一种透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法技术

本发明专利技术提供了一种透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，在含有内置裂纹的材料受到外荷载作用过程中，图像采集单元对透明材料的实时状态进行图片采集，并通过传输单元将采集到的各个位置的实时图片传输到图像数字化单元进行数字化处理；图像处理单元将图像含有每个像素点RGB数据的矩阵通过前后照片数据对比，得到图像在时间尺度上的每一个像素点实时变化，实现所述透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测，方法合理，快速高效，可以实现透明材料内部裂纹的扩展的监测，通过前后过程图像实时对比后，依照阈值判定整个扩展过程。可以实现远程、实时监控，同时可以保证整个监控过程更加的精确，同时安全性也更高，具有极高的推广价值。

A method for early warning and extended real-time monitoring of crack initiation and crack initiation in transparent materials

The present invention provides a method for internal crack initiation and propagation of transparent material early warning monitoring, containing internal crack materials subjected to external loads in the process of image acquisition, real-time image data acquisition unit on the transparent material, and a transmission unit of real-time image transmission in various locations of the collected images to digital unit digital processing; image processing unit image which contains each pixel RGB data matrix by comparing the data obtained before and after photos, the real-time change of each pixel in the image on time scales, so as to realize the internal crack initiation and propagation of transparent material early warning real-time monitoring method is reasonable and efficient, can expand the monitoring the internal crack of transparent material, through the real-time image process before and after comparison, in accordance with the threshold value expansion process. It can realize remote and real-time monitoring, at the same time, it can ensure that the whole monitoring process is more accurate, and at the same time the security is higher, and it has high popularization value.

【技术实现步骤摘要】
一种透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法
本专利技术属于断裂力学
，涉及一种透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，特别是基于数字图像的透明材料内置裂纹起裂预警和扩展实时监测的方法。
技术介绍
脆性材料内部裂纹的扩展问题严重影响工程稳定性及人民生命财产安全性，如岩石内部裂纹的扩展直至破坏，会造成水利、交通隧洞坍塌，边坡滑坡等灾难性后果，金属内裂纹扩展会造成机械设备的破坏。含有内置裂纹的脆性材料破坏演化规律一直是工程界关注的重要问题。按照裂纹发生位置来分，裂纹可以分为三类：1.内置裂纹；2.表面裂纹；3.贯穿裂纹。内置裂纹的定义是指存在于材料内部的三维裂纹，并且周围完全被完整材料介质包裹，未开裂至材料表面的裂纹。又叫三维深埋裂纹。表面裂纹的定义是指，有一面是开裂至材料表面的裂纹，裂纹其余部分都在材料内部。如用刀具刺入材料，但是未刺穿，刀具拔出后形成的裂纹就是表面裂纹。贯穿裂纹的定义是指，有两面开裂至材料表面的裂纹，裂纹其余部分都包裹在材料内部。如用刀具刺穿某一块体材料中间，拔出后形成的裂纹为贯穿裂纹。目前的内置裂纹的起裂预警及扩展实时监测技术并不成熟，存在很多缺点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，其特征在于：监测装置由光源、图像采集单元、传输单元、图像数字化单元以及图像处理单元组成；工作时，光源对含有预制三维内置裂纹的透明材料进行照射，图像采集单元对透明材料的实时状态进行图片采集，并通过传输单元将采集到的各个位置的实时图片传输到图像数字化单元进行数字化处理；图像处理单元将图像含有每个像素点RGB数据的矩阵通过前后照片数据对比，得到图像在时间尺度上的每一个像素点实时变化，通过设置该方向上单个像素点数据差别阀值fc，并将像素点采用颜色进行突显，其中，超过差别阀值fc的像素点判别为差别重要的像素点，并设为一种颜色，未超过差别阀值fc的像素点设...

【技术特征摘要】
1.一种透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，其特征在于：监测装置由光源、图像采集单元、传输单元、图像数字化单元以及图像处理单元组成；工作时，光源对含有预制三维内置裂纹的透明材料进行照射，图像采集单元对透明材料的实时状态进行图片采集，并通过传输单元将采集到的各个位置的实时图片传输到图像数字化单元进行数字化处理；图像处理单元将图像含有每个像素点RGB数据的矩阵通过前后照片数据对比，得到图像在时间尺度上的每一个像素点实时变化，通过设置该方向上单个像素点数据差别阀值fc，并将像素点采用颜色进行突显，其中，超过差别阀值fc的像素点判别为差别重要的像素点，并设为一种颜色，未超过差别阀值fc的像素点设为差别不重要的像素点，并另一种颜色；同时设置超过差别阀值像素点的数目阀值fd，当超过数目阀值fd时，认为裂纹开始起裂，监测装置进行自动报警，实现所述透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测。2.根据权利要求1所述的透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，其特征在于：通过其中三个不同方向的图像像素点RGB数据进行裂纹扩展的定位，用第四个方向的图像进行位置校核，达到裂纹的三维重构；所述三个不同方向分别为相互垂直的x方向、y方向以及不在x、y所在平面的方向；所述第四个方向为不同于所述三个不同方向的任意方向。3.根据权利要求1所述的透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，其特征在于：所述像素点数据差别阀值fc是区分两个对比图像中差别重要像素点和差别不重要像素点的临界值，若max{|fij(R)-gij(R)|,|fij(G)-gij(G)|,|fij(B)-gij(B)|}≤fc，则该像素点为差别不重要的像素点；反之则为差别重要的像素点；式中f、g为两个图像的像素函数，i、j为图像竖直和水平方向的像素的单位坐标。4.根据权利要求1所述的透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实时监测的方法，其特征在于：所述数目阀值fd是判别裂纹是否起裂的临界值，其为：fd＝1％N，式中N为内部预制内置裂纹在图像数字化后的像素个数。5.根据权利要求1所述的透明材料内置裂纹起裂预警及扩展实...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，钟凌伟，汤雷，任然，张汉云，张九丹，陶冉冉，张军，王柳江，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32