材料牌號鑒別方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料分析技術領域，具體涉及一種材料牌號鑒別方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 在實際應用中，倉庫中的金屬材料在搬運和裝卸過程中容易發(fā)生混料的現象，混 料后，工人無法通過肉眼對鋼材進行區(qū)別，容易導致選用錯誤型號的鋼材進行加工，加工后 的零件只能在后期試驗時才能得到驗證，不僅延誤了施工進度，而且浪費了材料，提高了生 產成本。
[0003] 現有技術中主要采用金相法、成分分析法和火花鑒定法，金相法是通過顯微鏡觀 察金屬的內部結構，反應金屬的金相的具體形態(tài)，不能測試出具體的金屬的型號和具體的 構成成份。成份分析法可以測定出材料的具體成份和型號，但是成份分析法對設備的要求 比較高，一般生產單位無法配備，如果送到專業(yè)監(jiān)測機構，程序復雜，而且成本高，周期長， 影響生產進度?；鸹ㄨb定法主要是指有豐富操作經驗的技工通過肉眼觀察鋼材摩擦射出的 火花進行鑒定，只能大體判斷材料的牌號和成份，容易出現鑒定錯誤；而且對技工有很高的 要求，具有很大的局限性。當混料數量比較多時，完全依靠技工鑒別，鑒定效率低，容易延誤 工期，影響生產進度，提高生產成本。

【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種材料牌號鑒別方法及裝置，以解決現有技術中的問題， 通過比對火花圖像，可快速判斷材料的型號和成份，成本低，周期短。
[0005] 本發(fā)明提供一種材料牌號鑒別方法，其中，包括以下步驟：步驟110,根據火花數 據庫中的采集參數對測試樣品進行火花采集，得到第一火花圖像，所述火花數據庫包括多 個第二火花圖像的第二投影系數和特征空間；步驟120,對第一火花圖像進行矢量化，保存 到第一矩陣中；步驟130,將第一矩陣投影到特征空間上，計算第一火花圖像的第一投影系 數；步驟140,計算第一投影系數與第二投影系數的距離，將最小的距離對應的第二火花圖 像作為測試樣品的匹配圖像；步驟150,輸出匹配圖像對應的材料牌號。
[0006] 優(yōu)選地，在步驟110之前，還包括：步驟105,火花數據庫的建立，包括以下步驟：① 讀取已存儲標準樣塊的第二火花圖像，得到預設格式的第二火花圖像，對其進行矢量化，并 保存在第二矩陣中；②計算第二矩陣中每列數據的算數平均值，算數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，選擇預設數量的特征向量 作為變換矩陣，通過變換矩陣和第四矩陣計算出火花數據庫的特征空間；④將第二矩陣投 影到火花數據庫的特征空間上，計算出第二投影系數。
[0007] 優(yōu)選地，步驟120具體地包括以下步驟：步驟1201，對第一火花圖像/第二火花圖 像進行預處理，得到預設格式的第一火花圖像/第二火花圖像，預處理包括灰度變化、二值 化、直方圖均衡、圖像濾波、圖像銳化和歸一化處理，通過預處理將第一火花圖像/第二火 花圖像處理成預設格式，預設格式是指圖像的寬度像素和高度像素均相等；步驟1202,將 預設格式的第一火花圖像/第二火花圖像進行矢量化，保存到第一矩陣/第二矩陣中。
[0008] 優(yōu)選地，采集參數包括采集設備的材質、直徑、功率、磨削壓力和磨削位置，采用 20~60N的磨削壓力將測試樣品放置在砂輪機的上方進行火花采集，其中砂輪機的材質、 直徑和功率均與采集第二火花圖像的砂輪機的材質、直徑和功率一致。
[0009] 優(yōu)選地，將預設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，用于根據火花數據庫中的采集參數對測試樣品 進行火花采集，得到第一火花圖像，所述火花數據庫包括多個第二火花圖像的第二投影系 數和特征空間；矢量化單元，用于對第一火花圖像進行矢量化，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，計算第一火花圖像的第一投影系數；匹配單元，用 于計算第一投影系數與第二投影系數的距離，并將最小的距離對應的第二火花圖像作為測 試樣品的匹配圖像；輸出單元，用于輸出匹配圖像對應的材料牌號。
[0011] 優(yōu)選地，火花數據庫的建立，包括以下步驟：①讀取已存儲標準樣塊的第二火花圖 像，得到預設格式的第二火花圖像，對其進行矢量化，并保存在第二矩陣中；②計算第二矩 陣中每列數據的算數平均值，算數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，選擇預設數量的特征向量作為變換矩陣，通過變換矩陣和第四矩陣計算出火花 數據庫的特征空間；④將第二火花圖像投影到火花數據庫的特征空間上，計算出第二投影 系數。
[0012] 優(yōu)選地，還包括預處理單元，用于對第一火花圖像/第二火花圖像進行預處理，得 到預設格式的第一火花圖像/第二火花圖像，預處理模塊用于進行灰度變化、二值化、直方 圖均衡、圖像濾波、圖像銳化和歸一化處理，通過預處理模塊將第一火花圖像/第二火花圖 像處理成預設格式，預設格式是指圖像的寬度像素和高度像素均相等。
[0013] 優(yōu)選地，采集參數包括采集設備的材質、直徑、功率、磨削壓力和磨削位置，采用 20~60N的磨削壓力將測試樣品放置在砂輪機的上方進行火花采集，其中砂輪機的材質、 直徑和功率均與采集第二火花圖像的砂輪機的材質、直徑和功率一致。
[0014] 優(yōu)選地，將預設格式的第一火花圖像矢量化成一維向量。
[0015] 本發(fā)明提供的材料牌號鑒別方法通過采集測試樣品的第二火花圖像，并與火花數 據庫中的火花圖像進行比對，能夠快速的識別出測試樣品的牌號，而且成本低，周期短，具 有很大的應用價值，并且適用于任何能夠產生火花的材料的牌號識別。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的一個實施例的材料牌號鑒別方法的工作原理圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明的另一個實施例的材料牌號鑒別方法的工作原理圖；
[0018] 圖3是本發(fā)明實施例提供的材料牌號鑒別裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結合附圖以及具體實施例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細描述。
[0020] 圖1是本發(fā)明的一個實施例的材料牌號鑒別方法的工作原理圖，如圖1所示，本發(fā) 明提供的材料牌號鑒別方法，包括以下步驟：
[0021] 步驟110,根據火花數據庫中的采集參數對測試樣品進行火花采集，得到第一火花 圖像，所述火花數據庫包括多個第二火花圖像的第二投影系數和特征空間；
[0022] 在步驟110之前還可以包括步驟105,建立火花數據庫，具體步驟如下：
[0023] ①讀取已存儲標準樣塊的第二火花圖像，得到預設格式的第二火花圖像，對其進 行矢量化，并保存在第二矩陣中；
[0024] ②計算第二矩陣中每列數據的算數平均值，算數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，選擇預設數量的特征向量作為變換矩陣，通過變換矩陣和 第四矩陣計算出火花數據庫的特征空間；
[0026] ④將第二矩陣投影到火花數據庫的特征空間上，計算出第二投影系數。
[0027] 在步驟105之前還可以包括步驟100 :制備已知成份的標準樣塊，并對標準樣塊進 行火花采集，并對采集的標準樣塊的第二火花圖像進行存儲。
[0028] 步驟120,對第一火花圖像進行矢量化，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，計算第一火花圖像的第一投影系數；
[0030] 步驟140,