[发明专利]一种烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法

说明书

本发明公开了一种烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法，所述烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法包括：S1：透过烧蚀火焰，采集烧蚀层复合材料在燃烧状态下的变形图像；S2：利用图像相关法对采集到的所述变形图像进行处理，得到所述变形图像的变形量；S3：将所述变形量作为所述烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法的测量结果输出。本发明所提供的一种烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法，能够解决现有的测量方法由于高温导致变形图像测量稳定性和精度较低的问题。

技术领域

本发明涉及材料测量技术领域，具体涉及一种烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法。

背景技术

烧蚀层复合材料的连续热-力耦合变形是指烧蚀层复合材料由室温条件逐渐加热至2000℃以上过程中同时施加外部载荷，研究烧蚀层材料在热-力耦合过程中的力学特性及损伤机理，是目前力学、航空、航天、材料等学科研究所关注的热点。当航天飞行器(导弹、火箭、飞船等)以高超音速冲出大气和返回地面(再入)时，在热流作用下，烧蚀层材料本身能发生分解、熔化、蒸发、升华等多种吸热的物理化学变化，借助材料自身质量消耗带走大量热量，从而阻止热传导到材料的内部结构中。在航空航天、国防军工等领域内，烧蚀层复合材料往往在飞行过程中位于高超声速飞行器、弹道导弹等飞行器的最前端，这就对烧蚀层复合材料的烧蚀性能和高温承载性能提出了很高的要求。

针对烧蚀层复合材料的连续热力耦合变形测试问题，主要存在散斑制备、散斑图像采集及特征弱相关两大问题。现有的高温接触式测量手段存在热膨胀系数相差过大、高温动态载荷下附着力不足等问题，并且单点测量无法获得应变场信息。数字图像技术结合机器视觉、工业近景摄影测量等技术可以实现对被测物体的非接触测量，通过对变形过程中的被测物体图像的解析，可以准确测量被测物体的位移变形和应变变形，是未来高温测量的一个重要发展方向，但是在高温变形测量中，数字图像相关技术面临更为复杂的变形测量环境，现有的高温散斑测量方法仍存在不足，在连续加热过程中，当烧蚀层复合材料在空气环境中会发生燃烧，导致散斑纹理相关性退化，从而导致高温热力耦合变形测量无法顺利进行。同时，高温环境所引起的光折射等问题导致了图像相关匹配的稳定性和精度的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法，以解决现有的测量方法由于高温导致变形图像测量稳定性和精度较低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法，所述烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法包括：

S1：透过烧蚀火焰，采集烧蚀层复合材料在燃烧状态下的变形图像；

S2：利用图像相关法对采集到的所述变形图像进行处理，得到所述变形图像的变形量；

S3：将所述变形量作为所述烧蚀层复合材料的高温变形图像的测量方法的测量结果输出。

可选择地，所述步骤S1中，利用蓝色光源采集烧蚀层复合材料在燃烧状态下的变形图像；所述蓝色光源包括LED蓝灯和450nm滤光片。

可选择地，所述步骤S2中，所述图像相关法包括：

S21：分割所述变形图像和参考图像，得到参考特征图像和多张特征图像，其中，所述参考图像为所述烧蚀层复合材料在燃烧之前的图像，且多张所述特征图像包括全区域图像和多个子区域图像，所述参考特征图像包括参考全区域图像和多个参考子区域图像；

S22：利用高斯核函数获取每张所述特征图像中关键点的初始位置以及所述参考特征图像中关键点的初始位置；

S23：根据所述初始位置，利用卷积网络，得到每个所述关键点的最终位置；

S24：获取所有所述关键点周围的梯度值；