[發明專利]一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統和裂紋識別方法

在審

• 申請號: 202210121606.5
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114486510A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）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）人: 天津航天瑞萊科技有限公司;北京強度環境研究所
• 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

一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統和裂紋識別方法，檢測系統包括括電子顯微鏡、數據采集卡、計算機、三軸電移臺、控制器，電子顯微鏡與數據采集卡通過信號線連接，數據采集卡與計算機連接，電子顯微鏡安裝在三軸電移臺上，三軸電移臺與控制器連接，控制器與計算機連接；識別方法先根據電子顯微鏡視場設置電移臺移動路徑確進行定點拍攝圖像，然后根據電子顯微鏡在各個位置所拍攝圖像的統計參數判斷是否存在裂紋，之后再利用圖像識別技術，識別裂紋特征。能夠保證快速有效的完成準靜態載疲勞試驗中疲勞裂紋的實時檢測和裂紋識別，保證在試驗過程中及時發現裂紋，提高檢測效率。

技術領域

本發明涉及一種檢測系統，更具體的說涉及一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統和裂紋識別方法，屬于準靜載疲勞試驗技術領域。

背景技術

靜載疲勞試驗是使試驗件在設定低頻周期變化載荷下產生疲勞裂紋來研究試驗件疲勞斷裂特性的一種測試方式。非標準試驗件的靜力疲勞試驗針對結構組件，更能代表實際使用狀態，因此非標試驗件的靜力疲勞試驗常用于進行設計方案驗證。

目前，裂紋的檢測方法主要有柔度法、電位法、聲發射方法、電子顯微鏡觀察方法和光纖傳感器檢測等方法。對于沒有預制裂紋的非標準試驗件，出現裂紋的位置具有較大的分散性，出現裂紋可能不止一條，需要檢測的試驗件面積較大。而采用常規方法檢測非標試驗件的裂紋，需要人工操作調整，勞動強度大，花費時間長，并且難以在試驗過程中實時檢測試驗件裂紋。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的上述問題，提供一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統和裂紋識別方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統，包括括電子顯微鏡、數據采集卡、計算機、三軸電移臺、控制器，所述的電子顯微鏡與數據采集卡通過信號線連接，所述的數據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，計算機通過數據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定電子顯微鏡運動路徑，實現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。

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。

所述的電子顯微鏡鏡頭上布置有圓形高亮光源。

一種多部位靜載疲勞裂紋實時檢測系統的裂紋識別方法，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整電子顯微鏡鏡頭至合適距離；步驟2、根據電子顯微鏡視場，確定電子顯微鏡拍照停留位置，然后設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心區域，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心區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域面積計算，獲得連通區域面積最大值；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、試驗期間按照設定的時間節點啟動電子顯微鏡和三軸電移臺按照設定的路徑對試驗件關心區域表面進行拍照，每個位置拍攝1秒，獲得60張照片，作為試驗狀態圖片并保存；步驟9、對試驗狀態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。