發(fā)布時(shí)間：2020-07-25 12:29

【摘要】：近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。但是隨著工業(yè)技術(shù)的不斷提高,采用一種材料并不能滿(mǎn)足工業(yè)上的要求,由此便產(chǎn)生了復(fù)合材料。復(fù)合材料相比于單一材料,其性能更好。復(fù)合材料中的玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料因其質(zhì)量輕,成本低,力學(xué)性能優(yōu)異,從而得到了廣泛的應(yīng)用。由于加工工藝的影響,連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚烯烴預(yù)浸帶容易產(chǎn)生開(kāi)裂和纖維分散不均勻的現(xiàn)象,這可能對(duì)制品的性能產(chǎn)生影響,本文采用圖像處理的方法針對(duì)連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚烯烴預(yù)浸帶進(jìn)行檢測(cè)。本文介紹了預(yù)浸帶的制作工藝。采用熔融浸漬法制備預(yù)浸帶時(shí),由于在生產(chǎn)過(guò)程中的工藝和原材料等因素的影響,將會(huì)使預(yù)浸帶產(chǎn)生開(kāi)裂和纖維聚集缺陷。同時(shí),預(yù)浸帶在制備時(shí),會(huì)在表面產(chǎn)生劃痕或者是一些雜物等干擾。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)浸帶缺陷的檢測(cè),首先采用了中值濾波、自適應(yīng)中值濾波、小波變換和LoG算子的方法對(duì)預(yù)浸帶圖像進(jìn)行了預(yù)處理。通過(guò)分析與比較,利用分?jǐn)?shù)階微分和高斯濾波器相結(jié)合的方法,該方法既可以保留缺陷又可以去掉劃痕和雜物干擾。預(yù)浸帶圖像經(jīng)預(yù)處理后,本文采用圖像分割方法來(lái)突出缺陷的區(qū)域。具體的分割方法是:首先采用改進(jìn)的蝙蝠算法優(yōu)化Otsu法,得到最佳閾值。采用最佳閾值對(duì)圖像分割后得到二值圖像;然后采用Canny算子對(duì)二值圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè),提取缺陷的邊緣信息。其中,Canny邊緣檢測(cè)的低閾值是預(yù)處理后圖像的最低灰度級(jí),高閾值為閾值分割中的最佳閾值取整。該方法可以得到預(yù)浸帶缺陷清晰的邊緣信息,為下一步特征提取和識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。采用灰度共生矩陣的紋理特征對(duì)預(yù)處理后的預(yù)浸帶圖像進(jìn)行特征提取與分類(lèi)。在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集中,通過(guò)提取其對(duì)比度特征值區(qū)分出了浸漬效果良好的預(yù)浸帶和有缺陷的預(yù)浸帶。再利用灰度直方圖和小波能量的方法提取開(kāi)裂和纖維分散不均勻兩種缺陷圖像的特征。將預(yù)處理后圖像灰度直方圖的平滑度、三階矩和一致性,以及分割后圖像coif3小波的第2、3、4、5層能量特征值組成輸入向量,采用支持向量機(jī)進(jìn)行分類(lèi)。選用開(kāi)裂和纖維分散不均勻的圖像各40張,其中每種缺陷采用20張圖像作為訓(xùn)練集,剩余20張作為測(cè)試集。對(duì)測(cè)試集的測(cè)試結(jié)果為:對(duì)于纖維分散不均勻缺陷,有1張圖像被誤判為開(kāi)裂;對(duì)于開(kāi)裂缺陷,有3張圖像被誤判為纖維分散不均勻。
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TB33
【圖文】：

并且反應(yīng)不容易控制。本文采用的玻璃纖維增強(qiáng)聚烯烴預(yù)浸帶采用的是熔融浸漬法，其工藝流程圖如圖2.1 所示。圖 2.1 熔融浸漬工藝流程圖Fig. 2.1 The flow diagram of melt impregnation process2.2 熔融浸漬機(jī)理熔融浸漬是制備玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料常用的方法，實(shí)際上就是已熔融的熱塑性樹(shù)脂滲透玻璃纖維，所得到的復(fù)合材料的性能與浸漬效果的好壞有著直接的聯(lián)系，若浸漬不充分，會(huì)導(dǎo)致玻璃纖維與熱塑性樹(shù)脂之間的結(jié)合效果差，從而影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。對(duì)于影響預(yù)浸帶制品的因素，可以借助流體力學(xué)與 Darcy 定律來(lái)分析。Darcy 定律最早是用來(lái)表示水流流速與水流阻力關(guān)系的方程，由法國(guó)水利專(zhuān)家H-Darcy 得出。熔融浸漬的過(guò)程可以看成是樹(shù)脂熔體在玻璃纖維中流動(dòng)，填補(bǔ)纖維中的空隙，Darcy 定律為[25]:dZkdpdtdZq (2.1)其中，p 為壓力，Z 為纖維層的總厚度，k 為纖維束的滲透率，η是樹(shù)脂熔體的黏度，q 為樹(shù)?

易發(fā)生降解。樹(shù)脂熔體的粘度隨著溫度的上升而降低。溫度低時(shí)，樹(shù)脂的粘度大，不易流樹(shù)脂與纖維間的浸潤(rùn)程度低，預(yù)浸帶易產(chǎn)生缺陷；升高溫度，可以降低熔體纖維可以被樹(shù)脂充分浸潤(rùn)，浸漬效果好。但是當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，樹(shù)脂易發(fā)生氧會(huì)導(dǎo)致預(yù)浸帶表面出現(xiàn)發(fā)黃的現(xiàn)象，所以在浸漬過(guò)程中要選擇適宜的溫度[28牽引速度的也是影響預(yù)浸帶好壞的一個(gè)因素，若牽引速度快，則會(huì)導(dǎo)致纖維的停留時(shí)間變短，樹(shù)脂熔體與玻璃纖維之間浸潤(rùn)的不充分，可能導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)，若是牽引速度過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致浸漬的時(shí)間變長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。此外，牽引力也會(huì)影響制品的性能，增大牽引力會(huì)使纖維所受到的張力增加漬效果良好，當(dāng)牽引力過(guò)大時(shí)，會(huì)對(duì)牽引速度產(chǎn)生影響，從而影響制品的外。由于所選用的原材料、加工工藝以及模具的不適宜，預(yù)浸帶的表面就會(huì)產(chǎn)生缺帶的缺陷有開(kāi)裂、纖維分散不均勻、表面發(fā)黃以及有氣泡等。本文主要對(duì)產(chǎn)預(yù)浸帶圖像以及纖維分散不均勻的圖像進(jìn)行圖像處理。圖 2.2 和圖 2.3 分別的開(kāi)裂和纖維分散不均勻的情況，對(duì)于浸漬良好的預(yù)浸帶如圖 2.4 所示。

當(dāng)牽引力過(guò)大時(shí)，會(huì)對(duì)牽引速度產(chǎn)生影響，從而影響制品的外。由于所選用的原材料、加工工藝以及模具的不適宜，預(yù)浸帶的表面就會(huì)產(chǎn)生缺帶的缺陷有開(kāi)裂、纖維分散不均勻、表面發(fā)黃以及有氣泡等。本文主要對(duì)產(chǎn)預(yù)浸帶圖像以及纖維分散不均勻的圖像進(jìn)行圖像處理。圖 2.2 和圖 2.3 分別的開(kāi)裂和纖維分散不均勻的情況，對(duì)于浸漬良好的預(yù)浸帶如圖 2.4 所示。圖 2.2 開(kāi)裂的預(yù)浸帶圖像Fig. 2.2 Cracked prepreg tapes image

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2769831