Застосування металографічного програмного комплексу аналізу зображення Vestra IS щодо вивчення
Застосування металографічного програмного комплексу аналізу зображення Vestra IS щодо дисципліни «Матеріалознавство»
Розглядаються питання впровадження у навчальний процес сучасного комплексу аналізу зображення Vestra IS для використання щодо дисциплін «Матеріалознавство», «Технологія конструкційних матеріалів», «Термічна обробка металів» та інших. Роль сучасного обладнання та систем аналізу зображення для молодих спеціалістів технічних напрямків. Завдання металографічного аналізу, що вирішуються комплексом аналізу зображення Vestra IS, розробленим ТОВ «Вестра технолоджі».
Однією з основних цілей вивчення дисципліни «Матеріалознавство» у вищих технічних навчальних закладах є не лише набуття випускниками якісних знань, а й підготовка до подальшої роботи на промислових підприємствах; формування сукупності знань про властивості та будову матеріалів. Металографічні лабораторії промислових підприємств переоснащуються сучасним устаткуванням. Підвищені вимоги контролю якості, вимоги міжнародних стандартів можна реалізувати, лише використовуючи автоматизовані системи кількісного аналізу матеріалів. Таким чином, випускник повинен мати не тільки теоретичні та практичні навички, але й мати навички роботи з сучасним обладнанням та автоматизованими комплексами при вирішенні завдань фізичного матеріалознавства.
У сучасних ВНЗ, при вивченні дисципліни «Матеріалознавство» оцінку параметрів мікроструктури та неметалевих включень проводять візуально за шкалами, таблицями та класифікаторами [1,2]. Для кількісної оцінки параметрів мікроструктури застосовують відомі розрахункові методи [3,4]. Дані методи не знайшли широкого практичногозастосування на металургійних підприємствах через тривалий набір даних, громіздких розрахунків та значних похибок у визначенні досліджуваних характеристик. Застосування комп'ютерних аналізаторів зображень мікроструктури матеріалів відкриває великі можливості у сфері кількісної металографії.
У практиці металографічного аналізу дедалі більше місце займає комп'ютерний аналіз зображень мікроструктури матеріалів. В даний час основною метою такого аналізу є кількісна оцінка мікроструктури, тобто вимір різних параметрів як зображень загалом, так і окремих об'єктів на зображенні. У сучасних системах комп'ютерного аналізу та обробки зображення виділяють чотири основні етапи обробки:
- введення зображення в комп'ютер (оцифрування);
- Попередня обробка, підвищення якості зображення;
- Сегментація зображення, виділення вимірюваних об'єктів;
- Вимірювання параметрів виділених об'єктів.
Компанія «Вестра технолоджі» понад 8 років займається розробкою та впровадженням автоматизованих комплексів аналізу зображень. В даний час комплекс VESTRA Imaging System успішно працює більш ніж у 40 контрольних та дослідницьких лабораторіях підприємств України та країн СНД. Комплекс VESTRA Imaging System розроблявся спільно з відомими українськими ВНЗ та пропонує комплексне рішення для автоматизованого аналізу макро- та мікроструктур матеріалів. Даний комплекс широко використовується в багатьох лабораторіях промислових підприємств і ВНЗ України, оскільки дає можливість легко і швидко здійснювати контроль надходження на виробництво сировини, контролювати продукцію, що випускається, проводити кількісний і якісний аналіз мікроструктур матеріалів ввідповідно до вітчизняних та міжнародних стандартів, вимірювати мікротвердість за методами Віккерса та Кнупа.
Програмно-апаратний комплекс VESTRA Imaging System складається з наступних вузлів:
- Оптичний мікроскоп виробництва компанії Carl Zeiss;
- Сучасний високопродуктивний комп'ютер. Оснащений фотопринтером;
- спеціалізоване металографічне програмне забезпечення VESTRA IS Pro.
Крім групової обробки, можливий також індивідуальний аналіз окремих зразків з використанням функціоналу програми.
У базову комплектацію системи VESTRA Imaging Systemвідразу входять модулі для вирішення таких стандартних матеріалознавчих завдань, як оцінка забрудненості неметалевими включеннями за ГОСТ 1778-70, визначення бала зерна в сталях за ГОСТ 5639-82, визначення бала включень графіту у чавуні за ГОСТ 3443-77, співвідношення феритної та перлітної складових у сталях, аналіз альфа та бета фази у кольорових металах та сплавах, визначення середнього умовного розміру зерна у сталях, алюмінію, міді та їх сплавах за ГОСТ 5639-82, ГОСТ 75, ASTM E112, визначення глибини обезуглероженного шару за ГОСТ 1763, визначення мікротвердості за Віккерс і Кнупп. Крім цього комплекс VESTRA Imaging System має велику кількість інструментів для самостійного створення користувачем методик обробки нестандартних структур, що є дуже корисною функцією для дослідницької діяльності. До того ж завжди ведеться розробка окремих модулів, що підключаються, для вирішення специфічних завдань на запит користувачів відповідно до технічного завдання.
За допомогою комплексу VESTRA Imaging System не тільки суттєво полегшується кількісний металографічний аналіз, що само собоює величезною перевагою цього комплексу, але й що важливо, має зручну та продуману форму надання результатів дослідження: автоматичне формування звіту про отримані дані кількісного аналізу, надання результатів у вигляді гістограм, таблиць; можливість внесення доповнень та змін до звіту, а також внесення зображень до звіту на різних етапах обробки.
Актуальне використання даних, отриманих за допомогою VESTRA Imaging System у дисертаційних, дипломних, дослідницьких роботах, а також у лабораторному практикумі під час навчання студентів в університеті, оскільки комплексу VESTRA Imaging System за результатами метрологічної експертизи у Комітеті України зі стандартизації, метрології та сертифікації видано свідоцтво № 36369-07 про атестацію програмного забезпечення як засоби вимірювання. Сертифікат Держстандарту RU.C.27.010.A №29863.
1. ГОСТ 5632 - 82. Сталі та сплави. Методи виявлення та визначення величини зерна. М: Вид-во стандартів, 1994. - 23 З.
2. ГОСТ 1178 - 70. Сталі та сплави. Металографічні методи визначення неметалічних включень. М.: Вид-во стандартів, 1970. - 24 з.
3. Салтиков С.А. Стереометрична металографія. М.: Металургія, 1970. – 375 с.
4. Чернявський К.С. Стереологія у металознавстві. М.: Металургія, 1977. – 297 с.
5. Метали та сплави. Аналіз та дослідження. Фізико-аналітичні методи дослідження металів та сплавів. Неметалічні включення: Довідник/Б.К.Барахтін, А.М.Німець; За ред. Б.К.Барахтіна – СПб.: НВО «Професіонал», 2006. – 490 З.