[發明專利]一種金屬板材沖壓接頭力學性能試驗裂紋自動識別方法

有效

• 申請號: 201310565380.9
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103593668B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 曾凱;何曉聰;鄧成江;楊慧艷;周森;邢保英;許競楠;劉恩;王玉琦;丁燕芳
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及一種材料力學性能試驗裂紋檢測的方法，特別涉及一種金屬板材沖壓接頭力學性能試驗裂紋自動識別的方法。?

背景技術

沖壓連接是借助專用設備和沖壓連接模具對金屬板件實施冷擠壓變形，實現兩層或多層金屬板件的連接。沖壓接頭的力學性能測試是保證構件質量評價分析的重要試驗程序之一，特別地，對于沖壓接頭裂紋的檢測分析更是測試程序中重要的環節。通常，沖壓接頭裂紋的檢測分析是將沖壓接頭安裝于力學性能試驗機上，如，各種材料疲勞試驗機，萬能疲勞試驗機等等。沖壓接頭力學加載過程中裂紋的出現通常需要人工肉眼直接判斷，然而，由于試件早期裂紋尺寸較小，肉眼很難進行判斷，無法準確即時判斷出沖壓接頭裂紋的形成，也不能對整個裂紋擴展的形態特征進行記錄，無法將沖壓試件受載過程中力-位移曲線與裂紋形態和變化過程對應。雖然材料力學性能試驗過程中裂紋的檢測可以選用試驗通用的引申計或應變片來獲取裂紋擴展的相關信息，但是，當試件受載過程中出現較大尺寸的裂紋，或者，當循環載荷次數較大時，會造成引申計、應變片的損害。?

經研究發現，沖壓接頭受載情況下，裂紋出現前后圖像局部灰度值會有突變。裂紋出現前圖像整體灰度值變化不大，當裂紋出現時，圖像裂紋區相比其它區域灰度值明顯降低，因此，可以利用沖壓接頭裂紋出現前后圖像裂紋區灰度值突變這一特征進行裂紋的自動識別。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是實現金屬板材沖壓接頭力學性能試驗裂紋的自動識別，提出一種基于圖像分析處理的沖壓接頭裂紋自動識別方法。?

本發明的技術方案是：一種金屬板材沖壓接頭力學性能試驗裂紋自動識別方法，包括以下步驟：?

步驟一：沖壓接頭試件的制備；

加工長為100~200?mm、寬為30~80?mm、厚為1~5?mm的兩塊大小相同的金屬板材，沿所述兩塊板長方向搭接，搭接尺寸為20~50?mm且保證板材通過寬方向的中心線對齊，利用沖壓連接設備在所述兩塊金屬板材間形成沖壓接頭；利用電火花線切割設備沿沖壓接頭長方向的兩邊且通過沖壓接頭中心軸做縱向剖切，去除沖壓接頭兩邊的剖切材料，保留剖切后的沖壓接頭的中間材料，并對剖切后的沖壓接頭的剖切面進行打磨和清洗，作為力學性能試驗的沖壓接頭試件；

步驟二：沖壓接頭試件的安裝；

將步驟一中提及的沖壓接頭試件長方向的兩端裝夾于材料力學性能試驗機上；

步驟三：圖像采集系統的安裝；

將電子顯微鏡與計算機相連，并將所述電子顯微鏡的鏡頭對準沖壓接頭裂紋待識別區；

步驟四：沖壓接頭試件的力學性能試驗；

對沖壓試件加載一定大小的載荷力；

步驟五：圖像采集系統連續采集裂紋待識別區的圖像；

步驟六：將步驟五提及的實時監測圖像發送至計算機圖像分析處理系統，進行裂紋形態的自動識別，

所述步驟六中的裂紋形態的自動識別包括如下步驟：

步驟A：對實時采集到的單幅圖像進行圖像格式轉換，將原始圖像轉換為灰度圖；

步驟B：在轉換后的灰度圖上，沿著垂直于沖壓接頭拉伸過程中的開裂方向取m條路徑，m為奇數，其數值需大于等于3，并提取各條路徑上圖像像素值，得到m條路徑上的圖像像素值序列f_i(x_j)，其中i表示所選取的路徑號，j代表著沿路徑方向的像素序列號；

步驟C：設定所述沖壓接頭形成裂紋時對應的圖像像素灰度閾值為a，a為整數；

步驟D：對路徑上的圖像像素值序列f_i(x_j)進行像素點灰度閾值分割，即：

若圖像像素值f_i(x_j)≥a，則，將圖像像素值f_i(x_j)設定為所述圖像灰度值范圍內的最大值；

若f_i(x_j)<a，則，保持圖像像素值f_i(x_j)數值不變；

步驟E：分別統計所述m條路徑中各單條路徑中的圖像像素值f_i(x_j)＜a的個數N_i；

步驟F：設定識別裂紋出現的像素點個數的閾值為b，b為整數，并分別判斷各條路徑中裂紋出現的邏輯值P_i，其中i表示所取的路徑號，判斷規則為：