)包括多 個(gè)第二火花圖像的第二投影系數(shù)和特征空間；步驟120,對(duì)第一火花圖像進(jìn)行矢量化，保存 到第一矩陣中；步驟130,將第一矩陣投影到特征空間上，計(jì)算第一火花圖像的第一投影系 數(shù)；步驟140,計(jì)算第一投影系數(shù)與第二投影系數(shù)的距離，將最小的距離對(duì)應(yīng)的第二火花圖 像作為測(cè)試樣品的匹配圖像；步驟150,輸出匹配圖像對(duì)應(yīng)的材料牌號(hào)。
[0006] 優(yōu)選地，在步驟110之前，還包括：步驟105,火花數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，包括以下步驟：① 讀取已存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)樣塊的第二火花圖像，得到預(yù)設(shè)格式的第二火花圖像，對(duì)其進(jìn)行矢量化，并 保存在第二矩陣中；②計(jì)算第二矩陣中每列數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值，算數(shù)平均值組成第三矩陣， 將第二矩陣減去第三矩陣，得到第四矩陣；③計(jì)算第四矩陣的協(xié)方差矩陣，求出協(xié)方差矩陣 的特征值和特征向量，特征向量按特征值從大到小的順序排序，選擇預(yù)設(shè)數(shù)量的特征向量 作為變換矩陣，通過(guò)變換矩陣和第四矩陣計(jì)算出火花數(shù)據(jù)庫(kù)的特征空間；④將第二矩陣投 影到火花數(shù)據(jù)庫(kù)的特征空間上，計(jì)算出第二投影系數(shù)。
[0007] 優(yōu)選地，步驟120具體地包括以下步驟：步驟1201，對(duì)第一火花圖像/第二火花圖 像進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)設(shè)格式的第一火花圖像/第二火花圖像，預(yù)處理包括灰度變化、二值 化、直方圖均衡、圖像濾波、圖像銳化和歸一化處理，通過(guò)預(yù)處理將第一火花圖像/第二火 花圖像處理成預(yù)設(shè)格式，預(yù)設(shè)格式是指圖像的寬度像素和高度像素均相等；步驟1202,將 預(yù)設(shè)格式的第一火花圖像/第二火花圖像進(jìn)行矢量化，保存到第一矩陣/第二矩陣中。
[0008] 優(yōu)選地，采集參數(shù)包括采集設(shè)備的材質(zhì)、直徑、功率、磨削壓力和磨削位置，采用 20~60N的磨削壓力將測(cè)試樣品放置在砂輪機(jī)的上方進(jìn)行火花采集，其中砂輪機(jī)的材質(zhì)、 直徑和功率均與采集第二火花圖像的砂輪機(jī)的材質(zhì)、直徑和功率一致。
[0009] 優(yōu)選地，將預(yù)設(shè)格式的第一火花圖像矢量化成一維向量。
[0010] 本發(fā)明還提供一種材料牌號(hào)鑒別裝置，其中，包括：采集單元、矢量化單元、投影單 元、匹配單元和輸出單元，其中，采集單元，用于根據(jù)火花數(shù)據(jù)庫(kù)中的采集參數(shù)對(duì)測(cè)試樣品 進(jìn)行火花采集，得到第一火花圖像，所述火花數(shù)據(jù)庫(kù)包括多個(gè)第二火花圖像的第二投影系 數(shù)和特征空間；矢量化單元，用于對(duì)第一火花圖像進(jìn)行矢量化，保存到第一矩陣中；投影單 元，用于將第一矩陣投影到特征空間上，計(jì)算第一火花圖像的第一投影系數(shù)；匹配單元，用 于計(jì)算第一投影系數(shù)與第二投影系數(shù)的距離，并將最小的距離對(duì)應(yīng)的第二火花圖像作為測(cè) 試樣品的匹配圖像；輸出單元，用于輸出匹配圖像對(duì)應(yīng)的材料牌號(hào)。
[0011] 優(yōu)選地，火花數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，包括以下步驟：①讀取已存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)樣塊的第二火花圖 像，得到預(yù)設(shè)格式的第二火花圖像，對(duì)其進(jìn)行矢量化，并保存在第二矩陣中；②計(jì)算第二矩 陣中每列數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值，算數(shù)平均值組成第三矩陣，將第二矩陣減去第三矩陣，得到第 四矩陣；③計(jì)算第四矩陣的協(xié)方差矩陣以及其特征值和特征向量，特征向量按特征值從大 到小排序，選擇預(yù)設(shè)數(shù)量的特征向量作為變換矩陣，通過(guò)變換矩陣和第四矩陣計(jì)算出火花 數(shù)據(jù)庫(kù)的特征空間；④將第二火花圖像投影到火花數(shù)據(jù)庫(kù)的特征空間上，計(jì)算出第二投影 系數(shù)。
[0012] 優(yōu)選地，還包括預(yù)處理單元，用于對(duì)第一火花圖像/第二火花圖像進(jìn)行預(yù)處理，得 到預(yù)設(shè)格式的第一火花圖像/第二火花圖像，預(yù)處理模塊用于進(jìn)行灰度變化、二值化、直方 圖均衡、圖像濾波、圖像銳化和歸一化處理，通過(guò)預(yù)處理模塊將第一火花圖像/第二火花圖 像處理成預(yù)設(shè)格式，預(yù)設(shè)格式是指圖像的寬度像素和高度像素均相等。
[0013] 優(yōu)選地，采集參數(shù)包括采集設(shè)備的材質(zhì)、直徑、功率、磨削壓力和磨削位置，采用 20~60N的磨削壓力將測(cè)試樣品放置在砂輪機(jī)的上方進(jìn)行火花采集，其中砂輪機(jī)的材質(zhì)、 直徑和功率均與采集第二火花圖像的砂輪機(jī)的材質(zhì)、直徑和功率一致。
[0014] 優(yōu)選地，將預(yù)設(shè)格式的第一火花圖像矢量化成一維向量。
[0015] 本發(fā)明提供的材料牌號(hào)鑒別方法通過(guò)采集測(cè)試樣品的第二火花圖像，并與火花數(shù) 據(jù)庫(kù)中的火花圖像進(jìn)行比對(duì)，能夠快速的識(shí)別出測(cè)試樣品的牌號(hào)，而且成本低，周期短，具 有很大的應(yīng)用價(jià)值，并且適用于任何能夠產(chǎn)生火花的材料的牌號(hào)識(shí)別。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的材料牌號(hào)鑒別方法的工作原理圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的材料牌號(hào)鑒別方法的工作原理圖；
[0018] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的材料牌號(hào)鑒別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的材料牌號(hào)鑒別方法的工作原理圖，如圖1所示，本發(fā) 明提供的材料牌號(hào)鑒別方法，包括以下步驟：
[0021] 步驟110,根據(jù)火花數(shù)據(jù)庫(kù)中的采集參數(shù)對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行火花采集，得到第一火花 圖像，所述火花數(shù)據(jù)庫(kù)包括多個(gè)第二火花圖像的第二投影系數(shù)和特征空間；
[0022] 在步驟110之前還可以包括步驟105,建立火花數(shù)據(jù)庫(kù)，具體步驟如下：
[0023] ①讀取已存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)樣塊的第二火花圖像，得到預(yù)設(shè)格式的第二火花圖像，對(duì)其進(jìn) 行矢量化，并保存在第二矩陣中；
[0024] ②計(jì)算第二矩陣中每列數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值，算數(shù)平均值組成第三矩陣，將第二矩 陣減去第三矩陣，得到第四矩陣；
[0025] ③計(jì)算第四矩陣的協(xié)方差矩陣，求出協(xié)方差矩陣的特征值和特征向量，特征向量 按特征值從大到小的順序排序，選擇預(yù)設(shè)數(shù)量的特征向量作為變換矩陣，通過(guò)變換矩陣和 第四矩陣計(jì)算出火花數(shù)據(jù)庫(kù)的特征空間；
[0026] ④將第二矩陣投影到火花數(shù)據(jù)庫(kù)的特征空間上，計(jì)算出第二投影系數(shù)。
[0027] 在步驟105之前還可以包括步驟100 :制備已知成份的標(biāo)準(zhǔn)樣塊，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣塊進(jìn) 行火花采集，并對(duì)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣塊的第二火花圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0028] 步驟120,對(duì)第一火花圖像進(jìn)行矢量化，保存到第一矩陣中；
[0029] 步驟130,將第一矩陣投影到特征空間上，計(jì)算第一火花圖像的第一投影系數(shù)；
[0030] 步驟140,