一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法技术

本发明专利技术公开了一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法，所述非接触式原位测量方法可以实现对不同3D空间结构(均质、层状、梯度等)的陶瓷、金属等多种材料在不同加热方式下以不同速率进行升温、降温和保温过程的非接触式原位测量，从而精准地获得样品在不同维度下的随温度的形变情况。另外，本发明专利技术的非接触式原位测量方法还可减小高速变温、高温强辐射环境下材料边缘模糊、衬度低对几何元素测量的影响，以获得材料在上述热过程中的形状尺寸的连续变化数值，对于分析材料形变与缺陷产生机制、明确材料烧结及化学反应机制、优化材料热工过程与工艺等，具有重要的理论与实际应用意义。用意义。用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法


[0001]本专利技术涉及一种材料形变测量方法，具体涉及一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法。

技术介绍

[0002]在以陶瓷、金属等为代表的材料热过程中，尤其是在高温环境下，材料基体可能发生烧结收缩、热膨胀/收缩或化学反应形变等多种形式的几何尺寸变化，以及由此而产生的密度变化。对于复相材料或者具有复杂3D空间结构的材料，热致形变还会进一步诱发材料内部的应力分布发生连续改变，最终导致材料出现分层、变形、开裂、失效等严重后果。因此，精确分析材料的热致形变过程，获取材料在温度变化或高温条件下的连续形变及密度变化参数，对于研究材料烧结特性与机理、粉末冶金过程、化学反应过程、复杂结构及复相材料的形变与应力分布特性等，都具有重要意义。然而，由于高速变温和高温(高辐射强度)条件下，样品与周围环境的对比衬度较低，基于图像处理技术的非接触式原位测量材料形变仍存在较大难度，因此现有的国内外相关研究及报道较少，且已有报道均具有不同程度的原理及应用局限性。
[0003]因此，开发一种针对材料多维高温几何形变(烧结、热膨胀/收缩、化学反应形变)与密度的非接触式原位测量方法，用于减小高速变温、高温强辐射环境下材料边缘模糊、衬度低对几何元素测量的影响，以获得材料在上述热过程中形状尺寸及密度的连续变化数值，对于分析材料形变与缺陷产生机制、明确材料烧结及化学反应机制、优化材料热工过程与工艺等，具有重要的理论与实际应用意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法，所述非接触式原位测量方法可以大幅度减小在高速变温、高温强辐射环境下材料边缘模糊、衬度低对几何元素测量的影响，用于获得材料在上述热过程中形状尺寸的连续变化数值。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法，包括以下步骤：
[0007](1)、将待检测的样品放置在可视化混合加热装置中；
[0008](2)、图像采集模块每经时间间隔t后采集一次样品热过程中的图像，并将采集到的图像以此刻样品的温度命名保存至指定文件夹,其中，所述的图像采集模块包括具有高分辨率的CCD工业相机和特殊镜头模组，其中，所述特殊镜头模组包括变焦或定焦镜头、偏振镜、红外滤光镜以及可变灰度镜；
[0009](3)、图像处理模块对采集到的图像进行降噪处理，并输出二值化图像，将其保存至指定文件夹中；
[0010](4)、将二值化图像通过LabVIEW软件对样品的集合元素进行测量及分析，具体分
析步骤为：
[0011](4
‑
1)、通过Adv.Straight Edge程序，设置ROI和检测参数，抓取二值化图像中的样品的四条边界；
[0012](4
‑
2)、通过IMAQ Lines Intersection程序捕捉二值化图像中的样品的四条边界上的四个顶点，其坐标分别是：A(X
A
,Y
A
),B(X
B
,Y
B
),C(X
C
,Y
C
),D(X
D
,Y
D
)；
[0013](4
‑
3)、利用求出的样品的四条边界和四个顶点坐标样品进行n等分分割，实现对样品的不同维度进行平均分层测量，其中，所述维度包括纵向维度和横向维度，分割方法包括以下一种或两种：
[0014](4
‑
31)、横向分层：设边界AB的长度为L1，则有Y
A
‑
Y
B
＝L1；边界CD的长度为L2，则有：Y
C
‑
Y
D
＝L2；将边界AB进行n等分后的相邻两个等分点之间的间距L1/n，并结合For循环程序结构算法:Y
NAB
＝Y
B
+L1/n*N，其中，N＝n
‑
1，n
‑
2，
……
，2，1；依次求得(n
‑
1)个等分点1
AB
，2
AB
，3
AB
，4
AB
，
……
，(n
‑
1)
AB
的坐标值(X
NAB
，Y
NAB
)；同理，求得对边界CD进行n等分后的(n
‑
1)个等分点1
CD
，2
CD
，3
CD
，4
CD
，
……
，(n
‑
1)
CD
的坐标值(X
NCD
，Y
NCD
)；运用距离公式计算出每一条横向等分线的横向长度值，单位：PIX；
[0015](4
‑
32)、纵向分层：边界AC的长度为L3，则有X
C
‑
X
A
＝L3；边界BD的长度为L4，则有X
D
‑
X
B
＝L4；将边界AC进行n等分后的相邻两个等分点之间的间距L3/n，并结合For循环程序结构算法：X
NAC
＝Xc+L3/n*N，其中，N＝n
‑
1，n
‑
2，
……
，2，1；依次得出(n
‑
1)个等分点1
AC
，2
AC
，3
AC
，4
AC
，
……
，(n
‑
1)
AC
的坐标值(X
NAC
，Y
NAC
)；同理，得出对边界BD进行n等分后的(n
‑
1)个等分点1
BD
，2
BD
，3
BD
，4
BD
，
……
，(n
‑
1)
BD
的坐标值(X
NBD
，Y
NBD
)；运用距离公式计算出每一条纵向等分线的纵向长度值，单位：PIX；
[0016](5)、将所有二值化图像中的横向等分线的横向长度值或/和纵向等分线的纵向长度值进行数据处理，得到样品在不同维度方向中随温度变化的形变尺寸，以此绘制出样品在不同维度或不同梯度热过程中的形变曲线。
[0017]优选的，在步骤(4
‑
3)中，若样品是均质材料制成且该样品为规则形状，则采用竖向分层和横向分层结合的方式。
[0018]优选的，在步骤(5)中，对于形状规则且由均质材料制成的样品，在计算出每张二值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对材料多维高温几何形变的非接触式原位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将待检测的样品放置在可视化混合加热装置中；(2)、图像采集模块每经时间间隔t后采集一次样品热过程中的图像，并将采集到的图像以此刻样品的温度命名保存至指定文件夹,其中，所述的图像采集模块包括具有高分辨率的CCD工业相机和特殊镜头模组，其中，所述特殊镜头模组包括变焦或定焦镜头、偏振镜、红外滤光镜以及可变灰度镜；(3)、图像处理模块对采集到的图像进行降噪处理，并输出二值化图像，将其保存至指定文件夹中；(4)、将二值化图像通过LabVIEW软件对样品的集合元素进行测量及分析，具体分析步骤为：(4
‑
1)、通过Adv.Straight Edge程序，设置ROI和检测参数，抓取二值化图像中的样品的四条边界；(4
‑
2)、通过IMAQ Lines Intersection程序捕捉二值化图像中的样品的四条边界上的四个顶点，其坐标分别是：A(X
A
,Y
A
),B(X
B
,Y
B
),C(X
C
,Y
C
),D(X
D
,Y
D
)；(4
‑
3)、利用求出的样品的四条边界和四个顶点坐标样品进行n等分分割，实现对样品的不同维度进行平均分层测量，其中，所述维度包括纵向维度和横向维度，分割方法包括以下一种或两种：(4
‑
31)、横向分层：设边界AB的长度为L1，则有Y
A
‑
Y
B
＝L1；边界CD的长度为L2，则有：Y
C
‑
Y
D
＝L2；将边界AB进行n等分后的相邻两个等分点之间的间距L1/n，并结合For循环程序结构算法:Y
NAB
＝Y
B
+L1/n*N，其中，N＝n
‑
1，n
‑
2，
……
，2，1；依次求得(n
‑
1)个等分点1
AB
，2
AB
，3
AB
，4
AB
，
……
，(n
‑
1)
AB
的坐标值(X
NAB
，Y
NAB
)；同理，求得对边界CD进行n等分后的(n
‑
1)个等分点1
CD
，2
CD
，3
CD
，4
CD，
……
，(n
‑
1)
CD
的坐标值(X
NCD
，Y
NCD
)；运用距离公式计算出每一条横向等分线的横向长度值，单位：PIX；(4
‑
32)、纵向分层：边界AC的长度为L3，则有X
C
‑
X
A
＝L3；边界BD的长度为L4，则有X
D
‑
X
B
＝L4；将边界AC进行n等分后的相邻两个等分点之间的间距L3/n，并结合For循环程序结构算法：X
NAC
＝Xc+L3/n*N，其中，N＝n
‑
1，n
‑
2，
……
，2，1；依次得出(n
‑
1)个等分点1
AC
，2
AC
，3
AC
，4
AC
，
……
，(n
‑
1)
AC
的坐标值(X
NAC
，Y

【专利技术属性】
技术研发人员：左飞，严政清，王强，林华泰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：