[发明专利]一种金属板材冲压接头力学性能试验裂纹自动识别方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种材料力学性能试验裂纹检测的方法，特别涉及一种金属板材冲压接头力学性能试验裂纹自动识别的方法。 

背景技术

冲压连接是借助专用设备和冲压连接模具对金属板件实施冷挤压变形，实现两层或多层金属板件的连接。冲压接头的力学性能测试是保证构件质量评价分析的重要试验程序之一，特别地，对于冲压接头裂纹的检测分析更是测试程序中重要的环节。通常，冲压接头裂纹的检测分析是将冲压接头安装于力学性能试验机上，如，各种材料疲劳试验机，万能疲劳试验机等等。冲压接头力学加载过程中裂纹的出现通常需要人工肉眼直接判断，然而，由于试件早期裂纹尺寸较小，肉眼很难进行判断，无法准确即时判断出冲压接头裂纹的形成，也不能对整个裂纹扩展的形态特征进行记录，无法将冲压试件受载过程中力-位移曲线与裂纹形态和变化过程对应。虽然材料力学性能试验过程中裂纹的检测可以选用试验通用的引申计或应变片来获取裂纹扩展的相关信息，但是，当试件受载过程中出现较大尺寸的裂纹，或者，当循环载荷次数较大时，会造成引申计、应变片的损害。 

经研究发现，冲压接头受载情况下，裂纹出现前后图像局部灰度值会有突变。裂纹出现前图像整体灰度值变化不大，当裂纹出现时，图像裂纹区相比其它区域灰度值明显降低，因此，可以利用冲压接头裂纹出现前后图像裂纹区灰度值突变这一特征进行裂纹的自动识别。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是实现金属板材冲压接头力学性能试验裂纹的自动识别，提出一种基于图像分析处理的冲压接头裂纹自动识别方法。 

本发明的技术方案是：一种金属板材冲压接头力学性能试验裂纹自动识别方法，包括以下步骤： 

步骤一：冲压接头试件的制备；

加工长为100~200 mm、宽为30~80 mm、厚为1~5 mm的两块大小相同的金属板材，沿所述两块板长方向搭接，搭接尺寸为20~50 mm且保证板材通过宽方向的中心线对齐，利用冲压连接设备在所述两块金属板材间形成冲压接头；利用电火花线切割设备沿冲压接头长方向的两边且通过冲压接头中心轴做纵向剖切，去除冲压接头两边的剖切材料，保留剖切后的冲压接头的中间材料，并对剖切后的冲压接头的剖切面进行打磨和清洗，作为力学性能试验的冲压接头试件；

步骤二：冲压接头试件的安装；

将步骤一中提及的冲压接头试件长方向的两端装夹于材料力学性能试验机上；

步骤三：图像采集系统的安装；

将电子显微镜与计算机相连，并将所述电子显微镜的镜头对准冲压接头裂纹待识别区；

步骤四：冲压接头试件的力学性能试验；

对冲压试件加载一定大小的载荷力；

步骤五：图像采集系统连续采集裂纹待识别区的图像；

步骤六：将步骤五提及的实时监测图像发送至计算机图像分析处理系统，进行裂纹形态的自动识别，

所述步骤六中的裂纹形态的自动识别包括如下步骤：

步骤A：对实时采集到的单幅图像进行图像格式转换，将原始图像转换为灰度图；

步骤B：在转换后的灰度图上，沿着垂直于冲压接头拉伸过程中的开裂方向取m条路径，m为奇数，其数值需大于等于3，并提取各条路径上图像像素值，得到m条路径上的图像像素值序列f_i(x_j)，其中i表示所选取的路径号，j代表着沿路径方向的像素序列号；

步骤C：设定所述冲压接头形成裂纹时对应的图像像素灰度阈值为a，a为整数；

步骤D：对路径上的图像像素值序列f_i(x_j)进行像素点灰度阈值分割，即：

若图像像素值f_i(x_j)≥a，则，将图像像素值f_i(x_j)设定为所述图像灰度值范围内的最大值；

若f_i(x_j)<a，则，保持图像像素值f_i(x_j)数值不变；

步骤E：分别统计所述m条路径中各单条路径中的图像像素值f_i(x_j)＜a的个数N_i；

步骤F：设定识别裂纹出现的像素点个数的阈值为b，b为整数，并分别判断各条路径中裂纹出现的逻辑值P_i，其中i表示所取的路径号，判断规则为：