【技术实现步骤摘要】
本申请特别涉及一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统及方法。
技术介绍
1、航空发动机在实际工作中，关键结构同时承受着大幅值、低频率离心载荷和小幅值、高频率振动载荷的共同作用，复杂载荷诱发的超高周疲劳是航空发动机失效的主要原因之一。如何考核发动机的超高周疲劳性能，提高航空发动机的可靠性、延长其安全寿命是航空发动机研制、使用和发展的薄弱环节之一，也大家非常关注并期待解决的难题。
2、超高周疲劳试验对于发动机关键部件的考核具有重要意义，目前对于超高周疲劳试验的研究还有很多关键问题需要解决，其中超高周疲劳试验过中损伤的早期检测就是亟待解决的一个问题。超高周疲劳试验频率非常高，其损伤的产生和演化很难通过传统的检测手段进行观察。传统的超声、射线、涡流等检测手段对于疲劳裂纹早期萌生敏感度很低，也无法实现在线检测，很难获取超高周疲劳损伤产生和演化过程中的损伤形态。
3、视觉检测作为一种在线检测手段可以有效的捕捉试验过程中损伤的变化情况，显微视觉可以捕捉到试验件显微状态下的损伤变化，但是显微视觉的应用受到很多影响因素的限制，比如光照条件、采集频率、视野范围、距离以及试验动态载荷环境因素等。
4、因此如何提高显微视觉在高周疲劳试验中的检测稳定性是一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统及方法，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
2、本申请的技术方案是：一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，
3、优选地，所述光源模块包括光源开关、环形光源和柱形反光桶，所述固定组件对应显微镜头外侧的位置处设有环形套筒，所述柱形反光桶与环形套筒套设于试验件外侧并且柱形反光桶的一侧开设有能够将试验件露出的矩形槽，所述柱形反光桶内壁采用反光材料制成，所述环形光源同轴转动连接于环形套筒上并且环形光源的横截面为倒三角形结构，所述环形光源内部沿周向均匀设置有多组led灯并且环形光源的外端由透明材料制成，所述光源开关与环形光源电连接并且光源开关能够调节环形光源的光线亮度。
4、优选地，所述固定组件包括卡箍、卡扣盖和滑轨转接板，所述显微镜头的内端部与滑轨转接板插接配合，所述卡箍设于显微镜头内端部的外侧并且卡箍能够对显微镜头的内端部进行卡紧，所述卡扣盖套设于卡箍的外侧并且卡扣盖与滑轨转接板螺栓连接，所述滑轨转接板远离卡箍的一端与高速相机通过盖板螺纹连接，所述滑轨转接板的外侧连接辅助支架，所述滑轨转接板与辅助支架水平滑移配合。
5、优选地，所述辅助支架包括横向铝型材、竖向铝型材和三角支架，所述三角支架和竖向铝型材均设于地面上，所述横向铝型材水平连接于竖向铝型材的顶部，所述滑轨转接板通过螺栓与横向铝型材的铝型材滑槽水平滑移配合。
6、优选地，所述高速相机为固定焦距相机，所述高速相机能够进行多通道采集。
7、优选地，所述高速图像处理系统包括图像分类模块、图像处理模块和时间登记模块，所述图像分类模块能够分别通过高速相机不同的通道分别获取黑白图像或者彩色图像，并发送至图像处理模块，所述时间登记模块能够对每帧图像按照时间顺序叠加时间标签，并同步发送至图像处理模块，所述图像处理模块能够对图像进行处理，生成序列图像或视频，发送至显示器上。
8、作为一种具体实施方式，一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测，包括：
9、将高速相机、显微镜头通过螺栓安装在固定组件上，固定组件通过螺栓安装在支架上；根据试验机的空间以及试验件的位置放置辅助支架，控制试验件处于高速相机和显微镜头的视野范围内；
10、将图像采集模块与图像处理及显示模块电连接，同时将图像处理及显示模块与红外检测设备电连接，打开图像采集模块、图像处理及显示模块、红外检测设备以及光源模块；
11、进行试运行，采集试运行中的试验件图像数据并进行试验件表面图像清晰度评价，判断是否满足图像采集要求，若是，则直接进行拍摄；若否，则通过滑轨转接板上的螺栓调节固定组件和高速相机在横向铝型材上的水平位置；
12、将柱形反光桶放置到试验件的周围，调节柱形反光桶的位置直至柱形反光桶的内壁能够将光源开关发出的光照反射至高速相机上；
13、设置高速相机的帧率、采集视野的范围，在试验开始后对试验件进行拍摄，获取不同试验件的表面状态变化图像；
14、完成试验后调取整个试验过程中试验件表面状态变化图像，同时与红外热成像检测设备获取的温度图像进行比较，根据试验件表面状态变化和温度变化情况确定试验件损伤起始的时刻；而后再观察整个损伤的演化过程图像，获取试验件损伤从起始到最终破坏整个过程的表面状态的变化图像；
15、分析试验件表面状态变化图像的特征值，选取适用于表征试验件裂纹起始到整个过程的特征值，通过特征值量化保证裂纹的起始与扩展情况，确定裂纹起始时刻以及损伤演化的过程。
16、本申请的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统及方法，包括图像采集模块、光源模块、图像处理及显示模块和辅助支架；图像采集模块设于辅助支架上；图像采集模块包括同轴设置的高速相机、显微镜头和固定组件。高速相机和显微镜头分别固定连接于固定组件的两端，光源模块与固定组件相连并且光源模块设于显微镜头的外端部位置，光源模块能够产生同轴环绕于显微镜头的外端部上的环形光照。进行图像采集时，显微镜头将试验件上的损伤位置放大后再经过高速相机的拍摄，从而得到分辨率较高的图像。并采用环形光照分布于显微镜头的周向，并对试验件进行照射，从而使得试验件能够得到均匀、稳定和持续的光照条件。
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1.一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：包括图像采集模块(2)、光源模块(1)、图像处理及显示模块(3)和辅助支架；所述图像采集模块(2)设于辅助支架上，所述图像采集模块(2)包括同轴设置的高速相机(4)、显微镜头(5)和固定组件(6)；所述高速相机(4)和显微镜头(5)分别固定连接于固定组件(6)的两端，所述光源模块(1)与固定组件(6)相连并且光源模块(1)设于显微镜头(5)的外端部位置，所述光源模块(1)能够产生同轴环绕于显微镜头(5)的外端部上的环形光照，所述固定组件(6)为中空结构并且高速相机(4)的镜头视角穿过固定组件(6)并正对显微镜头(5)的内端，所述图像处理及显示模块(3)包括计算机(15)和显示器(16)；所述计算机(15)与显示器(16)和高速相机(4)电连接，所述计算机(15)内设有高速图像处理系统(17)，所述高速图像处理系统(17)能够接收高速相机(4)的图像数据并将处理结果发送至显示器(16)上。
2.如权利要求1所述的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：所述光源模块(1)包括光源开关、环形光源(12)和柱形反
3.如权利要求1所述的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：所述固定组件(6)包括卡箍(7)、卡扣盖(8)和滑轨转接板(9)，所述显微镜头(5)的内端部与滑轨转接板(9)插接配合，所述卡箍(7)设于显微镜头(5)内端部的外侧并且卡箍(7)能够对显微镜头(5)的内端部进行卡紧，所述卡扣盖(8)套设于卡箍(7)的外侧并且卡扣盖(8)与滑轨转接板(9)螺栓连接，所述滑轨转接板(9)远离卡箍(7)的一端与高速相机(4)通过盖板螺纹连接，所述滑轨转接板(9)的外侧连接辅助支架，所述滑轨转接板(9)与辅助支架水平滑移配合。
4.如权利要求3所述的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：所述辅助支架包括横向铝型材(18)、竖向铝型材(19)和三角支架(11)，所述三角支架(11)和竖向铝型材(19)均设于地面上，所述横向铝型材(18)水平连接于竖向铝型材(19)的顶部，所述滑轨转接板(9)通过螺栓与横向铝型材(18)的铝型材滑槽(10)水平滑移配合。
5.如权利要求1所述的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：所述高速相机(4)为固定焦距相机，所述高速相机(4)能够进行多通道采集。
6.如权利要求5所述的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：所述高速图像处理系统(17)包括图像分类模块、图像处理模块和时间登记模块，所述图像分类模块能够分别通过高速相机(4)不同的通道分别获取黑白图像或者彩色图像，并发送至图像处理模块，所述时间登记模块能够对每帧图像按照时间顺序叠加时间标签，并同步发送至图像处理模块，所述图像处理模块能够对图像进行处理，生成序列图像或视频，发送至显示器(16)上。
7.一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测，采用如权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：包括图像采集模块(2)、光源模块(1)、图像处理及显示模块(3)和辅助支架；所述图像采集模块(2)设于辅助支架上，所述图像采集模块(2)包括同轴设置的高速相机(4)、显微镜头(5)和固定组件(6)；所述高速相机(4)和显微镜头(5)分别固定连接于固定组件(6)的两端，所述光源模块(1)与固定组件(6)相连并且光源模块(1)设于显微镜头(5)的外端部位置，所述光源模块(1)能够产生同轴环绕于显微镜头(5)的外端部上的环形光照，所述固定组件(6)为中空结构并且高速相机(4)的镜头视角穿过固定组件(6)并正对显微镜头(5)的内端，所述图像处理及显示模块(3)包括计算机(15)和显示器(16)；所述计算机(15)与显示器(16)和高速相机(4)电连接，所述计算机(15)内设有高速图像处理系统(17)，所述高速图像处理系统(17)能够接收高速相机(4)的图像数据并将处理结果发送至显示器(16)上。
2.如权利要求1所述的超高周疲劳试验原位显微视觉检测系统，其特征在于：所述光源模块(1)包括光源开关、环形光源(12)和柱形反光桶(13)，所述固定组件(6)对应显微镜头(5)外侧的位置处设有环形套筒(14)，所述柱形反光桶(13)与环形套筒(14)套设于试验件外侧并且柱形反光桶(13)的一侧开设有能够将试验件露出的矩形槽，所述柱形反光桶(13)内壁采用反光材料制成，所述环形光源(12)同轴转动连接于环形套筒(14)上并且环形光源(12)的横截面为倒三角形结构，所述环形光源(12)内部沿周向均匀设置有多组led灯并且环形光源(12)的外端由透明材料制成，所述光源开关与环形光源(12)电连接并且光源开关能够调节环形光源(12)的光线亮度。
3.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏飞，贾文博，任宏全，詹绍正，樊俊铃，宁宁，潘凯，陈永辉，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：
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