[发明专利]测量材料表面形变的方法及装置

说明书

本公开涉及一种测量材料表面形变的方法及装置，用以解决相关技术中在基于材料表面图像测试材料表面形变时，由于材料在高温下自身产生的辐射光会对材料表面的图像造成干扰的问题。公开的测量材料表面形变的方法，包括：获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，第一图像以及第二图像通过紫外相机采集得到，试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；根据第一图像以及第二图像确定试件表面产生的形变。本公开实施例提供的方案，可以避免试件由于高温自身产生辐射光的干扰，使得后续在对获取到的试件表面的图像进行处理的过程中，无需再对图像的光亮度进行校正，简化了图像处理过程。

技术领域

本公开涉及光学技术领域，尤其涉及一种测量材料表面形变的方法及装置。

背景技术

高温合金及复合材料由于其良好的力学特性和抗高温性能，广泛应用于航天航空、核能等领域。特别在航空高超声速飞行器结构材料中，飞行器外形承受的气动热随着飞行器速度的增加而增大，在超高声速飞行情况下，飞行器表面的结构材料会发生形变。形变测量是固体力学、材料科学以及结构健康监测等研究工作中重要的内容，结构在负荷情况下力学行为的研究和预测是在对结构形变精确测量的基础上实现的。

利用高温风洞模拟高超声速飞行器飞行服役环境为飞行器结构及材料提供了理想的测试环境。现有高温风洞分为燃气风洞和电弧风洞，高温电弧风洞中由于物体表面温度较高，无法实现接触式的形变测量，必须利用非接触式的测量，例如基于拍摄物体表面的图像进行测量。根据普朗克辐射定律，随着物体温度的升高，其表面热辐射也随之增加，而且不同波段的辐射相对值也发生变化。故物体自身产生的辐射会对测量得到的图像造成一定影响，使得图像无法真实呈现物体表面产生的形变。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种测量材料表面形变的方法及装置，用以解决相关技术中在基于材料表面图像测试材料表面形变时，由于材料在高温下自身产生的辐射光会对材料表面的图像造成干扰的问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种测量材料表面形变的方法，包括：获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，所述第一图像以及所述第二图像通过紫外相机采集得到，所述试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变。

可选地，所述获取所述第一图像以及所述第二图像，包括：获取通过两个紫外相机同步采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。

可选地，所述紫外相机为双目紫外相机，所述获取所述第一图像以及所述第二图像，包括：获取所述双目紫外相机采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。

可选地，所述根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变，包括：在所述第二图像中确定与所述第一图像中的第一采样区域纹理特征一致的第二采样区域，所述第一采样区域以及所述第二采样区域为所述试件表面的同一子区域；基于所述第一采样区域的中心的第一坐标以及所述第二采样区域中心的第二坐标计算所述试件对应的位移场；根据所述位移场确定所述子区域发生形变对应的应变场，作为所述试件表面发生形变对应的应变场。

可选地，所述试件表面附着有耐烧蚀的散斑，或者所述试件表面具有裂纹、凹槽或凸起。

根据本公开的第二个方面，提供了一种测量材料表面形变的装置，包括：获取模块，用于获取试件在被烧蚀过程中所述试件表面产生形变之前的第一图像以及产生形变之后的第二图像，所述第一图像以及所述第二图像通过紫外相机采集得到，所述试件在被烧蚀的过程中被紫外光照射；确定模块，用于根据所述第一图像以及所述第二图像确定所述试件表面产生的形变。

可选地，所述获取模块，包括：获取通过两个紫外相机同步采集的一组所述第一图像以及一组所述第二图像。