给计算机；
[0039] 5)针对4)采集获得的300张图像，每一张图像进行如下的处理：
[0040] 1、获得实时图像的每个像素点的RGB值，依据RGB值计算灰度值：
[0041 ]Glay= (2*r-g_b)
[0042] 其中，r代表红色，g代表绿色，b代表蓝色；
[0043] 2、针对图像的光照强弱，Glay灰度值，大于等于64时，为白色，小于此值为黑色； 即在程序中将灰度值与设定的阈值进行比较：灰度值小于设定的阀值时，记为〇,表示黑 色；灰度值大于设定的阀值时，记为1，表示白色；这样就获得了修正的灰度图像。（对于灰 度阈值64,针对实际情况可以调整，目标是图像中的标识为白色，其他背景均为黑色）
[0044] 3、接着对图像采用"中心均值法"剔除图像噪点，具体方法是：对局部3*3的像素 点的Glay进行求和，如果和大于4,该点为白色，否则为黑色；通过上述的图像处理，获得了 标识为白色，其他为黑色的图像；
[0045] 4、针对图像中保留两个连续的白色区域，即对应的标识，分别获得白色图像的中 心点像素坐标，运用两点距离公式求得标识的相对距离（像素距离）；由标距Lmm/Pixn换 算得到两点的当前实际距离，以这个距离为试件标识中心点的实际距离；
[0046] 5、对每个图像进行步骤1-4的操作，得到一系列的试件标识中心点的实际距离； 采用正弦函数进行数值拟合处理，以正弦曲线的峰值作为此时测量的标识相对距离，即裂 纹张开位移，该过程程序的流程图为图3 ;
[0047] 6)利用裂纹口张开位移和裂纹长度的柔度转换公式，获取对应循环下的裂纹长 度。
[0048] 计算柔度与归一化裂纹长度关系式：
[0049]
[0050]
a'·
[0051] 其中，B为试件厚度，E为材料弹性模量，Vx为裂纹张开位移，P为载荷大小，C，为 常数，a为裂纹长度，w为试件宽度。
[0052] 试验采用标准C(T)试样，试验开始前记录试验的仪器型号，试件规格，材料类型， 加载大小及环境特性等试验相关参数。试验的流程图如图4所示。
[0053] 将数字影像采集系统与计算机连接，并将裂纹张开位移测量系统安装在计算机 上，组成非接触式裂纹长度测量分析系统。
[0054] 打开试验机，将贴有标识的试验件安装在试验机上。
[0055] 调节光源和安装有数字影像采集系统的固定调节装置，使得数字影像采集系统能 够捕捉到标识图像，具有合适的图像放大倍数和清晰度。
[0056] 图像标定，在静载条件下采集图像，确定单位像素的实际距离。
[0057] 开始试验，利用试验机对试验件进行加载，同时数字影像采集系统实时采集处在 加载过程中的试验件上的标识图像并传输给计算机。
[0058] 计算机记录循环数下的实时图像，获得实时图像的RGB值，进行灰度值计算，调节 灰度阀值过滤图像噪点，图5为灰度处理后得到的标识点区域处理图。利用图像局部中心 运算得到实时的标示中心，经Sin曲线的数值拟合后得到循环数下的试验件裂纹张开位 移。
[0059] 依据测定裂纹长度的柔度法，参考公式~和柔度与归一化裂纹 长度关系式由裂纹张开量得到循环数下实时的 裂纹长度。式中，B为试件厚度，E为材料弹性模量，Vx为裂纹张开位移，P为载荷大小，Cx 为常数，a为裂纹长度，w为试件宽度。
[0060] 对数据以可视化图表的形式展出得到图6,图6中圆圈线代表试验中通过视频显 微镜目测获取的裂纹长度扩展曲线，黑实线为非接触式裂纹长度测量分析系统得到的裂纹 长度扩展曲线。可见，二者非常接近，最大误差不到2. 3%。
【主权项】
1. 一种测量动态裂纹长度的方法，其特征在于步骤如下： 步骤1:在含裂试件上粘贴两个标识，将带标识试件固定在加载装置上； 步骤2 :在静载条件下采集一组带标识试件图像，计算两个标识在实际中的距离和图 像中的距离的比例L所述的L的单位为mm/Pix; 步骤3 :加载装置对含裂试件进行加载，数字影像采集系统每隔一定的加载循环数采 集标识试件图像若干张并传输给计算机； 步骤4 :计算机对图像进行图像处理得到裂纹张开位移： 1) 计算每个像素点的灰度值： Glay= (2*r-g-b) 其中，r代表红色，g代表绿色，b代表蓝色； 2) 将灰度值与设定的阔值进行比较：灰度值小于设定的阀值时，记为0,表示白色；灰 度值大于设定的阀值时，记为1，表示黑色； 3) 对局部3*3的像素点的Glay进行求和，如果和大于4,则像素点为白色，否则为黑 色；经过步骤2)和步骤3)之后的白色图像为两个标识点； 4) 计算两个标识点的中屯、距离，由比例L换算得到两标识点的当前实际距离； 5) 对每个图像进行步骤1)-4)的操作，得到两标识点在不同时刻的当前实际距离； 6) 采用正弦曲线对标识点不同时刻的当前实际距离进行数值拟合，得到的正弦曲线的 峰值作为裂纹张开位移； 步骤5:依据裂纹口张开位移量与裂纹长度的柔度转换公式，得到对应循环下的实时 裂纹长度其中，B为试件厚度，E为材料弹性模量，Vy为裂纹张开位移，P为载荷大小，C。、。、C2、C3、C4、为常数，a为裂纹长度，W为试件宽度。2. 根据权利要求1所述的一种测量动态裂纹长度的方法，其特征在于所述的设定的阀 值为64。3. -种实现权利要求1所述的测量方法的动态裂纹长度装置，其特征在于包括加载装 置（1)、数字影像采集系统（3)和计算机（4);加载装置（1)用于加载含裂纹试件（2)，数字 影像采集系统（3)和计算机（4)连接，数字影像采集系统（3)采集不断加载的试件（2)的 实时图形信息并传输给计算机（4)，经过计算机（4)数据处理得到试件的动态裂纹长度。
【专利摘要】本发明涉及一种测量动态裂纹长度的装置脊方法，对含裂试件进行加载，通过非接触式裂纹长度测量分析系统采集裂纹口的张开位移数据，利用正弦曲线拟合获取张开位移的最大值，再利用裂纹口张开位移与裂纹长度关系获取对应循环下的裂纹长度。经试验验证，本方法比传统方法便利快捷，结果真实可靠。
【IPC分类】G01N3/32, G01B11/02
【公开号】CN105371769
【申请号】CN201510740224
【发明人】殷之平, 陈建军, 刘嘉鹏, 丁国元
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月4日