Valoración de porcentaje y tamaño de inclusiones de grafito en un acero

Un ejemplo clásico de aplicación en metalografía puede ser la valoración del porcentaje de inclusiones y tamaño de las mismas en un acero. La valoración debe hacerse con un muestra pulida, sin atacar, del acero, con un microscopio óptico metalográfico (luz reflejada) con un objetivo como mínimo de 10 aumentos y ocular de 10 aumentos.

La imagen inicial de la que se parte, puede ser una semejante a la del siguiente ejemplo (cortesía de Opel España).

En primer lugar, para poder conocer el tamaño de las inclusiones es necesario calibrar el sistema de acuerdo con el objetivo y sistema de captura empleados. En el programa Tecnomip, esto significa activar el archivo de calibración previamente guardado para este objetivo del microscopio. Cuando se aplica la función Calibración y se selecciona el archivo deseado, se obtiene la siguiente respuesta:

Este cuadro de diálogo nos informa, que cada píxel de la imagen corresponde a 0.00079 mm, lo que nos da una idea acerca de la precisión que podemos obtener en las medidas.

Una vez calibrada la imagen debemos proceder a segmentar la imagen para diferenciar los objetos, que se quieren medir, del resto o fondo de la imagen. En este caso nódulos de grafito del resto de componentes del acero.

Para esta segmentación podemos utilizar un proceso de binarización de la imagen a partir de dos umbrales de niveles de gris, tal como se indica en la siguiente imagen:

La imagen, que corresponde a una pantalla del programa Tecnomip, con el cuadro de diálogo de la función segmentación por niveles de gris, indica en color verde todos los píxeles que están comprendidos entre los umbrales 0 y 123 de nivel de gris. Por comparación con la imagen original puede verse que estos píxeles son los que corresponden a las inclusiones.

El resultado de la segmentación o binarización de la imagen se observa en la siguiente imagen:

Imagen binarizada. Los objetos de interés aparecen en blanco, mientras que el resto de la imagen aparece en negro. A esta imagen se le a aplicado un proceso de criba para eliminar los objetos menores de 0.0001 mm.

En este estado del proceso, ya puede  saberse cual es el porcentaje del área total ocupada por las inclusiones respecto el área total de la muestra observada. En términos de análisis de imagen esto equivale a establecer el porcentaje entre el número de píxeles marcado en blanco y el número total de píxeles de la imagen. La función de Tecnomip Medida de campo total sirve para calcular esta relación. En este caso el resultado es el siguiente:

Num       Area_Ocup.%        Area_Ocup_mm2
-----------------------------------------------------
1               8.26976                     0.02084

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