[发明专利]一种纤维增强复合材料加工效果评价方法

摘要

本发明一种纤维增强复合材料加工效果评价方法属于纤维增强复合材料加工损伤评价领域，特别涉及一种碳纤维复合材料表层损伤面积的快速提取及评价方法。该方法采用数字图像处理技术分析和计算损伤区域的面积，损伤程度按照公式计算求出。首先进行像素标定，然后用彩色平板扫描仪获取被加工材料铣削前和铣削后的数字图像，将铣削前后图像的目标区域进行相减并显示出相减后的结果，确定损伤区域面积并计算损伤因子。该方法能够对碳纤维复合材料的加工损伤进行快速的评价，计算方法简单，经济成本低。测量方法简单，对测量人员的要求低；同时，该方法对所需测量尺寸的依赖性低，从而增加了结果的可靠性。

主权项

1.一种纤维增强复合材料加工效果评价方法，其特征是，该方法采用数字图像处理技术分析，计算损伤区域的面积，损伤程度按照公式计算求出；首先进行像素标定，然后用彩色平板扫描仪获取被加工材料铣削前和铣削后的数字图像，将铣削前后图像的目标区域进行相减，并显示出相减后的结果，确定损伤区域面积并计算损伤因子；方法的具体步骤如下：步骤1.像素标定用一个相机专用标定板来确定物理尺寸和像素间的换算关系，在彩色平板扫描仪扫描处理得到的图像中选择一个特定圆形面积S，计算该圆形面积中含有的像素点的个数n，则单个像素所代表的面积大小S0，通过公式(1)计算出：S0＝S/n    (1)步骤2.铣削前后扫描将加工侧的CFRP样品边缘的上表面漆成白色，然后将这些样品置于空气中1小时，更好地识别和测量分层区域；在上表面贴10个反光标记点，使用彩色平板扫描仪获取铣削前和铣削后的数字图像；步骤3.图像相减按相同顺序依次选择铣削前后两个图像上的反光标记点，并记录相应反光标记点在各自图像中的坐标值，之后利用仿射变换算法将铣削前后两张图像上相应位置处的目标点坐标值进行匹配重合，得到两张完全重合的图像，并显示出来，手动选择变换后图像上的目标区域以减少计算量，然后将铣削前后图像的目标区域进行相减并显示出相减后的结果，凡是铣削前后没有发生任何变化的区域，相减后灰度值变为0，而发生变化的区域则不为0；步骤4.二值化并反向将得到的损伤区域进行二值化，使整个区域内的图像只有黑和白的视觉效果，再将结果进行反向处理，经过处理之后损伤部分呈现黑色，其余部分为白色，这样可以将铣削前后不一致的区域凸显出来，便于下面确定损伤面积的操作，步骤5.确定损伤区域面积并计算损伤因子损伤程度按照下面的公式来判断：其中，Fd‑area是损伤因子，其大小用来判断损伤的程度；Ad为损伤区域的面积；A0为径向切削的面积，A0＝ae·L，其中，ae为径向切削深度，L为被铣削边缘的长度；先计算损伤区域的面积A_d，A_d＝单个像素所代表的面积大小×损伤区域含有的像素点的个数；再根据径向切削深度ae、被铣削边缘的长度L计算得到A₀＝ae·L，再根据公式(2)求出损伤因子的值