[发明专利]一种多部位静载疲劳裂纹实时检测系统和裂纹识别方法

说明书

一种多部位静载疲劳裂纹实时检测系统和裂纹识别方法，检测系统包括括电子显微镜、数据采集卡、计算机、三轴电移台、控制器，电子显微镜与数据采集卡通过信号线连接，数据采集卡与计算机连接，电子显微镜安装在三轴电移台上，三轴电移台与控制器连接，控制器与计算机连接；识别方法先根据电子显微镜视场设置电移台移动路径确进行定点拍摄图像，然后根据电子显微镜在各个位置所拍摄图像的统计参数判断是否存在裂纹，之后再利用图像识别技术，识别裂纹特征。能够保证快速有效的完成准静态载疲劳试验中疲劳裂纹的实时检测和裂纹识别，保证在试验过程中及时发现裂纹，提高检测效率。

技术领域

本发明涉及一种检测系统，更具体的说涉及一种多部位静载疲劳裂纹实时检测系统和裂纹识别方法，属于准静载疲劳试验技术领域。

背景技术

静载疲劳试验是使试验件在设定低频周期变化载荷下产生疲劳裂纹来研究试验件疲劳断裂特性的一种测试方式。非标准试验件的静力疲劳试验针对结构组件，更能代表实际使用状态，因此非标试验件的静力疲劳试验常用于进行设计方案验证。

目前，裂纹的检测方法主要有柔度法、电位法、声发射方法、电子显微镜观察方法和光纤传感器检测等方法。对于没有预制裂纹的非标准试验件，出现裂纹的位置具有较大的分散性，出现裂纹可能不止一条，需要检测的试验件面积较大。而采用常规方法检测非标试验件的裂纹，需要人工操作调整，劳动强度大，花费时间长，并且难以在试验过程中实时检测试验件裂纹。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供一种多部位静载疲劳裂纹实时检测系统和裂纹识别方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种多部位静载疲劳裂纹实时检测系统，包括括电子显微镜、数据采集卡、计算机、三轴电移台、控制器，所述的电子显微镜与数据采集卡通过信号线连接，所述的数据采集卡与计算机连接，所述的电子显微镜安装在三轴电移台上，所述的三轴电移台与控制器连接，所述的控制器与计算机连接，计算机通过数据采集卡控制电子显微镜进行图片拍摄，计算机通过三轴电移台设定电子显微镜运动路径，实现电子显微镜三自由度运动，计算机通过三轴电移台控制电子显微镜实现高精度定位，电子显微镜可获取不同时刻同一位置的重复图像。

还包括有作动器、载荷传感器、载荷控制器，所述的作动器与载荷传感器连接，所述的载荷传感器与载荷控制器连接，所述的载荷控制器与计算机连接。

所述的电子显微镜镜头上布置有圆形高亮光源。

一种多部位静载疲劳裂纹实时检测系统的裂纹识别方法，包括以下步骤：步骤1、将三轴电移台放置在试验件前，安装电子显微镜并调整电子显微镜镜头至合适距离；步骤2、根据电子显微镜视场，确定电子显微镜拍照停留位置，然后设置三轴电移台移动路径，确保电子显微镜通过该路径移动时可以完整观察到试验件上关心区域，并能拍摄出清晰图片；步骤3、疲劳试验前启动电子显微镜和三轴电移台对试验件上关心区域表面进行扫描拍照，每个停留位置拍摄一张图片，作为试验件原始图片并保存到计算机中；步骤4、对试验件原始图片进行灰度化处理，并计算原始图像灰度均方根和标准差，获得图像标准差和均方根的比值；步骤5、以原始图片均方根与3倍标准差之和为阈值进行原始图片的二值化处理，获得原始图片二值化结果，然后进行反色处理；步骤6、对步骤5获得的图片进行连通区域面积计算，获得连通区域面积最大值；步骤7、在紧贴试验件表面放置标定板，对电子显微镜图片测量长度进行标定，获得图片长度和实际长度的换算值；步骤8、试验期间按照设定的时间节点启动电子显微镜和三轴电移台按照设定的路径对试验件关心区域表面进行拍照，每个位置拍摄1秒，获得60张照片，作为试验状态图片并保存；步骤9、对试验状态图片进行灰度化处理，并计算灰度化后试验图片的均方根和标准差，获得灰度图像的标准差和均方根比值；步骤10、对比原始图片和所有试验图片的标准差与均方根比值，若两者的差异在30％以上，则认为该位置出现裂纹，进入步骤11、若两者的差异小于30％，则认为该位置没有裂纹，进入步骤8继续检测裂纹；步骤11、选择步骤10中与原始图片标准差与均方根比值差异最大试验图片中进行裂纹位置识别。