[发明专利]一种疲劳测试裂纹监测方法及装置

权利要求书

1.一种疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立裂纹评估信息库，包括材料力学特性、特定材料危险裂纹形态、常见工件危险位置；

采集待测构件的初始图像以及待测构件在承受疲劳载荷过程中的监测图像；

对所有图像进行图像分割，将构件从图像中提取出来，然后进行二值化处理；

将监测图像与初始图像进行对比，判断图像是否异常；若异常，则找出异常区域，对该异常进行形态学分析，判断其是否为裂纹；若为裂纹，则由裂纹上各点的像素坐标得到其三维坐标，然后获取裂纹的长度、数量、位置和形态；

根据材料力学特性求取裂纹失效长度判别阈值，判断裂纹长度是否大于该阈值：若裂纹长度大于该阈值，则判定为危险1级；若否，则判断裂纹的数量、位置和形态是否满足以下条件之一：a、裂纹数量超过数量预设阈值；b、裂纹位置位于构件较为危险的位置，包括几何尺寸变化较大处、应力集中处和对可靠性要求较高处；c、裂纹形态属于该种材料的危险裂纹形态；若满足则判定为危险1级；若否，则判定为危险2级。

2.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，裂纹评估信息库为交互型，根据需要对裂纹评估信息库中的信息进行修改、调用和增减。

3.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，利用相机阵列采集待测构件的图像。

4.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，利用相机标定法获取相机内外参数，进而利用三角测量原理由裂纹上各点的像素坐标得到其三维坐标。

5.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，在进行图像分割前，对图像进行图像增强，图像增强的方法为同态滤波增强。

6.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，采用边缘检测的方法对图像进行分割。

7.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，对异常区域进行形态学分析具体包括步骤：

计算异常区域的周长C和面积S，求取区域圆形度R＝4ΠS/C²；

将面积S和圆形度R分别与面积和圆形度预设阈值进行比较，判断异常区域是否为裂纹。

8.根据权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法，其特征在于，裂纹失效长度判别阈值a的计算公式为：

式中，G为能量释放率，γ_p为材料表面能。

9.一种用于实现权利要求1所述的疲劳测试裂纹监测方法的疲劳测试裂纹监测装置，其特征在于，该装置包括加载系统、视觉测量系统和中央处理系统；

加载系统，用于对构件施加疲劳载荷；

视觉测量系统，用于采集待测构件的初始图像以及待测构件在承受疲劳载荷过程中的监测图像；

中央处理系统包括裂纹评估信息库、图像处理模块和控制模块；其中，裂纹评估信息库，用于存储裂纹评估所需信息；图像处理模块，用于对采集的图像进行裂纹检测，以及根据裂纹评估信息库中的信息对裂纹进行评估，并将结果传输给控制模块；控制模块，用于控制加载系统、视觉测量系统和图像处理模块的运行。

10.根据权利要求9所述的疲劳测试裂纹监测装置，其特征在于，视觉测量系统还包括照明模块，用于给视觉测量模块提供照明。