[发明专利]一种自冲铆接头的力学性能检测方法

摘要

本发明涉及一种自冲铆接头的力学性能检测方法，系统组成包括铆接试件、材料力学性能试验装置、电子显微镜、图像采集卡以及图像分析处理系统等。本发明设计了双铆接头试件；利用由电子显微镜构成的图像观测系统获取铆扣机械内锁区形变前后的图像序列；试件受载前，在铆钉角剖切面形成的面域内和面域外各选取一个模板图像；通过相关分析法分析计算形变过程图像序列中的单幅图像，利用最大相关系数匹配得到模板图对应的目标图，通过计算模板图与目标图之间相对滑动量得到自冲铆接头铆扣机械内锁的滑移特征量，据此可全面评估自冲铆接头的质量水平，为自冲铆接头的有关研究、设计、工艺制造等提供科学依据。

主权项

1.一种自冲铆接头的力学性能检测方法，其特征在于具体包括以下步骤：步骤一、板材自冲铆连接接头的成形：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，沿两块板长方向搭接，搭接尺寸为20~50 mm且保证板材长方向的两边对齐，利用铆接设备在板材的搭接处且沿板宽方向依次加工成形双铆钉自冲铆接头；步骤二、双铆接头试件的加工：利用电火花线切割设备依次沿所述双铆钉自冲铆接头长方向的两边且通过铆钉中心轴做纵向剖切，去除双铆钉自冲铆接头两边剖切的材料，保留双铆钉自冲铆接头剖切后的中间材料，并对剖切后的双铆接接头的剖切面进行打磨和清洗，作为力学性能试验的双铆接头试件；步骤三、双铆接头试件的安装：将步骤二中所述的双铆接头试件的两端分别装夹于材料力学性能试验机的两个夹具中；步骤四、图像采集装置的安装：在完成所述步骤三的基础上，将电子显微镜与计算机主机相连，并将电子显微镜的镜头对准所述双铆接头试件的剖切面中的自冲铆接头铆扣机械内锁区；步骤五、模板图像的提取：在完成所述步骤四的基础上，进一步调整显微镜镜头，选取双铆接头试件机械内锁区中铆钉脚刺入下板的区域为双铆接头试件待检测区域，并在铆钉角剖切面形成的面域范围以内，选取大小为m×n的第一块灰度图像，其中，m和n分别代表图像的纵向像素数和横向像素数，并将所述m×n的第一块灰度图像作为第一模板图像T₁；其次，在所述双铆接头试件待检测区域中，且在铆钉角端部刺入的板材区域选取大小为m×n的第二块灰度图像，并将所述为m×n的第二块灰度图像作第二模板图像T₂；步骤六、双铆接头试件机械内锁区图像采集：在双铆接头试件端部施加载荷力，在双铆接头试件受载过程中，利用所述步骤四提及的电子显微镜对双铆接头试件铆扣机械内锁区进行观测，同时，利用计算机采集和保存用电子显微镜观测到的图像序列；步骤七、模板图像与目标图像的匹配：进一步，所述步骤七可分为如下几个子步骤：步骤A：将步骤六所述的用电子显微镜观测到的图像序列的单幅图像转换为灰度图，并提取大小为m×n的图像，作为目标图像，m和n分别代表目标图像的纵向像素数和横向像素数；步骤B：将所述的目标图像分别与所述步骤五中的第一模板图像T₁和第二模板图像T₂比较，分别计算目标图像与第一模板图像T₁和第二模板图像T₂的图像的相关系数；步骤C：遍历所述图像序列中的单幅图像，重复所述步骤A和步骤B，依次提取单幅图像中不同位置点坐标所对应的大小为m×n的目标图像，并分别与所述的第一模板图像T₁和第二模板图像T₂比较，计算图像的相关系数，图像的相关系数的计算采用如下的公式：式中：f(x_i,y_j)和g(x_i,y_j)分别代表所述大小为m×n的模板图像和目标图像中坐标点(x_i,y_j)处的图像灰度值；和分别代表所述大小为m×n的模板图像和目标图像灰度的均值；m和n分别代表目标图像的纵向像素数和横向像素数；R代表目标图像与模板图像的相关系数；u、v代表大小m×n的目标图像在所述图像序列中单幅图像中的位置点坐标；步骤D：在所述图像序列中的单幅图像中，基于上述步骤C中图像的相关系数的计算结果，搜索用第一模板图像T₁计算得到的最大相关系数，定义此最大相关系数为第一模板最大相关系数R_max1，并定义用于计算所述第一模板最大相关系数R_max1的大小为m×n的目标图像区域为第一目标图像S₁；搜索用第二模板图像T₂计算得到的最大相关系数，定义此最大相关系数为第二模板最大相关系数R_max2，并定义用于计算所述第二模板最大相关系数R_max2的大小为m×n的目标图像区域为第二目标图像S₁；步骤八、滑移量的计算：以所述第一目标图像S₁和第二目标图像S₂像素空间中任意相对应的坐标点为基准点，计算所述第一目标图像S₁与第二目标图像S₂基准点之间的横向像素点的坐标值之差△P_sx，并将所述的横向像素点坐标值之差△P_sx转变为实际坐标空间中双铆接头试件铆扣机械内锁区滑移的横向相对滑移量△X；以第一目标图像S₁和第二目标图像S₂像素空间中任意相对应的坐标点为基准点，计算所述步骤八中第一目标图像S₁与第二目标图像S₂基准点之间的纵向像素点的坐标值之差△P_sy，并将所述的横向像素点坐标值之差△P_sy转变为实际坐标空间中双铆接头试件机械内锁区滑移的纵向相对滑移量△Y；步骤九、针对所述步骤六中双铆接头试件受载过程中铆扣机械内锁滑移图像序列中的所有图像，重复执行步骤七和步骤八，计算各个图像所对应的横向相对滑移量△X_i和纵向相对滑移量△Y_i，i代表图像序列中单幅图像的序列号；用所述横向相对滑移量△X_i和纵向相对滑移量△Y_i来表征自冲铆接头受载情况下机械内锁滑移特征量。