测量和可视化具有三维几何形状的预成型碳纤维增强聚合物部件表面的纱线取向分布的方法技术

本发明专利技术提供了测量和可视化预制碳纤维增强聚合物(CFRP)部件表面纱线取向分布的方法、图像采集系统和软件。图像采集系统可以包括工业相机和6轴机械臂，用于扫描和捕获CFRP零件表面采样点的图像。这些方法和系统可以利用图像处理算法和直方图分析来快速确定零件每个采样点的纱线方向。该方法在测量纱线角度和取向时的平均误差分别小于4°和12.8°。测量的纱线取向和夹角可以使用色标图进行可视化，以便在具有复杂3D几何形状的预成型零件上清晰显示。还可以添加2D插值，以平滑色标图，并使用来自采样点的信息准确近似整个零件表面的纱线取向和夹角。

【技术实现步骤摘要】

一方面，本专利技术涉及对碳纤维增强聚合物零件的纱线取向和纱线夹角的图像分析。

技术介绍

1、随着碳纤维增强聚合物(cfrp)材料在各个工业领域的应用越来越多，对cfrp制成的产品进行质量评估变得越来越重要。为确保cfrp产品的机械性能和结构完整性能够满足初始设计目标，检查最终产品中的孔隙率、裂纹和纱线取向分布等表面质量非常重要。在这些特性中，由于cfrp的各向异性，纱线取向分布主导了cfrp零件的机械性能。纱线方向相对于设计布局的局部错位可能会导致强度减弱和冲击响应的不必要变化。另一方面，作为3dcfrp零件应用最广泛的制造方法之一，预成型工艺在引入双曲率特征时，往往会导致机织cfrp的纱线方向分布不均匀。因此，cfrp产品纱线方向测量技术的研发已经引起了学术界和工业界的广泛关注。

2、cfrp零件的纱线/纤维取向有几种测量方法。由于碳纤维具有各向异性的反射特性，因此可以使用光度立体(ps)方法检测碳纤维织物试样中的纤维取向分布。这种ps方法使用一系列不同但精确定位的光源照亮标本并记录反射信号。然后通过结合碳纤维反射模型对这些反射信号进行图像处本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，CFRP零件由碳纤维和环氧树脂/聚合物组成。

3.如权利要求1所述的方法，其中，一系列孤立的采样点分布在球坐标系中。

4.如权利要求1所述的方法，其中，当机械臂将相机视线与CFRP零件表面上每个采样点处的曲面法线方向对准时，相机才能捕捉多张照片。

5.如权利要求1所述的方法，其中，图像采集系统使用编程语言实现从输入图像中对纱线取向和夹角进行分析。

6.如权利要求5所述的方法，其中，图像采集系统使用在任何合适的应用场合下开发的软件应用。

7.如权利要求5所述的方法...

【技术特征摘要】

1.一种方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，cfrp零件由碳纤维和环氧树脂/聚合物组成。

3.如权利要求1所述的方法，其中，一系列孤立的采样点分布在球坐标系中。

4.如权利要求1所述的方法，其中，当机械臂将相机视线与cfrp零件表面上每个采样点处的曲面法线方向对准时，相机才能捕捉多张照片。

5.如权利要求1所述的方法，其中，图像采集系统使用编程语言实现从输入图像中对纱线取向和夹角进行分析。

6.如权利要求5所述的方法，其中，图像采集系统使用在任何合适的应用场合下开发的软件应用。

7.如权利要求5所述的方法，其所述编程语言可以包括以下任一项：matlab(来自themathworks，inc.)、labview(来自national instruments，inc.)、c、c++、python、fortran和visual basic。

8.如权利要求1所述的方法，其中，病态输入图像的自动筛选机制是基于输入图像的局部纱线取向分布直方图的波峰因数。

9.如权利要求1所述的方法，其中，使用编程语言生成3d色标图以可视化在被检测的单圆顶cfrp零件表面上的纱线取向和夹角的3d分布。

10.如权利要求9所述的方法，其所述编程语言可以包括以下任一项：matlab(来自themathworks，inc.)、labv...

【专利技术属性】
技术研发人员：张为昭，唐崇锐，
申请(专利权)人：香港中文大学，
类型：发明
国别省市：