[發(fā)明專利]一種飛機蒙皮表面狀態(tài)物理特征的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010056102.0
• 申請日: 2020-01-18
• 公開（公告）號: CN111256594B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾向榮;劉衍;龍鑫;周典樂;孫博良;鐘志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 長沙大珂知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發(fā)明提供了一種飛機蒙皮表面狀態(tài)物理特征的測量方法，包括以下步驟:首先采用圖像采集系統(tǒng)來采集監(jiān)測對象表面裂紋圖像；圖像灰度化，運用矩陣表示數(shù)字圖像；采用空間域濾波器、銳化濾波器或者中值濾波器中一種或多種對裂紋圖像進行濾波處理以增強圖像；基于獲得的增強圖像采用改進區(qū)域生成方法進行圖像二值化；采用多次膨脹和腐蝕運算來對二值化圖像的裂紋區(qū)域、輪廓邊緣進行修正；采用細化操作方法來尋找圖像的骨架，用所述骨架來取代原有圖像，以及采用裂紋邊界提取來提取裂紋的邊界輪廓；最后基于所述提取裂紋骨架計算裂紋的長度以及基于所述提取裂紋輪廓計算裂紋寬度。本發(fā)明提供了一種精度更高的裂紋長度和寬度識別和檢測方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種飛機蒙皮表面狀態(tài)物理特征測量的方法，尤其涉及一種利用裂紋骨架計算裂紋長度，利用裂紋輪廓計算裂紋寬度的裂紋識別和檢測技術(shù)。

背景技術(shù)

因交變載荷引起的疲勞破壞事故占機械結(jié)構(gòu)失效總數(shù)的95％。疲勞成為了導(dǎo)致設(shè)施失效的主要原因，而疲勞破壞又主要是由疲勞裂紋引起的。所謂疲勞裂紋破壞，是指在反復(fù)變應(yīng)力作用下，裂紋的表面周期性地壓緊和分開，使裂紋擴展，當(dāng)裂紋發(fā)展到一定程度后，余下的截面不能滿足靜強度要求而發(fā)生的突然性失效。對設(shè)施表面的疲勞裂紋開展監(jiān)測與識別，是設(shè)施維護管理中很重要的一個內(nèi)容。

飛機蒙皮隨著使用時間的增加，表面會逐漸產(chǎn)生微觀的疲勞裂紋，若此時未能及時維護，這些微觀裂紋就可能擴展為宏觀裂紋，而當(dāng)宏觀裂紋擴展到一定閾值時，設(shè)施就會突然性失穩(wěn)，造成不可想象的破壞性后果。即便在設(shè)施最終被破壞之前，飛機蒙皮的性能也會隨著裂紋的不斷擴展而逐漸退化，設(shè)施的效率及工作能力也會受其影響而降低。所以，加強對飛機蒙皮表面裂紋的監(jiān)測和識別，開展疲勞裂紋擴展規(guī)律的研究，可以幫助降低飛機蒙皮的疲勞破壞。

開展對設(shè)施表面疲勞裂紋的精確測量，是準(zhǔn)確獲得表面裂紋擴展速率的基礎(chǔ)，也是對設(shè)施進行剩余壽命評估和開展維護管理的關(guān)鍵問題。所以，對疲勞裂紋監(jiān)測與識別的研究一直是一個熱點問題，各類專家學(xué)者提出了眾多裂紋測量方法。

最初，由于實驗設(shè)施和技術(shù)水平較低，只能采取最簡單的離位監(jiān)測方法，即疲勞試驗和裂紋檢測是在分離狀態(tài)下進行的。每循環(huán)一定周期,將試樣從試驗機上卸下，再利用測量工具對裂紋進行讀數(shù)。此方法需要停機中斷試驗，頻繁裝卸試樣，費時且勞動強度大；卸載后裂紋閉合，使得裂紋尖端在顯微鏡下不易準(zhǔn)確測量。

由于離位檢測方法有眾多弊端，研究人員開始把研究重點轉(zhuǎn)向在位檢測，即疲勞試驗與裂紋監(jiān)測在同一系統(tǒng)內(nèi)同步進行。這類裂紋檢測方法近幾十年來發(fā)展迅速，電位法、超聲法、磁粉法、滲透法、聲發(fā)射法等在工程實踐中被經(jīng)常運用。

表面疲勞裂紋嚴(yán)重影響了飛機蒙皮的性能，給設(shè)施帶來了危害。裂紋的特征值在一定程度上能反應(yīng)出被監(jiān)測設(shè)施的某些特征。及時監(jiān)測疲勞裂紋狀態(tài)，識別設(shè)施表面疲勞裂紋的特征值，能夠幫助評估設(shè)施的可靠性，為預(yù)測設(shè)施剩余壽命打下基礎(chǔ)，以此需要一種能夠更準(zhǔn)確的識別設(shè)施表面疲勞裂紋的特征值的方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種飛機蒙皮表面狀態(tài)物理特征測量的方法，更準(zhǔn)確的識別設(shè)施表面疲勞裂紋的長度特征值和寬度特征值。

基于上述目的，本發(fā)明提供的一種飛機蒙皮表面狀態(tài)物理特征測量的方法，包括以下步驟：

步驟S1，采用圖像采集系統(tǒng)來采集監(jiān)測對象表面裂紋圖像；

步驟S2，圖像灰度化，將所述監(jiān)測對象表面裂紋圖像從光信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，運用矩陣表示數(shù)字圖像，以二維數(shù)組的形式來存儲圖像數(shù)據(jù)，二維圖像的行坐標(biāo)取值對應(yīng)圖像的高值，二維數(shù)組的列坐標(biāo)取值對應(yīng)圖像的寬值，數(shù)組中元素則與圖像中的像素值對應(yīng)，其取值就是像素的灰度；

步驟S3，采用空間域濾波器、銳化濾波器或者中值濾波器中一種或多種對裂紋圖像進行濾波處理以增強圖像；

步驟S4，采用改進區(qū)域生成方法進行圖像二值化；