CN112986321B - 热膨胀变形场的测量方法及装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种热膨胀变形场的测量方法及装置、电子设备和存储介质，方法包括：获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，目标温度高于所述参考温度；根据第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；根据第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；根据第一灰度图像以及第二灰度图像，确定被测物体表面在目标温度下的变形场。根据本公开实施例的热膨胀变形场的测量方法，能够提高对热膨胀变形场的测量精确度。
Description
技术领域
本公开涉及计量技术领域，尤其涉及一种热膨胀变形场的测量方法及装置、电子设备和存储介质。
背景技术
膨胀变形导致的拉伸区将引起材料氧化速率的加快，而压缩区将导致氧化速率的减慢。因此，精确测量材料随温度变化而产生的热膨胀变形，对于力学、氧化性能评估，揭示应力、氧化相互作用关系，以及部件设计与优化具有非常重要的意义。
相关技术中，热膨胀变形场的测量精确度较低。
发明内容
本公开提出了一种膨胀变形场的测量技术方案。
根据本公开的一方面，提供了一种热膨胀变形场的测量方法，所述方法包括：
获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，所述目标温度高于所述参考温度；
根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；
根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；
根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场。
在一种可能的实现方式中，所述第一高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像，包括：
根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；
根据所有像素点的灰度信息，确定所述第一灰度图像。
在一种可能的实现方式中，所述获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，包括：
获取未加热时所述被测物体表面的高度特征矩阵以及加热过程中所述被测物体表面在M个目标温度下的第二高度特征矩阵；
针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，M为正整数，
其中，加热过程是在惰性气体的存在条件下进行的。
在一种可能的实现方式中，所述M个目标温度按照温度从低到高排序，
其中，所述针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，包括：
对于第i个目标温度，将所述未加热时的高度特征矩阵以及第i-1个目标温度下的第二高度特征矩阵，确定为所述参考温度下的第一高度特征矩阵，其中，i为整数，1<i≤M。
在一种可能的实现方式中，所述被测物体表面包括用于生成高度特征矩阵的特征标记，
其中，所述特征标记包括所述被测物体表面上微纳尺度的高度特征和/或通过预设方式确定的高度特征，所述预设方式包括光刻、微纳加工以及喷涂超细散斑中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述目标温度下的变形场，包括：
根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，基于数字图像相关法确定所述变形场，
其中，所述数字图像相关法中的相关系数是根据直接互相关函数、标准化互相关函数、标准化协方差互相关函数以及最小平方距离相关函数中的一种确定的。
在一种可能的实现方式中，所述被测物体是将待测试样切割得到的，所述被测物体的表面依次经过打磨处理、抛光处理、去除表面残余应力处理及超声清洗处理。
根据本公开的另一方面，提供了一种热膨胀变形场的测量装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，所述目标温度高于所述参考温度；
第一确定模块，用于根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；
第二确定模块，用于根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；
第三确定模块，用于根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行上述热膨胀变形场的测量方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述热膨胀变形场的测量方法。
根据本公开实施例的热膨胀变形场的测量方法，获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，目标温度高于所述参考温度；根据第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；根据第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；根据第一灰度图像以及第二灰度图像，确定被测物体表面在目标温度下的变形场，能够提高对非均匀热膨胀变形场的测量准确度。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的热膨胀变形场的测量方法的流程图。
图2示出根据本公开一实施例的热膨胀变形场的测量装置的框图。
图3示出根据本公开一实施例的热膨胀变形场的测量装置的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
制约我国航空发动机技术发展的关键瓶颈包括材料问题，例如发动机涡轮、叶片，在服役环境下，往往面临着高温复杂环境的考验。此外，材料在长时服役过程中，随着发动机启停，其工作温度将在室温与上千摄氏度之间循环，不可避免地将产生热膨胀变形效应。同时，在高温环境下，以高温合金为代表的高温结构材料将出现氧化现象，材料的非均匀氧化行为与局部热膨胀变形引起的应力效应密切相关。
如前所述，膨胀变形导致的拉伸区将引起材料氧化速率的加快，而压缩区将导致氧化速率的减慢。因此，精确测量材料随温度变化而产生的全场热膨胀变形，对于其力学、氧化性能评估，揭示应力、氧化相互作用关系，以及对于部件设计与优化具有非常重要的意义。
相关技术中，刚性固体材料热膨胀变形测量一般采用石英膨胀计法、光学投影法、激光干涉法等方法。然而，这些测量方法主要针对于线膨胀变形的测量，无法获得面膨胀变形场。对于非均匀材料来说，其面膨胀变形在不同区域往往也是非均匀的，因此会极大影响该区域的应力场的分布，导致氧化行为的改变。
为解决上述问题，本公开提供了一种热膨胀变形场的测量方法，能够提高对热膨胀变形场的测量精确度，特别是能够提高对非均匀材料的热膨胀变形场的测量准确度，确定全场热膨胀变形。
图1示出根据本公开一实施例的热膨胀变形场的测量方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
在步骤S11中，获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，所述目标温度高于所述参考温度；
在步骤S12中，根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；
在步骤S13中，根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；
在步骤S14中，根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场。
根据本公开实施例的热膨胀变形场的测量方法，能够提高对热膨胀变形场的测量准确度，特别是能够提高对非均匀材料的热膨胀变形场的测量准确度。通过获取被测物体表面的第一高度特征矩阵以及第二高度特征矩阵，并根据高度特征矩阵确定灰度图像，以根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，能够确定所述被测物体表面在目标温度下的面内变形，从而实现全场以及分区测量，实现对热膨胀导致的变形场的测量和分析。
在一种可能的实现方式中，所述被测物体是将待测试样切割得到的，所述被测物体的表面依次经过打磨处理、抛光处理、去除表面残余应力处理及超声清洗处理。被测物体可以为镍基高温合金材料。
举例来说，可以采用线切割等方式，将待测试样的待测区域进行切割，得到被测物体。例如，待测区域的尺寸可以在φ1.5cm以下。例如，切割成
厚2mm的被测物体。可以对被测物体进行表面处理，例如，可以采用不同粒度的耐磨金相砂纸(例如，为400目～2000目，间隔400目)，顺次对被测物体进行打磨，每次打磨时沿着与前一次打磨垂直的方向，直到看不见前一次磨痕为。可以采用粒径为2.5μm和1.5μm的金刚石研磨膏对样品表面进行抛光处理，抛光时间可以分别为1～3分钟。获得光洁表面后，可以配置腐蚀液，进行振动抛光，例如，时长可以为1-2小时，以去除表面残余应力。可以通过超声清洗方式被测物体表面，其中，超声清洗剂可以为95％乙醇溶液。
通过这种方式，可以得到被测物体以及被测物体的表面。本公开对确定被测物体的方式不做限制。
在一种可能的实现方式中，所述被测物体表面包括用于生成高度特征矩阵的特征标记，
其中，所述特征标记包括所述被测物体表面上微纳尺度的高度特征和/或通过预设方式确定的高度特征，所述预设方式包括光刻、微纳加工以及喷涂超细散斑中的至少一种。
举例来说，可以采用光刻、微纳加工、喷涂超细散斑等任意一种方式，在被测物体做出特征标记，其中，单个标记的特征尺寸不超过1um(如直径、边长等)。或者，可以采用被测物体表面存在的微纳尺度的高度特征(例如，高度起伏)作为特征标记。
其中，采用光刻、微纳加工、喷涂超细散斑在被测物体做出特征标记，能够使得高度特征矩阵中特征得以突出显示。将被测物体表面上微纳尺度的高度特征作为特征标记则便于实现。
通过这种方式，可以在被测物体表面产生用于生成高度特征矩阵的特征标记，以根据高度特征矩阵确定灰度图像，并进行热膨胀变形场的测量。只要能够产生高度特征矩阵即可，本公开对特征标记的确定方式不做限制。
其中，获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵。
其中，高度特征矩阵可以包括多个元素，例如，可以包括多个像素点的高度信息，每个像素点对应的高度信息为被测物体该处表面该像素点相对于基础点的相对高度。
应理解，被测物体表面上微纳尺度的特征标记或者光刻、微纳加工或喷涂超细散斑等方式在被测物体表面产生的特征标记可以通过高度特征矩阵进行显现。
举例来说，第一高度特征矩阵以及第二高度特征矩阵可以是通过高温纳米压痕仪获取的。
高温纳米压痕仪是一种高精度的、集成纳米压痕模块与升温模块的实验平台，可以通过数字信号处理器(DSP)以及现场可编程门阵列(FPGA)嵌入式控制系统实现精确的反馈控制功能。基于高精度的载荷反馈，可实现对物体表面形貌的精确测量。高温纳米压痕仪是一种研究材料高温氧化行为的工具。介于材料氧化与热膨胀所产生的应力密切相关，通过对热膨胀变形进行精确测量，便于进一步研究材料氧化行为。
如前所述，高温纳米压痕仪包括纳米压痕模块与升温模块，其中，纳米压痕模块可以用于采集被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，加热模块可以用于控制被测物体处于参考温度以及目标温度。
其中，目标温度为加热后的温度，目标温度的数量可以为一个或多个，对于每一个目标温度，可以确定与其对应的一个或多个参考温度，目标温度高于参考温度。本公开对目标温度的数量、每个目标温度对应的参考温度的确定方式以及数量以及获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵的方式均不做限制。
在一种可能的实现方式中，所述获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，包括：
获取未加热时所述被测物体表面的高度特征矩阵以及加热过程中所述被测物体表面在M个目标温度下的第二高度特征矩阵；
针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，M为正整数，
其中，加热过程是在惰性气体的存在条件下进行的。
举例来说，对高温纳米压痕仪进行校准后，可以将被测物体放入高温纳米压痕仪的高温载台中。在初始时刻(未加热)，设定扫描频率(例如，为1Hz)和成像接触力(例如，为2uN～10uN)。
可以通过纳米压痕仪的探针对被测物体进行接触式扫描，从而获得表面形貌特征，得到高度特征矩阵D1。
在一种可能的实现方式，可以设定高温纳米压痕仪的升温速率、目标温度等参数，并向高温纳米压痕仪中持续通入保护气(例如，可采用氩气Ar等惰性气体)，加热步骤是在惰性气体的存在条件下进行的，能够防止在升温过程中材料被氧化。这样，被测物体表面的面内变形可以认为是全部由热膨胀引起。
可以控制高温纳米压痕仪开启升温模块，利用热电偶等方式对被测物体进行加热，以依次获取加热过程中所述被测物体表面在M个目标温度下的第二高度特征矩阵。
例如，可以在第二时刻(例如，被测物体温度已上升)，利用探针对被测物体表面进行扫描，被测物体由于受热膨胀，其特征高度将逐渐产生面内位移，并反映在高度特征矩阵D2中。这样，可以获取加热过程中所述被测物体表面在M个目标温度下的第二高度特征矩阵。
针对每个目标温度，可以确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，M为正整数。
例如，对于第二时刻，被测物体处于第一个目标温度，可以确定该第一个目标温度对应的参考温度，例如，可以将第一时刻未加热时的温度确定为参考温度，得到参考温度的第一高度特征矩阵D1以及目标温度的第二高度特征矩阵D2。
对于第三时刻，被测物体处于第二个目标温度，可以确定该第二个目标温度对应的参考温度，例如，可以将第一时刻未加热时的温度以及第二时刻的温度确定为参考温度，得到参考温度的第一高度特征矩阵D1和第一高度特征矩阵D2以及目标温度的第二高度特征矩阵D3。
在一些可选的实施例中，温度范围可以为20摄氏度～800摄氏度，通过热电偶实现温度的精确调节。例如，每隔5摄氏度进行一次扫描。
通过这种方式，可以确定每个目标温度对应的参考温度以及对应的第一高度特征矩阵，以进行热膨胀变形场的测量。本公开对获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵的方式不做限制。
在一种可能的实现方式中，所述M个目标温度按照温度从低到高排序，
其中，所述针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，包括：
对于第i个目标温度，将所述未加热时的高度特征矩阵以及第i-1个目标温度下的第二高度特征矩阵，确定为所述参考温度下的第一高度特征矩阵，其中，i为整数，1<i≤M。
如前所述，对于第i个目标温度，将所述未加热时的高度特征矩阵以及第i-1个目标温度下的第二高度特征矩阵，确定为所述参考温度下的第一高度特征矩阵，在此不再赘述。
通过这种方式，可以得到目标温度相较于未加热时以及上一时刻，分别进行热膨胀变形场的测量。
在一种可能的实现方式中，所述第一高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像，包括：
根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；
根据所有像素点的灰度信息，确定所述第一灰度图像。
举例来说，可以基于公式(1)确定像素点(i,j)的灰度信息：
其中，d(x,y)为在像素点(i,j)处的高度信息，dmax为第一高度特征矩阵中的最大高度信息，dmin为第一高度特征矩阵中的最小高度信息，I1(x,y)为重构得到的(i,j)的灰度信息，n为图像位数。
通过确定每个像素点的灰度信息，可以重构得到第一灰度图像。
这样，可以将第一高度特征矩阵，转化为n位的第一灰度图像。
在一种可能的实现方式中，所述第二高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像，包括：
根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；
根据所有像素点的灰度信息，确定所述第二灰度图像。
应理解，根据第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像与第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像的方式相似，在此不再赘述。
通过这种方式，可以的得到每个参考温度以及每个目标温度下的灰度图像。以第一时刻为未加热，第二时刻至第M+1时刻为加热时刻为例，被测物体表面的热膨胀变形场可以被M个灰度图像记录下来。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述目标温度下的变形场，包括：
根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，基于数字图像相关法确定所述变形场，
其中，所述数字图像相关法中的相关系数是根据直接互相关函数、标准化互相关函数、标准化协方差互相关函数以及最小平方距离相关函数中的一种确定的。相关系数阈值(即临界值)需依据不同的相关函数进行确定。数字图像相关法中子区大小可以依据图像的大小进行确定，如，可选择为直径为30个像素的圆形子区，或边长为30个像素的方形子区等。
举例来说，可以采用基于数字图像处理的变形测量方法，根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述目标温度下的变形场。其中相关系数可采用直接互相关函数、标准化互相关函数、标准化协方差互相关函数、最小平方距离相关函数中的一种进行确定。
通过这种方式，可以基于第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定不同目标温度下的变形场，实现全场、分区测量热膨胀变形场。
本公开实施例的热膨胀变形场的测量方法，能够解决材料非均匀热膨胀变形场的测量精度低的问题。同时，本公开通过惰性气体的引入，抑制了材料在高温热膨胀的同时出现氧化的现象，从而可实现在微纳尺度上、温度连续变化条件下的热膨胀变形场的测量，具有很高的精度。本公开对于分析材料氧化行为与热膨胀变形之间的相互关系、揭示力对氧化过程的调控机理等方面也具有重要意义。
图2示出根据本公开一实施例的热膨胀变形场的测量装置的框图。如图2所示，该装置包括：
获取模块21，用于获取被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，所述目标温度高于所述参考温度；
第一确定模块22，用于根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；
第二确定模块23，用于根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；
第三确定模块24，用于根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场。
根据本公开实施例的热膨胀变形场的测量方法，能够提高对热膨胀变形场的测量准确度，特别是能够提高对非均匀材料的热膨胀变形场的测量准确度，能够实现全场以及分区测量，以实现对热膨胀导致的变形场的测量和分析。
需要说明的是，尽管示例介绍了热膨胀变形场的测量方法如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定。
图3示出根据本公开一实施例的热膨胀变形场的测量装置的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图3，装置1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，MacOS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由装置1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (8)
1.一种热膨胀变形场的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
对被测物体进行接触式扫描，获取所述被测物体的表面形貌特征，并根据所述被测物体的表面形貌特征得到所述被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，所述目标温度高于所述参考温度；
根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；
根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；
根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场；
其中，所述获取所述被测物体的表面形貌特征，并根据所述被测物体的表面形貌特征得到所述被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，包括：
获取未加热时所述被测物体表面的高度特征矩阵以及加热过程中所述被测物体表面在M个目标温度下的第二高度特征矩阵；
针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，M为正整数，
其中，加热过程是在惰性气体的存在条件下进行的；
所述第一高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像，包括：根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；根据所有像素点的灰度信息，确定所述第一灰度图像；
所述第二高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像，包括：根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；根据所有像素点的灰度信息，确定所述第二灰度图像；
所述根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场，包括：根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，基于数字图像相关法确定所述变形场。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M个目标温度按照温度从低到高排序，
其中，所述针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，包括：
对于第i个目标温度，将所述未加热时的高度特征矩阵以及第i-1个目标温度下的第二高度特征矩阵，确定为所述参考温度下的第一高度特征矩阵，其中，i为整数，1<i≤M。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测物体表面包括用于生成高度特征矩阵的特征标记，
其中，所述特征标记包括所述被测物体表面上微纳尺度的高度特征和/或通过预设方式确定的高度特征，所述预设方式包括光刻、微纳加工以及喷涂超细散斑中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述数字图像相关法中的相关系数是根据直接互相关函数、标准化互相关函数、标准化协方差互相关函数以及最小平方距离相关函数中的一种确定的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测物体是将待测试样切割得到的，所述被测物体的表面依次经过打磨处理、抛光处理、去除表面残余应力处理及超声清洗处理。
6.一种热膨胀变形场的测量装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于对被测物体进行接触式扫描，获取所述被测物体的表面形貌特征，并根据所述被测物体的表面形貌特征得到所述被测物体表面在参考温度下的第一高度特征矩阵以及在目标温度下的第二高度特征矩阵，其中，所述目标温度高于所述参考温度；
第一确定模块，用于根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像；
第二确定模块，用于根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像；
第三确定模块，用于根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场；
其中，所述获取模块，还用于：
获取未加热时所述被测物体表面的高度特征矩阵以及加热过程中所述被测物体表面在M个目标温度下的第二高度特征矩阵；
针对每个目标温度，确定对应的参考温度以及所述被测物体表面在所述参考温度下的第一高度特征矩阵，M为正整数，
其中，加热过程是在惰性气体的存在条件下进行的；
所述第一高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第一高度特征矩阵，确定第一灰度图像，包括：根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；根据所有像素点的灰度信息，确定所述第一灰度图像；
所述第二高度特征矩阵包括多个像素点的高度信息，其中，所述根据所述第二高度特征矩阵，确定第二灰度图像，包括：根据每个像素点的高度信息、所述高度特征矩阵中的最大高度信息、所述高度特征矩阵中的最小高度信息以及图像位数，确定每个像素点的灰度信息；根据所有像素点的灰度信息，确定所述第二灰度图像；
所述根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，确定所述被测物体表面在目标温度下的变形场，包括：根据所述第一灰度图像以及所述第二灰度图像，基于数字图像相关法确定所述变形场。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行权利要求1至5中任意一项所述的方法。
8.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至5中任意一项所述的方法。
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