一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料無損檢測(cè)，尤其是涉及一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]材料表面裂紋是工程構(gòu)件中常見的缺陷，很多穿透裂紋也可以追溯為由表面裂紋擴(kuò)展而成，對(duì)材料表面裂紋長(zhǎng)度和位置的精確測(cè)量是準(zhǔn)確獲得表面裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)而對(duì)材料或構(gòu)件進(jìn)行壽命評(píng)估的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)問題?，F(xiàn)有對(duì)材料表面裂紋的測(cè)量方法包括直接讀取法、柔度法、電位法和探傷法等。直接讀取法是在光學(xué)顯微鏡下直接讀取材料裂紋的位置和長(zhǎng)度，這種方法簡(jiǎn)單直觀，成本低，但是勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化程度較低。另外幾類測(cè)量方法需要?jiǎng)佑么罅康膬x器儀表設(shè)備，實(shí)現(xiàn)成本較高。另一方面，在材料疲勞測(cè)試中，在不同類型的載荷作用下材料表面裂紋的產(chǎn)生位置和發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，對(duì)裂紋的動(dòng)態(tài)測(cè)量較難實(shí)現(xiàn)。因此，有必要發(fā)展一類低成本易實(shí)現(xiàn)的材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。
[0003]中國(guó)專利CN1076783公開一種光滑圓柱零件表面細(xì)微裂紋的檢測(cè)方法。它利用光線反射原理，按照零件表面光潔程度分別采用片狀光和準(zhǔn)直點(diǎn)光源照射圓柱零件的表面，零件隨著自身轉(zhuǎn)動(dòng)而其表面被掃描一遍，以反射后形成的亮區(qū)內(nèi)光強(qiáng)分布情況作為判斷零件表面有無裂紋的依據(jù)，光電接收器陣列及相應(yīng)電子設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)并控制檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)快速篩選。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法。
[0005]本發(fā)明包括如下步驟:
[0006]I)將材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜粘貼于被測(cè)試材料表面；
[0007]2)用攝像機(jī)對(duì)被測(cè)試材料表面的材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜持續(xù)拍攝并獲取材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面顏色變化圖像；
[0008]3)將攝像機(jī)拍攝照片傳輸至計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面深色和淺色區(qū)域分布；
[0009]4)利用計(jì)算機(jī)獲取材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面圖像淺色區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)，最終對(duì)應(yīng)材料表面裂紋數(shù)量和位置。
[0010]在步驟I)中，所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜設(shè)有陣列排布的矩形氣囊，矩形氣囊由較易破損的聚酯類塑料薄膜構(gòu)成，矩形氣囊內(nèi)部充滿無毒有色氣體；所述無毒有色氣體可采用一氧化二氮等；所述矩形氣囊的大小根據(jù)所需分辨率調(diào)整，優(yōu)選邊長(zhǎng)為10_3米量級(jí)，矩形氣囊一側(cè)粘貼有無色透明聚酯塑料薄片并作為成像側(cè)，矩形氣囊的另一側(cè)設(shè)有無色透明粘膠層并作為粘貼側(cè)；材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的厚度可為10_4米量級(jí)。
[0011]所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的粘貼側(cè)材料具有延展性，同時(shí)能夠敏感地隨著被測(cè)試材料表面的裂紋發(fā)生破裂并讓內(nèi)部無毒有色氣體溢出。
[0012]所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的成像側(cè)無色透明，具有延展性，不易破損。
[0013]本發(fā)明的工作原理為:在材料表面粘貼檢測(cè)貼膜，檢測(cè)貼膜由陣列排布的微小矩形氣囊組成，內(nèi)部充滿無毒有色氣體，組成氣囊的材料無色透明，檢測(cè)貼膜的粘貼側(cè)具有一定延展性，能夠較為敏感地隨被測(cè)試材料表面裂紋的發(fā)生破裂并讓內(nèi)部無毒有色氣體溢出，檢測(cè)貼膜的成像側(cè)無色透明，具有一定延展性，不易破損。在對(duì)被測(cè)試材料做拉伸試驗(yàn)或者疲勞試驗(yàn)過程中，利用攝像機(jī)持續(xù)拍攝檢測(cè)貼膜的成像側(cè)，獲得檢測(cè)貼膜顏色變化圖。當(dāng)被測(cè)試材料表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，裂紋處粘貼的氣囊隨之破裂，內(nèi)部無毒有色氣體泄漏之后，該氣囊在成像圖片里顯示為無色，其余未破損氣囊依然顯示為有色。由于氣囊為陣列排布，通過拍攝獲得的圖像可以判斷無色氣囊出現(xiàn)的位置和出現(xiàn)的數(shù)量，即可相對(duì)應(yīng)地獲得被測(cè)試材料表面裂紋的數(shù)量和位置信息。
【附圖說明】
[0014]圖1為材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜氣囊與成像側(cè)粘接示意圖。
[0016]圖3為貼膜粘貼于被測(cè)試材料表面時(shí)測(cè)試示系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖4為被測(cè)試材料表面產(chǎn)生裂紋時(shí)貼膜成像側(cè)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜實(shí)施例設(shè)有由陣列排布的矩形氣囊1，矩形氣囊I由較易破損的聚酯類塑料薄膜構(gòu)成，矩形氣囊I內(nèi)部充滿無毒有色氣體，例如一氧化二氮。矩形氣囊I的大小根據(jù)所需分辨率調(diào)整，通常情況下矩形氣囊I的邊長(zhǎng)為10_3米量級(jí)，矩形氣囊I 一側(cè)粘貼有無色透明聚酯塑料薄片并作為成像側(cè)2，矩形氣囊的另一側(cè)設(shè)有無色透明粘膠層并作為粘貼側(cè)3。材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的厚度為1(Γ4米量級(jí)。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明首先將陣列排布的矩形氣囊I用無色透明粘膠粘貼于無色透明聚酯塑料薄片上，該側(cè)構(gòu)成貼膜的成像側(cè)2，然后在陣列排布的矩形氣囊另一側(cè)同樣涂抹無色透明粘膠，構(gòu)成貼膜的粘貼側(cè)3，使用時(shí)將粘貼側(cè)3貼于被測(cè)試材料表面。
[0021]如圖3所示，使用時(shí)，材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜粘貼于被測(cè)試材料4表面，攝像機(jī)6正對(duì)粘貼檢測(cè)貼膜處，并且使成像范圍5完全包括檢測(cè)貼膜。通常情況，為了使成像較為準(zhǔn)確，被測(cè)試材料表面需要為平面或者彎曲程度較小的近似平面。
[0022]如圖4所示，在測(cè)量過程中，當(dāng)被測(cè)試材料表面產(chǎn)生裂紋7時(shí)，裂紋所經(jīng)過的氣囊粘貼側(cè)隨之破裂，此時(shí)矩形氣囊內(nèi)部無毒有色氣體溢出。破裂的氣囊9在成像側(cè)顯示為亮色，未破損的氣囊8在成像側(cè)顯示為暗色。攝像頭捕捉到的圖像為明暗相間的像素塊，對(duì)于貼膜整體，計(jì)算機(jī)設(shè)置貼膜由i和j兩個(gè)方向的像素塊構(gòu)成，每一個(gè)像素塊由(i，j)坐標(biāo)定位。通過計(jì)算機(jī)后期處理，攝像頭捕捉到的圖像中，亮色像素塊對(duì)應(yīng)材料表面裂紋處，亮色塊像素i方向和j方向坐標(biāo)即為裂紋所處位置，暗色塊像素代表被測(cè)試材料表面未產(chǎn)生裂紋，由此，最終確定被測(cè)試材料表面裂紋位置和數(shù)量。
[0023]檢測(cè)時(shí)，具體步驟如下:(I)將材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜粘貼于被測(cè)試材料表面；(2)用攝像機(jī)對(duì)測(cè)試貼膜持續(xù)拍攝并獲取貼膜表面顏色變化圖像；(3)將攝像機(jī)拍攝照片傳輸至計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別貼膜表面深色和淺色區(qū)域分布；(4)利用計(jì)算機(jī)獲取貼膜表面圖像淺色區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)，最終對(duì)應(yīng)材料表面裂紋數(shù)量和位置。
[0024]本發(fā)明利用陣列排布、內(nèi)裝有無毒有色氣體的微小矩形氣囊所組成的一種貼膜開展檢測(cè)。裂紋檢測(cè)時(shí)首先將貼膜粘貼于材料表面，微型氣囊在材料表面產(chǎn)生裂紋相應(yīng)位置跟隨材料一起破裂，無毒有色氣體隨之泄漏，在裂紋處貼膜表面顯示為無色，未破裂位置顯示為有色，最終，通過攝像頭捕獲貼膜有色與無色位置即可判斷材料表面裂紋位置和數(shù)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜粘貼于被測(cè)試材料表面； 2)用攝像機(jī)對(duì)被測(cè)試材料表面的材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜持續(xù)拍攝并獲取材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面顏色變化圖像； 3)將攝像機(jī)拍攝照片傳輸至計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面深色和淺色區(qū)域分布； 4)利用計(jì)算機(jī)獲取材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面圖像淺色區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)，最終對(duì)應(yīng)材料表面裂紋數(shù)量和位置。
2.如權(quán)利要求1所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于在步驟I)中，所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜設(shè)有陣列排布的矩形氣囊，矩形氣囊由較易破損的聚酯類塑料薄膜構(gòu)成，矩形氣囊內(nèi)部充滿無毒有色氣體。
3.如權(quán)利要求2所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于所述無毒有色氣體采用一氧化二氮。
4.如權(quán)利要求2所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于所述矩形氣囊的邊長(zhǎng)為10_3米量級(jí)。
5.如權(quán)利要求2所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于所述矩形氣囊一側(cè)粘貼有無色透明聚酯塑料薄片并作為成像側(cè)，矩形氣囊的另一側(cè)設(shè)有無色透明粘膠層并作為粘貼側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的厚度為10_4米量級(jí)。
7.如權(quán)利要求1所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的粘貼側(cè)材料具有延展性，能隨著被測(cè)試材料表面的裂紋發(fā)生破裂并讓內(nèi)部無毒有色氣體溢出。
8.如權(quán)利要求1所述一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，其特征在于所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜的成像側(cè)無色透明，具有延展性，不易破損。
【專利摘要】一種材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)方法，涉及材料無損檢測(cè)。將材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜粘貼于被測(cè)試材料表面；用攝像機(jī)對(duì)被測(cè)試材料表面的材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜持續(xù)拍攝并獲取材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面顏色變化圖像；將攝像機(jī)拍攝照片傳輸至計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面深色和淺色區(qū)域分布；利用計(jì)算機(jī)獲取材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜表面圖像淺色區(qū)域點(diǎn)坐標(biāo)，最終對(duì)應(yīng)材料表面裂紋數(shù)量和位置。所述材料表面裂紋數(shù)量和位置檢測(cè)貼膜設(shè)有陣列排布的矩形氣囊，所述矩形氣囊由無色透明材料制成，矩形氣囊內(nèi)部充滿無毒有色氣體。
【IPC分類】G01N21-88
【公開號(hào)】CN104849281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510262972
【發(fā)明人】滕健, 歐陽(yáng)智賢, 潘成劍, 尤延鋮
【申請(qǐng)人】廈門大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日