[发明专利]DWTT试样断口成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像方法，属于图像测量领域。

背景技术

落锤撕裂实验DWTT(Drop Weight Tear Test)是目前检测金属材料强韧性的主要方法。DWTT已被列入国际标准(API 5L/ISO(International organization for standardization)3183、《管线落锤撕裂试验推荐作法》(API RP 5L3)及国标《铁素体钢落锤撕裂试验方法》(GB/T8363-2007)。DWTT可评估材料强、韧性及韧脆转变温度。对管线钢实施落锤撕裂试验，是在实验室中模拟管线钢加载破断并表征其断裂特征,进而界定其使用安全的有效手段。通常情况下，以断口有效区域内韧性断面(剪切断面)所占的面积百分数，即p_SA来表征管线钢的断裂特征。p_SA低于50％为不安全的脆断行为，高于85％则为质量控制所需的具有一定止裂能力的韧断行为。

GB/T8363—2007《铁素体钢落锤撕裂试验方法》和API RP5L3—1996《管线钢落锤撕裂试验推荐方法》规定了测定DWTT试样断面p_SA的方法：选定测量净截面，辨识韧性断面区(剪切区、纤维区)与脆性断面区(解理区、晶状区)。通常情况下，韧断区呈现为暗灰色纤维状形貌，而脆断区呈现出亮白色结晶状形貌。最后测定韧性断面百分比p_SA。

测定韧性断面百分比p_SA通常有以下3种方法可供选择：

①图谱比对法，将击断的试样断面与一组和试样厚度相同且经过标定的断口照片或实物断口相对比，得到韧性断面百分比p_SA。

②卡尺测量法。

③光学投影直测法，在附有标尺的断口照片或光学投影图上用求积仪测出脆性断面区的面积，从净截面中扣除脆性断面区面积，便可获得韧性断面区所占面积分数。标准同时指出，该种方法一般用于仲裁或有争议及用其他方法难以确定的情况。

综上可见，在测定DWTT试样断口p_SA时，图谱比对法实施简单，但定量化程度较差，在批量化同类产品质量控制与验收放行时具有一定的成效，此外标准化图谱的获得需依赖于长期经验的积累。卡尺测量法定量化程度较高，但选区测量与公式的合理应用对试验者要求较高。随着控轧控冷技术以及组织强化工艺在高等级管线钢研发生产中的普及，与典型DWTT试样断口形貌差异较大的复杂断口、特殊断口的出现几率成倍增多，这对卡尺测量法与光学投影直测法都提出了相应技术挑战。而光学投影直测法需要专家来评定，耗时耗力。

钢材料DWTT断口通常包含脆性断面区和韧性断面区。脆性断面区是断裂时几乎不伴有塑性变形的断口区域。断裂面通常与拉应力垂直，由于是沿晶断裂、解理断裂或准解理断裂，脆性断面区各个方向呈现颗粒状均匀分布，微观上具有反光面，成像时相对光亮。如图1所示。

韧性断面区是延性断裂，具有明显的宏观塑性变形。韧性断面区颗粒度，主要由韧窝大小决定，温度越高，韧性越好韧窝越大，宏观特点：暗灰色，纤维状，如图2所示。使用现有图像测量技术时，成像效果差，面临的困难是DWTT断口形貌十分复杂，韧性区、脆性区及裂口混杂并且不平整度很大，峰谷差可达到30mm，既要保证成像景深又要保证成像分辨率，同时又要使得成像获得的图像能有效的区分韧断区与脆断区，这对成像带来技术挑战。

发明内容

针对现有对DWTT断口成像效果差的问题，本发明提供一种DWTT试样断口成像方法。

本发明的DWTT试样断口成像方法，所述方法基于成像装置实现，所述成像装置包括相机1、运动平台2和光源3，试样断口4位于运动平台2上，相机1和光源3均位于试样断口4的上方，对试样断口4进行成像，所述成像方法包括如下步骤：

步骤一：调整试样断口4中心到相机1成像光轴的位置和距离，调整光源3入射至试样断口4表面，使相机1获得试样断口4的初步图像；

步骤二：采用图像分割方法对初步图像进行分割，获得断口区；

步骤三：将断口区的净截面分成N部分，控制运动平台2上下运动，分别获取N部分的调焦评价值，各找到一个极大调焦评价值,N为大于或等于2的正整数；

步骤四：控制运动平台2上下运动，当断口区N部分的调焦评价值均达到其各自极大值的a％以上，运动平台2停止运动，相机1获取试样断口4的焦平面成像；

a为设定的值。

优选的是，所述N等于2，a等于90。