[發(fā)明專利]一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統(tǒng)和裂紋識別方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210121606.5
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114486510A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱大巍;李杰;張呈波;崔修斌;張部聲;朱正邦;寧薇薇;劉福江;陳伯巍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津航天瑞萊科技有限公司;北京強度環(huán)境研究所
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N21/88
• 代理公司: 天津市鴻圖專利代理事務所(普通合伙) 12254
• 代理人: 牛紅梅

1.一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括括電子顯微鏡、數(shù)據(jù)采集卡、計算機、三軸電移臺、控制器，所述的電子顯微鏡與數(shù)據(jù)采集卡通過信號線連接，所述的數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接，所述的電子顯微鏡安裝在三軸電移臺上，所述的三軸電移臺與控制器連接，所述的控制器與計算機連接，計算機通過數(shù)據(jù)采集卡控制電子顯微鏡進行圖片拍攝，計算機通過三軸電移臺設(shè)定電子顯微鏡運動路徑，實現(xiàn)電子顯微鏡三自由度運動，計算機通過三軸電移臺控制電子顯微鏡實現(xiàn)高精度定位，電子顯微鏡可獲取不同時刻同一位置的重復圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統(tǒng)，其特征在于：還包括有作動器、載荷傳感器、載荷控制器，所述的作動器與載荷傳感器連接，所述的載荷傳感器與載荷控制器連接，所述的載荷控制器與計算機連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的電子顯微鏡鏡頭上布置有圓形高亮光源。

4.一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統(tǒng)的裂紋識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將三軸電移臺放置在試驗件前，安裝電子顯微鏡并調(diào)整電子顯微鏡鏡頭至合適距離；

步驟2、根據(jù)電子顯微鏡視場，確定電子顯微鏡拍照停留位置，然后設(shè)置三軸電移臺移動路徑，確保電子顯微鏡通過該路徑移動時可以完整觀察到試驗件上關(guān)心區(qū)域，并能拍攝出清晰圖片；

步驟3、疲勞試驗前啟動電子顯微鏡和三軸電移臺對試驗件上關(guān)心區(qū)域表面進行掃描拍照，每個停留位置拍攝一張圖片，作為試驗件原始圖片并保存到計算機中；

步驟4、對試驗件原始圖片進行灰度化處理，并計算原始圖像灰度均方根和標準差，獲得圖像標準差和均方根的比值；

步驟5、以原始圖片均方根與3倍標準差之和為閾值進行原始圖片的二值化處理，獲得原始圖片二值化結(jié)果，然后進行反色處理；

步驟6、對步驟5獲得的圖片進行連通區(qū)域面積計算，獲得連通區(qū)域面積最大值；

步驟7、在緊貼試驗件表面放置標定板，對電子顯微鏡圖片測量長度進行標定，獲得圖片長度和實際長度的換算值；

步驟8、試驗期間按照設(shè)定的時間節(jié)點啟動電子顯微鏡和三軸電移臺按照設(shè)定的路徑對試驗件關(guān)心區(qū)域表面進行拍照，每個位置拍攝1秒，獲得60張照片，作為試驗狀態(tài)圖片并保存；

步驟9、對試驗狀態(tài)圖片進行灰度化處理，并計算灰度化后試驗圖片的均方根和標準差，獲得灰度圖像的標準差和均方根比值；

步驟10、對比原始圖片和所有試驗圖片的標準差與均方根比值，若兩者的差異在30％以上，則認為該位置出現(xiàn)裂紋，進入步驟11；若兩者的差異小于30％，則認為該位置沒有裂紋，進入步驟8繼續(xù)檢測裂紋；

步驟11、選擇步驟10中與原始圖片標準差與均方根比值差異最大試驗圖片中進行裂紋位置識別。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統(tǒng)的裂紋識別方法，其特征在于，還包括下面的步驟：

步驟12、對步驟11中選擇的進行圖像二值化處理，二值化閾值為原始圖像均方根值與選擇的試驗狀態(tài)圖片3倍標準差之和，然后進行反色處理；

步驟13、根據(jù)步驟6獲得的聯(lián)通區(qū)域面積最大值，除去步驟12獲得的處理后試驗狀態(tài)圖像中小于該面積的連通區(qū)域，剩余裂紋特征；

步驟14、對步驟13獲得的裂紋二值化圖像進行裂紋占據(jù)的像素寬度和像素長度，并用矩形對識別出的裂紋進行標識，然后使用步驟7獲得的換算值獲得實際裂紋長度與寬度；

步驟15、輸出步驟14中識別出的裂紋寬度、裂紋長度以及對應的停留位置，即獲得裂紋特征。