[發(fā)明專利]一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011032282.5
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112215810B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 陳志文;盧文麗;劉俐
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/155;G06T7/62;G06T7/80;G01N3/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立裂紋評估信息庫，包括材料力學特性、特定材料危險裂紋形態(tài)、常見工件危險位置；

采集待測構(gòu)件的初始圖像以及待測構(gòu)件在承受疲勞載荷過程中的監(jiān)測圖像；

對所有圖像進行圖像分割，將構(gòu)件從圖像中提取出來，然后進行二值化處理；

將監(jiān)測圖像與初始圖像進行對比，判斷圖像是否異常；若異常，則找出異常區(qū)域，對該異常進行形態(tài)學分析，判斷其是否為裂紋；若為裂紋，則由裂紋上各點的像素坐標得到其三維坐標，然后獲取裂紋的長度、數(shù)量、位置和形態(tài)；

根據(jù)材料力學特性求取裂紋失效長度判別閾值，判斷裂紋長度是否大于該閾值：若裂紋長度大于該閾值，則判定為危險1級；若否，則判斷裂紋的數(shù)量、位置和形態(tài)是否滿足以下條件之一：a、裂紋數(shù)量超過數(shù)量預設閾值；b、裂紋位置位于構(gòu)件較為危險的位置，包括幾何尺寸變化較大處、應力集中處和對可靠性要求較高處；c、裂紋形態(tài)屬于該種材料的危險裂紋形態(tài)；若滿足則判定為危險1級；若否，則判定為危險2級。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，裂紋評估信息庫為交互型，根據(jù)需要對裂紋評估信息庫中的信息進行修改、調(diào)用和增減。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，利用相機陣列采集待測構(gòu)件的圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，利用相機標定法獲取相機內(nèi)外參數(shù)，進而利用三角測量原理由裂紋上各點的像素坐標得到其三維坐標。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，在進行圖像分割前，對圖像進行圖像增強，圖像增強的方法為同態(tài)濾波增強。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，采用邊緣檢測的方法對圖像進行分割。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，對異常區(qū)域進行形態(tài)學分析具體包括步驟：

計算異常區(qū)域的周長C和面積S，求取區(qū)域圓形度R＝4ΠS/C²；

將面積S和圓形度R分別與面積和圓形度預設閾值進行比較，判斷異常區(qū)域是否為裂紋。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，裂紋失效長度判別閾值a的計算公式為：

式中，G為能量釋放率，γ_p為材料表面能。

9.一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測方法的疲勞測試裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括加載系統(tǒng)、視覺測量系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)；

加載系統(tǒng)，用于對構(gòu)件施加疲勞載荷；

視覺測量系統(tǒng)，用于采集待測構(gòu)件的初始圖像以及待測構(gòu)件在承受疲勞載荷過程中的監(jiān)測圖像；

中央處理系統(tǒng)包括裂紋評估信息庫、圖像處理模塊和控制模塊；其中，裂紋評估信息庫，用于存儲裂紋評估所需信息；圖像處理模塊，用于對采集的圖像進行裂紋檢測，以及根據(jù)裂紋評估信息庫中的信息對裂紋進行評估，并將結(jié)果傳輸給控制模塊；控制模塊，用于控制加載系統(tǒng)、視覺測量系統(tǒng)和圖像處理模塊的運行。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的疲勞測試裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于，視覺測量系統(tǒng)還包括照明模塊，用于給視覺測量模塊提供照明。