基于碳纤维的微观结构量化与性能检测方法技术

本发明专利技术提供了基于碳纤维的微观结构量化及性能检测方法，包括：获取目标碳纤维，并根据预设获取方法，获取目标碳纤维的目标横断面样品；基于有效填充率对目标横断面样品进行第一量化分析，获得目标碳纤维的微观量化指标；对目标横断面样品进行第二量化分析，获得目标碳纤维的性能量化指标；根据获取的目标碳纤维的微观量化指标和性能量化指标，确定目标碳纤维的检测结果，并将检测结果传输到用户端进行显示。便于有效的确定碳纤维的检测结果，提高其的可靠性。

Microstructure quantification and performance test method based on carbon fiber

【技术实现步骤摘要】
基于碳纤维的微观结构量化与性能检测方法
本专利技术涉及碳材料
，特别涉及基于碳纤维的微观结构量化与性能检测方法。
技术介绍
碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。随着碳纤维应用的广泛，了解碳纤维的微观结构和性能指标也就越来越重要，因此，本专利技术提出了基于碳纤维的微观结构量化与性能检测方法。
技术实现思路
本专利技术提供基于碳纤维的微观结构量化与性能检测方法，用以通过对碳纤维进行两次量化分析，获取碳纤维的量化指标，来实现对其的检测，可有效的提高检测结果的可靠性。本专利技术实施例提供基于碳纤维的微观结构量化及性能检测方法，包括：获取目标碳纤维，并根据预设获取方法，获取所述目标碳纤维的目标横断面样品；基于有效填充率对所述目标横断面样品进行第一量化分析，获得所述目标碳纤维的微观量化指标；对所述目标横断面样品进行第二量化分析，获得所述目标碳纤维的性能量化指标；根据获取的所述目标碳纤维的微观量化指标和性能量化指标，确定所述目标碳纤维的检测结果，并将所述检测结果传输到用户端进行显示。在一种可能实现的方式中，基于有效填充率对所述目标横断面样品进行第一量化分析的过程中，还包括：获取所述有效填充率，其获取步骤包括：确定所述目标横断面样品的平行侧面的取向单元和所述取向单元的取向参考坐标，基于有效导热方向，并根据碳纤维的目标链轴，来确定所述目标链轴基于所述取向参考坐标的第一角度；基于所述第一角度小于预设角度的碳纤维数量在所有第一角度对应的碳纤维总量中所占的比例，进而确定所述目标碳纤维的取向率；确定所述目标横断面样品的垂直截面的单位面积内碳纤维的个数和每个所述碳纤维的单体面积，进而确定所述目标碳纤维的填充率；根据确定的所述目标碳纤维的取向率和填充率，获得所述有效填充率。在一种可能实现的方式中，对所述目标横断面样品进行第二量化分析，获得所述目标碳纤维的性能量化指标的过程中，还包括：确定所述目标碳纤维的表面特征，其步骤包括：基于电子显微镜，获取所述目标横断面样品的第一图像；获取所述第一图像的外围区域，同时判断所述外围区域中是否存在有效图像信息，若存在，将所述外围区域保留，此时，所述第一图像变为第二图像；否则，对所述外围区域进行切割处理，并将切割处理后的外围区域进行删除，获得第二图像；对所述第二图像进行预处理，获得第三图像；基于预设算法，获取所述第三图像中碳纤维的状态信息，所述状态信息包括：所述碳纤维的横断面面积、所述碳纤维的周长、所述碳纤维的直径所包含的像素数量；根据所述状态信息，获取所述目标碳纤维的表面特征，所述表面特征包括：所述目标碳纤维的表面形状、所述目标碳纤维的沟槽大小；其中，根据所述碳纤维的横断面面积、周长和直径，是基于所述像素数量及每个像素点的像素值得到的。在一种可能实现的方式中，获取所述目标碳纤维的表面形状的步骤包括：基于获得的所述第三图像，将所述第三图像进行区域块划分处理，且确定所有区域块中的当前区域块中碳纤维的纤维数量和每个碳纤维在所述区域块中的位置信息；同时，确定每个所述碳纤维的纤维形状，并根据确定的所对应的每个碳纤维的位置信息，自动根据所述纤维形状截取所述碳纤维的二维边框；对所述二维边框进行预设点对点的连接，并对构成的连接线进行预设标注，所述预设标注是根据所述连接线上的每个连接点经过对应的碳纤维位置上的像素点的像素大小决定的，所述像素大小与对应的连接线的预设标注成正比关系；对获取的每个所述碳纤维的所有连接线进行显著性显示，进而获得所述第三图像显著性显示；根据所述第三图像显著性显示结果，来获得所述目标碳纤维的表面形状。在一种可能实现的方式中，获取所述目标碳纤维的沟槽大小的步骤包括：确定所述第三图像中所有沟槽线条；基于预先存储的切点数据库，确定所述沟槽线条的切点信息；根据相邻切点信息，确定所述沟槽大小。在一种可能实现的方式中，所述对外围区域进行切割处理的步骤如下：确定所述外围区域的区域轮廓，并对所述区域轮廓进行点分割，确定获得的每个线段基于标准轮廓的偏离角度；将偏离角度小于或等于预设角度的第一线段进行保留，获取偏离角度大于预设角度的第二线段，并确定所述第二线段是偏向所述标准轮廓内部还是偏向所述标准轮廓外部；若是，偏向所述标准轮廓内部，确定构建所述第二线段相邻的标准线段，并构成线段区域，确定所述线段区域内是否存在有效像素值，若存在，将所述第二线段进行向外偏移处理，直到所述线段区域内不包含所述有效像素值；若是，偏向所述标准轮廓外部，确定构建所述第二线段相邻的标准线段，并构成线段区域，确定所述线段区域内是否存在有效像素值，若不存在，将所述第二线段进行向内偏移处理，直到所述线段区域与有效像素值的最短距离小于预设距离；通过对所有第二线段进行调整，并根据保留的第一线段构成最终区域轮廓，并基于所述最终区域轮廓进行切割处理。在一种可能实现的方式中，对所述区域轮廓进行点分割，确定获得的每个线段基于标准轮廓的偏离角度的过程中包括：确定分割点的合理性，其步骤包括：基于标准二维坐标，确定每个分割点的坐标(x,y)；根据公式(1)，确定每个分割点基于第三图像的权重值g(x,y)；其中，dx表分割点在x轴的像素值；dy表分割点在与y轴的像素值；δ表示基于所有分割点的标准差；s表示分割点在第三图像中位置信息；对所述权重值g(x,y)进行判断处理，并确定所述分割点是否合理，当所述权重值g(x,y)大于或等于预设值时，判定所述分割点合理，并将所述分割点保留；否则，将所述分割点删除。在一种可能实现的方式中，还包括：根据公式(2)确定确定所述目标碳纤维的取向率；其中，m表示在标准面积样本中的预设面积内选取的碳纤维的总个数；Ni表示m个碳纤维内的第i个碳纤维的纤维面积；ni表示m个碳纤维内的第i个碳纤维的第一角度小于预设角度部分在预设面积内的占比面积；其中，i＝1,2,3,...m。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于碳纤维的微观结构量化及性能检测方法，其特征在于，包括：/n获取目标碳纤维，并根据预设获取方法，获取所述目标碳纤维的目标横断面样品；/n基于有效填充率对所述目标横断面样品进行第一量化分析，获得所述目标碳纤维的微观量化指标；/n对所述目标横断面样品进行第二量化分析，获得所述目标碳纤维的性能量化指标；/n根据获取的所述目标碳纤维的微观量化指标和性能量化指标，确定所述目标碳纤维的检测结果，并将所述检测结果传输到用户端进行显示。/n

【技术特征摘要】
1.基于碳纤维的微观结构量化及性能检测方法，其特征在于，包括：
获取目标碳纤维，并根据预设获取方法，获取所述目标碳纤维的目标横断面样品；
基于有效填充率对所述目标横断面样品进行第一量化分析，获得所述目标碳纤维的微观量化指标；
对所述目标横断面样品进行第二量化分析，获得所述目标碳纤维的性能量化指标；
根据获取的所述目标碳纤维的微观量化指标和性能量化指标，确定所述目标碳纤维的检测结果，并将所述检测结果传输到用户端进行显示。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于有效填充率对所述目标横断面样品进行第一量化分析的过程中，还包括：获取所述有效填充率，其获取步骤包括：
确定所述目标横断面样品的平行侧面的取向单元和所述取向单元的取向参考坐标，基于有效导热方向，并根据碳纤维的目标链轴，来确定所述目标链轴基于所述取向参考坐标的第一角度；
基于所述第一角度小于预设角度的碳纤维数量在所有第一角度对应的碳纤维总量中所占的比例，进而确定所述目标碳纤维的取向率；
确定所述目标横断面样品的垂直截面的单位面积内碳纤维的个数和每个所述碳纤维的单体面积，进而确定所述目标碳纤维的填充率；
根据确定的所述目标碳纤维的取向率和填充率，获得所述有效填充率。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述目标横断面样品进行第二量化分析，获得所述目标碳纤维的性能量化指标的过程中，还包括：确定所述目标碳纤维的表面特征，其步骤包括：
基于电子显微镜，获取所述目标横断面样品的第一图像；
获取所述第一图像的外围区域，同时判断所述外围区域中是否存在有效图像信息，若存在，将所述外围区域保留，此时，所述第一图像变为第二图像；
否则，对所述外围区域进行切割处理，并将切割处理后的外围区域进行删除，获得第二图像；
对所述第二图像进行预处理，获得第三图像；
基于预设算法，获取所述第三图像中碳纤维的状态信息，所述状态信息包括：所述碳纤维的横断面面积、所述碳纤维的周长、所述碳纤维的直径所包含的像素数量；
根据所述状态信息，获取所述目标碳纤维的表面特征，所述表面特征包括：所述目标碳纤维的表面形状、所述目标碳纤维的沟槽大小；
其中，根据所述碳纤维的横断面面积、周长和直径，是基于所述像素数量及每个像素点的像素值得到的。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述目标碳纤维的表面形状的步骤包括：
基于获得的所述第三图像，将所述第三图像进行区域块划分处理，且确定所有区域块中的当前区域块中碳纤维的纤维数量和每个碳纤维在所述区域块中的位置信息；
同时，确定每个所述碳纤维的纤维形状，并根据确定的所对应的每个碳纤维的位置信息，自动根据所述纤维形状截取所述碳纤维的二维边框；
对所述二维边框进行预设点对点的连接，并对构成的连接线进行预设标注，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志军，杨兰贺，陈文斌，黄国伟，
申请(专利权)人：苏州鸿凌达电子科技有限公司，深圳市汉华热管理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32