测量材料表面形变的方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种测量材料表面形变的方法及装置，用以解决相关技术中在基于材料表面图像测试材料表面形变时，由于材料在高温下自身产生的辐射光会对材料表面的图像造成干扰的问题。公开的测量材料表面形变的方法，包括：获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，第一图像以及第二图像通过紫外相机采集得到，试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；根据第一图像以及第二图像确定试件表面产生的形变。本公开实施例提供的方案，可以避免试件由于高温自身产生辐射光的干扰，使得后续在对获取到的试件表面的图像进行处理的过程中，无需再对图像的光亮度进行校正，简化了图像处理过程。

METHODS AND DEVICES FOR MEASURING SURFACE DEFORMATION OF MATERIALS

The present disclosure relates to a method and device for measuring surface deformation of materials, which is used to solve the problem that the radiation light generated by the material itself at high temperature can interfere with the image of the material surface when measuring surface deformation of materials based on the image of the material surface in the related technology. Disclosed methods for measuring surface deformation of materials include: acquiring the first image of the specimen before deformation occurs on the surface of the specimen during ablation and the second image after deformation occurs; acquiring the first image and the second image by an ultraviolet camera; the specimen is irradiated by ultraviolet light during ablation; determining the specimen surface according to the first image and the second image The resulting deformation. The scheme provided in the embodiment of the present disclosure can avoid the interference of radiation light generated by the specimen due to the high temperature itself, so that in the subsequent process of processing the acquired image of the specimen surface, the brightness of the image need not be corrected, and the image processing process is simplified.

【技术实现步骤摘要】
测量材料表面形变的方法及装置
本公开涉及光学
，尤其涉及一种测量材料表面形变的方法及装置。
技术介绍
高温合金及复合材料由于其良好的力学特性和抗高温性能，广泛应用于航天航空、核能等领域。特别在航空高超声速飞行器结构材料中，飞行器外形承受的气动热随着飞行器速度的增加而增大，在超高声速飞行情况下，飞行器表面的结构材料会发生形变。形变测量是固体力学、材料科学以及结构健康监测等研究工作中重要的内容，结构在负荷情况下力学行为的研究和预测是在对结构形变精确测量的基础上实现的。利用高温风洞模拟高超声速飞行器飞行服役环境为飞行器结构及材料提供了理想的测试环境。现有高温风洞分为燃气风洞和电弧风洞，高温电弧风洞中由于物体表面温度较高，无法实现接触式的形变测量，必须利用非接触式的测量，例如基于拍摄物体表面的图像进行测量。根据普朗克辐射定律，随着物体温度的升高，其表面热辐射也随之增加，而且不同波段的辐射相对值也发生变化。故物体自身产生的辐射会对测量得到的图像造成一定影响，使得图像无法真实呈现物体表面产生的形变。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种测量材料表面形变的方法及装置，用以解决相关技术中在基于材料表面图像测试材料表面形变时，由于材料在高温下自身产生的辐射光会对材料表面的图像造成干扰的问题。根据本公开的一个方面，提供了一种测量材料表面形变的方法，包括：获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，所述第一图像以及所述第二图像通过紫外相机采集得到，所述试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变。可选地，所述获取所述第一图像以及所述第二图像，包括：获取通过两个紫外相机同步采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。可选地，所述紫外相机为双目紫外相机，所述获取所述第一图像以及所述第二图像，包括：获取所述双目紫外相机采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。可选地，所述根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变，包括：在所述第二图像中确定与所述第一图像中的第一采样区域纹理特征一致的第二采样区域，所述第一采样区域以及所述第二采样区域为所述试件表面的同一子区域；基于所述第一采样区域的中心的第一坐标以及所述第二采样区域中心的第二坐标计算所述试件对应的位移场；根据所述位移场确定所述子区域发生形变对应的应变场，作为所述试件表面发生形变对应的应变场。可选地，所述试件表面附着有耐烧蚀的散斑，或者所述试件表面具有裂纹、凹槽或凸起。根据本公开的第二个方面，提供了一种测量材料表面形变的装置，包括：获取模块，用于获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，所述第一图像以及所述第二图像通过紫外相机采集得到，所述试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；确定模块，用于根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变。可选地，所述获取模块，包括：获取通过两个紫外相机同步采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。可选地，所述紫外相机为双目紫外相机，所述获取模块用于：获取所述双目紫外相机采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。可选地，所述确定模块，包括：第一确定单元，用于在所述第二图像中确定与所述第一图像中的第一采样区域纹理特征一致的第二采样区域，所述第一采样区域以及所述第二采样区域为所述试件表面的同一子区域；计算单元，用于基于所述第一采样区域的中心的第一坐标以及所述第二采样区域中心的第二坐标计算所述试件对应的位移场；第二确定模块，用于根据所述位移场确定所述子区域发生形变对应的应变场，作为所述试件表面发生形变对应的应变场。可选地，所述试件表面附着有耐烧蚀的散斑，或者所述试件表面具有裂纹、凹槽或凸起。基于本公开实施例的方案，由于物体只有在其温度高于5900℃自身才会辐射紫外光波段的光，故在被测材料温度不高于5900℃的情况下，本公开实施例的测量材料表面形变的方法，利用紫外光作为入射光源照射试件表面，利用紫外相机获取试件表面的图像，可以避免试件由于高温自身产生辐射光的干扰，使得后续在对获取到的试件表面的图像进行处理的过程中，无需再对图像的光亮度进行校正，简化了图像处理过程。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种测量材料表面形变的方法的流程图；图2是根据一示例性实施例的测量材料表面形变的系统；图3是根据一示例性实施例示出的测量材料表面形变的装置的框图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图1是根据一示例性实施例示出的一种测量材料表面形变的方法的流程图，如图1所示，该方法包括：步骤101：获取试件在被烧蚀过程中试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像；其中，第一图像以及第二图像通过紫外相机采集得到，试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；在本实施例中，可以将试件置于高温风洞中对试件进行烧蚀，高温风洞可以采用燃气风洞或电弧风洞。例如，可以采用50MW电弧风洞。本实施例中的试件为某一被测材料的测试件，该试件的尺寸可以为50mm×50mm×10mm。步骤102：根据第一图像以及第二图像确定试件表面产生的形变。由于物体只有在其温度高于5900℃自身才会辐射紫外光波段的光，故在被测材料温度不高于5900℃的情况下，本实施例的测量材料表面形变的方法，利用紫外光作为入射光源照射试件表面，利用紫外相机获取试件表面的图像，可以避免试件由于高温自身产生辐射光的干扰，使得后续在对获取到的试件表面的图像进行处理的过程中，无需再对图像的光亮度进行校正，简化了图像处理过程。为了能够在三维空间下了解试件在被烧蚀过程中试件表面产生的形变状况，可以获取试件表面动态变化的三维图像。基于此，在一种可实现方式中，获取试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像的步骤，包括：获取通过两个紫外相机同步采集的一组第一图像以及一组第二图像，其中，一组第一图像包括两个紫外相机分别采集到的两个第一图像，一组第二图像包括两个紫外相机分别采集到的两个第二图像。此外，在获取图像的过程中，将两个相机对焦到同一物体表面，使其在两个相机中均有成像，该两个相机固定，保证其相对位移不变。在另一种可实现方式中，紫外相机为双目紫外相机，基于此，获取第一图像以及第二图像的步骤，包括：获取双目紫外相机采集的一组第一图像以及一组第二图像，其中，每组第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量材料表面形变的方法，其特征在于，包括：获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，所述第一图像以及所述第二图像通过紫外相机采集得到，所述试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变。

【技术特征摘要】
1.一种测量材料表面形变的方法，其特征在于，包括：获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，所述第一图像以及所述第二图像通过紫外相机采集得到，所述试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一图像以及所述第二图像，包括：获取通过两个紫外相机同步采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述紫外相机为双目紫外相机，所述获取所述第一图像以及所述第二图像，包括：获取所述双目紫外相机采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变，包括：在所述第二图像中确定与所述第一图像中的第一采样区域纹理特征一致的第二采样区域，所述第一采样区域以及所述第二采样区域为所述试件表面的同一子区域；基于所述第一采样区域的中心的第一坐标以及所述第二采样区域中心的第二坐标计算所述试件对应的位移场；根据所述位移场确定所述子区域发生形变对应的应变场，作为所述试件表面发生形变对应的应变场。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试件表面附着有耐烧蚀的散斑，或者所述试件表面具有裂纹、凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，唐云龙，屈哲，岳孟坤，朱相宇，方旭飞，李燕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11