一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法，其中包括操作设备。所述操作设备由工作台、安装杆、复合材料本体、固定环、固定板、发射器、固定架、探测器、两个固定杆以及两个夹持机构组成。所述基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法包括以下步骤：S1：通过两个夹持机构将复合材料本体固定在操作设备上，并保持其表面的平整。优点在于：本发明专利技术无需从较大的样本中进行切割取样，避免了对复合材料的破坏，测试所需时间较短，成功性可有效保证，且所用的纤维取向算法精度较高，使得测试结果较为可靠，并且由于所有的图像都是在受控条件下拍摄的，因此可以很容易地通过不同光照条件下的图像来追踪任意一点的反射强度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法


[0001]本专利技术涉及纤维取向测试
，尤其涉及一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法。

技术介绍

[0002]现当今，人们已经开发了一系列检测技术和加工技术用于表征复合材料中的纤维取向，常用的方法为：显微镜和X射线成像方法。
[0003]显微镜方法通常依赖于从大的样本中切出小的样本，然后再进行研磨和抛光，这种方法常用于揭示垂直于近似纤维方向的材料截面，从该截面得到的任何偏离理想圆形纤维形状的椭圆都被假定与纤维方向相关，这种几何分析方法，通常会结合计算机上的图像分析方法进行表征，另外，射线成像方法通常依赖于计算机断层扫描(μ
‑
CT)，以获得必要的分辨率来识别单个纤维束，并生成用于后续纤维取向分析的材料的3D表示，在理想条件下，这种方法可以产生与光学显微镜相似的精确结果，然而，由于μ
‑
CT设备的规模限制，射线成像样本通常仍然需要从较大的样本中进行切割取样，这些方法非常耗时，并不能保证成功；
[0004]在非破坏性方法方面，市场上现有的商业化的方法是用激光
‑
相机一体自动成像控制系统，该系统能够通过图像分析技术，将从复合材料的预成型表面来进行纤维方向扫描的能力，但从根本上说，这种纤维取向分析依赖于图像滤波技术和边缘检测算法，而这些算法是试图识别纤维或纤维束的边缘图像，以评估纤维的取向性，此种分析方法精度有限，仅基于边缘检测算法就会产生不可靠的结果。
[0005]综上所述，亟需设计一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法，包括操作设备，所述操作设备由工作台、安装杆、复合材料本体、固定环、固定板、发射器、固定架、探测器、两个固定杆以及两个夹持机构组成，所述基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法包括以下步骤：
[0009]S1：通过两个夹持机构将复合材料本体固定在操作设备上，并保持其表面的平整；
[0010]S2：将探测器固定安装在固定架上，并使其探测方向与复合材料本体的表面呈垂直；
[0011]S3：将发射器固定在固定板上，并使其初始的光源发射方向与探测器的探测方向保持垂直；
[0012]S4：完成对复合材料本体、探测器以及发射器的初始位置调节后，打开探测器以及发射器；
[0013]S5：将发射器相对复合材料本体进行180
°
的转动，并在转动过程中保持发射器转动速度的稳定，以此完成第一次的纤维取向操作；
[0014]S6：对第一次纤维取向拍摄的图像进行查看，通过观察在每一点上产生最大反射强度的照明方向，可以推断出纤维在这一点上的方向，记为角度a；
[0015]S7：在确定了绝对最大反射强度的方向后，将发射器恢复从第一次确定绝对最大反射强度的方向相对复合材料本体进行180
°
的转动，搜索与第一个最大值近似相反(180
°
)的第二个局部最大值的方向，完成第二次的纤维取向操作；
[0016]S8：对第二次纤维取向拍摄的图像进行查看，通过观察在每一点上产生最大反射强度的照明方向，可以推断出纤维在这一点上的方向，记为角度b；
[0017]S9：根据S6得到的角度a以及S8得到的角度b，可确定纤维取向为垂直于角度a与角度b两个角度的平均方向。
[0018]在上述的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中，两个所述固定杆分别固定安装在工作台上表面的左右两侧，所述安装杆固定安装在两个固定杆之间，两个所述夹持机构分别安装在工作台以及安装杆上，所述复合材料本体固定在两个夹持机构之间，所述固定环固定安装在两个固定杆中段之间，所述固定板通过滑动机构安装在固定环上，所述发射器固定安装在固定板上，所述固定架固定安装在工作台上，所述探测器固定安装在固定架上。
[0019]在上述的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中，所述夹持机构由双向丝杆、两个夹板、两个滑槽以及四个滑块组成，两个所述滑槽均开设在工作台的上表面，四个所述滑块分别两两滑动连接在两个滑槽内，两个所述夹板分别固定安装在两个左右位置相对应的滑块之间，所述双向丝杆转动连接在工作台上，且双向丝杆位于其中一个滑槽内的一端与对应的两个滑块均为螺纹连接。
[0020]在上述的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中，所述滑动机构由环形槽以及移动块组成，所述环形槽开设在固定环的内壁上，所述移动块滑动连接在环形槽内，所述移动块与固定板固定连接。
[0021]在上述的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中，所述移动块的上端固定安装有凸杆，所述固定环的上侧壁开设有与凸杆相配合的环形移动槽，且环形移动槽与环形槽互通，所述凸杆上端固定安装有控制板。
[0022]在上述的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中，所述控制板上固定安装在指针，所述固定环的上表面设有与指针相配合的角度标尺。
[0023]与现有的技术相比，本专利技术优点在于：
[0024]1：无需从较大的样本中进行切割取样，避免了对复合材料的破坏，测试所需时间较短，成功性可有效确保。
[0025]2：通过在一点上识别两个峰值反射率值(由于方向相反的光照条件)，并将垂直于它们的平均值的方向作为纤维方向，此种算法精度较高，结果较为可靠。
[0026]3：由于所有的图像都是在受控条件下拍摄的，因此可以很容易地通过不同光照条件下的图像来追踪任意一点的反射强度，并通过观察在每一点上产生最大反射强度的照明方向，可以推断出纤维在这一点上的方向。
[0027]综上所述，本专利技术无需从较大的样本中进行切割取样，避免了对复合材料的破坏，
测试所需时间较短，成功性可有效确保，且所用的纤维取向算法精度较高，使得测试结果较为可靠，并且由于所有的图像都是在受控条件下拍摄的，因此可以很容易地通过不同光照条件下的图像来追踪任意一点的反射强度。
附图说明
[0028]图1为本专利技术提出的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中基于不同方向反射强度的单点纤维取向分析实例示意图；
[0029]图2为本专利技术提出的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法的总体过程流程图；
[0030]图3为本专利技术提出的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法中使用的操作设备的结构示意图；
[0031]图4为图3的俯视图；
[0032]图5为图3中A部分的结构放大示意图。
[0033]图中：1工作台、2固定杆、3安装杆、4夹板、5复合材料本体、6滑块、7滑槽、8双向丝杆、9固定环、10环形槽、11移动块、12固定板、13发射器、14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法，其特征在于，包括操作设备，所述操作设备由工作台(1)、安装杆(3)、复合材料本体(5)、固定环(9)、固定板(12)、发射器(13)、固定架(14)、探测器(15)、两个固定杆(2)以及两个夹持机构组成，所述基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法包括以下步骤：S1：通过两个夹持机构将复合材料本体(5)固定在操作设备上，并保持其表面的平整；S2：将探测器(15)固定安装在固定架(14)上，并使其探测方向与复合材料本体(5)的表面呈垂直；S3：将发射器(13)固定在固定板(12)上，并使其初始的光源发射方向与探测器(15)的探测方向保持垂直；S4：完成对复合材料本体(5)、探测器(15)以及发射器(13)的初始位置调节后，打开探测器(15)以及发射器(13)；S5：将发射器(13)相对复合材料本体(5)进行180
°
的转动，并在转动过程中保持发射器(13)转动速度的稳定，以此完成第一次的纤维取向操作；S6：对第一次纤维取向拍摄的图像进行查看，通过观察在每一点上产生最大反射强度的照明方向，可以推断出纤维在这一点上的方向，记为角度a；S7：在确定了绝对最大反射强度的方向后，将发射器(13)恢复从第一次确定绝对最大反射强度的方向相对复合材料本体(5)进行180
°
的转动，搜索与第一个最大值近似相反(180
°
)的第二个局部最大值的方向，完成第二次的纤维取向操作；S8：对第二次纤维取向拍摄的图像进行查看，通过观察在每一点上产生最大反射强度的照明方向，可以推断出纤维在这一点上的方向，记为角度b；S9：根据S6得到的角度a以及S8得到的角度b，可确定纤维取向为垂直于角度a与角度b两个角度的平均方向。2.根据权利要求1所述的一种基于光反射原理测试复合材料纤维取向的方法，其特征在于，两个所述固定杆(2)分别固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯，
申请(专利权)人：刘晓玲，
类型：发明
国别省市：