[发明专利]一种提高扩孔率测量精度的数字化在线测量方法

摘要

一种提高扩孔率测量精度的数字化在线测量方法，通过相机将实时捕捉到的图像实时传输到计算机控制系统，计算机通过图像处理方法对图像中扩大后孔的边缘状态进行分析处理，通过设定一定的阈值来自动判断扩孔是否达到极限状态；同时，计算机对所判别的极限时刻对应照片上的孔边缘分析，来处理得到扩孔后的实时孔径。使用该方法，裂纹判断实现了自动化避免了人为因素的影响，结果较为稳定；同时，所测孔径基于图像处理的边界识别算法，避免了人为测量误差，同时属于在线测量而非取下试样回弹后的孔径，提高了测量精度。

主权项

1.一种提高扩孔率测量精度的数字化在线测量方法，包括如下步骤：1)将一高精度高速CCD相机置于原有扩孔试验装置上部，镜头朝向扩孔试验的孔缘一侧，CCD相机与扩孔试验装置由计算机控制系统实现时间同步，使得CCD相机实时捕捉到的图像实时传输到计算机控制系统之后，可以与试验系统的载荷、位移数据建立对应关系；扩孔试验装置包括扩孔试验模具凹模及其下方的凸模‑冲头，设于凹模上方、对应扩孔处的高精度高速CCD相机及控制凸模运动、高精度高速CCD相机图像采集的计算机控制系统；期间该控制系统控制试验冲头的上升速度和高度，并且在此过程中实时、同步测量冲头位移、试样承受的载荷和CCD相机拍摄的图像，并保证试样在初始时刻至出现裂纹时刻能足够清晰；通过一个图像识别系统识别边界、抓取每一个像素点的X/Y坐标、可进行灰度调整和阈值设定；2)扩孔试验开始，扩孔凸模的运动由计算机控制系统控制，同时控制系统发送一触发信号到图像识别系统，触发该系统开始图像采集工作；控制系统控制扩孔凸模以一定速度上行；3)图像识别系统对每一时刻t采集到的彩色图像进行灰度识别和二值化处理，对扩孔后试样孔的边界进行边缘检测，获得靠近圆孔中心的内边界，和靠近试样法兰边的外边界；所述内边界作为后续扩孔率测量和计算的依据；4)对获得的内边界进行离散化，如t时刻的图像P^t，其内边界是由沿轮廓周向的n组离散点组成，这些离散点的坐标标记为同时该轮廓的中心点为所有离散点的坐标都处于同一坐标系下；5)边界轮廓半径识别，根据各离散点和轮廓中心点的几何关系，每一时刻t的边界轮廓的理论半径描述如下：根据上述公式(2)所计算出的R1t,R2tΛRnt，确定该t时刻孔的唯一半径Rt；6)t时刻孔径计算，根据公式Dt＝2*Rt获得t时刻扩孔直径；7)扩孔临界时刻的判别，试验前在图像识别系统中设置破裂灰度阈值HC，即当圆周轮廓上某一时刻采集的图像检测到的灰度相对于前一时刻的变化值大于HC时，认为有贯穿试样厚度截面的裂纹产生，该时刻记为tHF，将该时刻前一帧图像对应时刻作为扩孔临界时刻，记为tC；8)计算扩孔率λ，将临界时刻t_C的扩孔直径确定作为临界孔径，并按照下式计算扩孔率，D₀为初始孔径：