【摘 要】
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在疲劳裂纹扩展速率试验中,裂纹长度值的精确测量至关重要。传统目测法需要人工停机检测,耗费人工且存在着主观测量误差;而现有的大多数基于图像的疲劳试样裂纹检测系统仅适用于国家相关标准中的单一疲劳试样,不具有通用性,且更多系统采用单相机进行单面检测,不能有效地判断试样前后双面裂纹扩展的对称性和有效性,实际应用价值有限。因此本文以GB/T 6398-2017《金属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展方法》规定的6类疲
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在疲劳裂纹扩展速率试验中,裂纹长度值的精确测量至关重要。传统目测法需要人工停机检测,耗费人工且存在着主观测量误差;而现有的大多数基于图像的疲劳试样裂纹检测系统仅适用于国家相关标准中的单一疲劳试样,不具有通用性,且更多系统采用单相机进行单面检测,不能有效地判断试样前后双面裂纹扩展的对称性和有效性,实际应用价值有限。因此本文以GB/T 6398-2017《金属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展方法》规定的6类疲劳试样为研究对象,考虑到裂纹扩展的对称性和有效性,使用两台Dalsa工业相机及相关附件搭建了硬件测试平台,基于Visual Studio 2015（VS2015）软件开发平台,实现了裂纹长度值的在线测量和扩展速率的计算。通过试验验证,本系统达到了国标规定的检测精度要求。本文的主要研究内容如下:（1）根据系统要求,确定了在线图像检测系统的软、硬件平台设计方案。使用相机、镜头、光源、GIE62+采集卡、工控机等设备搭建硬件平台;以VC++为编程语言,借助于OpenCV图像处理工具完成了系统软件主要功能设计和开发。（2）在相机标定中,使用了张正友法对相机进行标定,校正相机畸变并得到长度转换因子k;根据自动测量裂纹长度值的需要,提出了感兴趣区域自动提取方法;通过对比传统滤波方法及自适应中值滤波方法,对自适应中值滤波方法进行了改进。（3）在裂纹区域识别中使用了轮廓查找方法自动选取初始种子点,避免了繁琐操作;对张开、断裂的特殊裂纹分别使用了区域填充连接算法和跳跃连接算法,提高了裂纹区域识别的准确率;使用亚像素细分技术实现了超像素检测,进一步提高了检测精度;改进了 zhang并行细化算法在保证裂纹不缩短的情况下,提取单像素宽度的裂纹骨架,降低了裂纹长度值的测量难度。（4）在CT试样、CCT试样、SENT试样的疲劳裂纹扩展速率试验中,通过与COD规测量值、裂纹像素长度值对比,验证了本文研发的检测系统的测量精确性、可靠性以及对多类试样的自适应性。
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