一种自冲铆接头的力学性能检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种自冲铆接头的力学性能检测方法，系统组成包括铆接试件、材料力学性能试验装置、电子显微镜、图像采集卡以及图像分析处理系统等。本发明设计了双铆接头试件；利用由电子显微镜构成的图像观测系统获取铆扣机械内锁区形变前后的图像序列；试件受载前，在铆钉角剖切面形成的面域内和面域外各选取一个模板图像；通过相关分析法分析计算形变过程图像序列中的单幅图像，利用最大相关系数匹配得到模板图对应的目标图，通过计算模板图与目标图之间相对滑动量得到自冲铆接头铆扣机械内锁的滑移特征量，据此可全面评估自冲铆接头的质量水平，为自冲铆接头的有关研究、设计、工艺制造等提供科学依据。
【专利说明】一种自冲铆接头的力学性能检测方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种金属构件的力学性能检测方法，特别涉及一种自冲铆接头的力学性能检测方法。
【背景技术】
[0002]自冲铆是一种薄板材料新型冷压嵌铆连接方法，板材连接过程通过冲头将一个半中空铆钉压入板材，铆钉管腿端部在被嵌入板件过程中向四周翻开形成铆扣机械内锁，在不破坏下层板料整体强度的前提下实现多层板件的连接。自冲铆连接技术具有工序简单、连接强度高等特点，在汽车轻量化设计制造领域占有重要地位，被誉为下一代新型连接技术，此种技术已在国外高端汽车行业得到应用，如奥迪AS，单车铆钉数目已达到2400多个。
[0003]自冲铆接头的力学性能测试是构件质量评价分析的重要环节之一。大量研究结果及实际应用表明，自冲铆接头机械内锁区的滑移是导致接头失效的主要诱因，因此，自冲铆接头机械内锁滑移的定量及定性分析已成为针对此类构件力学性能测试的重要内容。然而，自冲铆接头的力学性能测试目前还在借用传统的材料力学性能分析测试方法与手段，即，将自冲铆接头两端安装于材料力学性能试验机的夹具中进行单向拉伸，通过测得的载荷/位移曲线求出接头的强度极限。采用这种方法只能提取反映构件宏观力学特性参数的载荷值和位移值，特别地，对于自冲铆接头的形变量只反映了构件宏观总变形量，无法测得自冲铆接头失效前期铆扣机械内锁滑移的特征量。虽然，在构件力学性能试验过程中，可以在接头附近安装引申计或应变片来获取铆扣机械内锁滑移的相关信息，但是，引申计或应变片的输出参数也只能反映出传感器有效测试段的宏观变形；另外，当循环载荷次数较大或形变量较大时，还会引起引申计、应变片的损害等问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是传统自冲铆接头力学性能测试过程中无法提取自冲铆接头受载情况下铆扣机械内锁滑移特征量的问题，从而提出了一种基于图像分析处理的力学性能检测方法。
[0005]本发明的技术方案是:一种自冲铆接头力学性能检测方法，具体包括以下步骤: 步骤一、板材自冲铆连接接头的成形:
加工长为100?200 mm、宽为30、0 mm、厚为1?5 mm的两块大小相同的金属板材,沿两块板长方向搭接，搭接尺寸为2(T50 mm且保证板材长方向的两边对齐，利用铆接设备在板材的搭接处且沿板宽方向依次加工成形双铆钉自冲铆接头；
步骤二、双铆接头试件的加工:
利用电火花线切割设备依次沿所述双铆钉自冲铆接头长方向的两边且通过铆钉中心轴做纵向剖切，去除双铆钉自冲铆接头两边剖切的材料，保留双铆钉自冲铆接头剖切后的中间材料，并对剖切后的双铆接接头的剖切面进行打磨和清洗，作为力学性能试验的双铆接头试件；步骤三、双铆接头试件的安装:
将步骤二中所述的双铆接头试件的两端分别装夹于材料力学性能试验机的两个夹具
中；
步骤四、图像采集装置的安装:
在完成所述步骤三的基础上，将电子显微镜与计算机主机相连，并将电子显微镜的镜头对准所述双铆接头试件的剖切面中的自冲铆接头铆扣机械内锁区；
步骤五、模板图像的提取:
在完成所述步骤四的基础上，进一步调整显微镜镜头，选取双铆接头试件机械内锁区中铆钉脚刺入下板的区域为双铆接头试件待检测区域，并在铆钉角剖切面形成的面域范围以内，选取大小为mXn的第一块灰度图像，其中，m和n分别代表图像的纵向像素数和横向像素数，并将所述mXn的第一块灰度图像作为第一模板图像7；;其次，在所述双铆接头试件待检测区域中，且在铆钉角端部刺入的板材区域选取大小为mXn的第二块灰度图像，并将所述为mXn的第二块灰度图像作第二模板图像T2 ；
步骤六、双铆接头试件机械内锁区图像采集:
在双铆接头试件端部施加载荷力，在双铆接头试件受载过程中，利用所述步骤四提及的电子显微镜对双铆接头试件铆扣机械内锁区进行观测，同时，利用计算机采集和保存用电子显微镜观测到的图像序列；
步骤七、模板图像与目标图像的匹配: 进一步，所述步骤七可分为如下几个子步骤:
步骤A:将步骤六所述的用电子显微镜观测到的图像序列的单幅图像转换为灰度图，并提取大小为mXn的图像，作为目标图像，m和n分别代表目标图像的纵向像素数和横向
像素数；
步骤B:将所述的目标图像分别与所述步骤五中的第一模板图像和第二模板图像T2比较，分别计算目标图像与第一模板图像T1和第二模板图像T2的图像的相关系数；
步骤C:遍历所述图像序列中的单幅图像，重复所述步骤A和步骤B，依次提取单幅图像中不同位置点坐标所对应的大小为mXn的目标图像，并分别与所述的第一模板图像T'和第二模板图像T2比较，计算图像的相关系数，图像的相关系数的计算采用如下的公式:
【权利要求】
1.一种自冲铆接头的力学性能检测方法，其特征在于具体包括以下步骤: 步骤一、板材自冲铆连接接头的成形: 加工长为100~200 mm、宽为30、0 mm、厚为1~5 mm的两块大小相同的金属板材,沿两块板长方向搭接，搭接尺寸为2(T50 mm且保证板材长方向的两边对齐，利用铆接设备在板材的搭接处且沿板宽方向依次加工成形双铆钉自冲铆接头； 步骤二、双铆接头试件的加工: 利用电火花线切割设备依次沿所述双铆钉自冲铆接头长方向的两边且通过铆钉中心轴做纵向剖切，去除双铆钉自冲铆接头两边剖切的材料，保留双铆钉自冲铆接头剖切后的中间材料，并对剖切后的双铆接接头的剖切面进行打磨和清洗，作为力学性能试验的双铆接头试件； 步骤三、双铆接头试件的安装: 将步骤二中所述的双铆接头试件的两端分别装夹于材料力学性能试验机的两个夹具中； 步骤四、图像采集装置的安装: 在完成所述步骤三的基础上，将电子显微镜与计算机主机相连，并将电子显微镜的镜头对准所述双铆接头试件 的剖切面中的自冲铆接头铆扣机械内锁区； 步骤五、模板图像的提取: 在完成所述步骤四的基础上，进一步调整显微镜镜头，选取双铆接头试件机械内锁区中铆钉脚刺入下板的区域为双铆接头试件待检测区域，并在铆钉角剖切面形成的面域范围以内，选取大小为mXn的第一块灰度图像，其中，m和n分别代表图像的纵向像素数和横向像素数，并将所述mXn的第一块灰度图像作为第一模板图像7；;其次，在所述双铆接头试件待检测区域中，且在铆钉角端部刺入的板材区域选取大小为mXn的第二块灰度图像，并将所述为mXn的第二块灰度图像作第二模板图像T2 ； 步骤六、双铆接头试件机械内锁区图像采集: 在双铆接头试件端部施加载荷力，在双铆接头试件受载过程中，利用所述步骤四提及的电子显微镜对双铆接头试件铆扣机械内锁区进行观测，同时，利用计算机采集和保存用电子显微镜观测到的图像序列； 步骤七、模板图像与目标图像的匹配: 进一步，所述步骤七可分为如下几个子步骤: 步骤A:将步骤六所述的用电子显微镜观测到的图像序列的单幅图像转换为灰度图，并提取大小为mXn的图像，作为目标图像，m和n分别代表目标图像的纵向像素数和横向像素数； 步骤B:将所述的目标图像分别与所述步骤五中的第一模板图像和第二模板图像T2比较，分别计算目标图像与第一模板图像T1和第二模板图像T2的图像的相关系数； 步骤C:遍历所述图像序列中的单幅图像，重复所述步骤A和步骤B，依次提取单幅图像中不同位置点坐标所对应的大小为mXn的目标图像，并分别与所述的第一模板图像T'和第二模板图像T2比较，计算图像的相关系数，图像的相关系数的计算采用如下的公式:
【文档编号】G01M13/00GK103592114SQ201310565579
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】曾凯, 何晓聪, 丁燕芳, 邓成江, 杨慧艳, 周森, 邢保英, 刘恩 申请人:昆明理工大学