非接觸式引伸計的製作方法

2023-08-05 01:46:36 1

專利名稱：非接觸式引伸計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料力學中的變形測量領域，尤其涉及一種測量試件拉伸和壓縮 變形的非接觸式引伸計。
背景技術：
常見引伸計為接觸式引伸計，通常是將引伸計夾持在試樣兩端，當試樣在拉伸或 壓縮過程中，引伸計跟隨試樣的變形而變化，轉化為電信號等處理，從而得到試樣變形值。 常見引伸計由於其標距是固定的，通常只能針對某一類試樣做變形測量。當試件溫度過高 或其他情況不易連接時，測試不易進行；而且在大位移及試件意外斷裂時，極易造成引伸計 永久性損壞。為了解決現有引伸計在測量時會遇到不能連接或永久性損壞的問題，國內外正在 大力發展各種非接觸式引伸計，目前國內外市場上已經出現了一些非接觸式的引伸計。例 如美國Epsilon研製的雷射引伸計，該儀器包含高科技的雷射二極體技術，測試數據可以 通過模擬信號輸出到現有設備上。測量時只需在樣品上標示出反射帶，或在樣品上夾一個 反射鏡，用高速雷射掃描儀測試樣品變化，間距由客戶決定，故可使用小間距測量大變形。 國內也出現了非接觸式引伸計，例如，中國專利ZL 200420073037. 9非接觸式光學數字引 伸計，該裝置通過光學成像的方法將試件標距部分的形變量轉化為二個反光標誌的像的位 置的變化，再通過二個線性圖像傳感器、比較邏輯和計數電路同時檢測二個反光標誌的像 的位置，並將位置數值送到微控制器，微控制器位置數值與試驗開始時二個反光標誌的像 的位置數值比較，計算出試件標距部分的形變量，並通過串行通訊接口數位化輸出。以上引 伸計屬於純光學測量，光敏元件購買維護成本很高，易損壞，裝配困難，且容易受光源、溫度 等外界環境因素幹擾。
發明內容本實用新型主要解決現有非接觸式引伸計存在測量部件購買維護成本高，裝配困 難，易受外界幹擾的問題，提供了一種成本較低、使用維護方便、不易損壞、標距可調、量程 較大的非接觸式引伸計。本實用新型的技術方案非接觸式引伸計，其特徵在於包括對準試件兩標記點的上攝像頭和下攝像頭，所 述上、下攝像頭分別與驅動其上下移動的絲杆副連接，所述上、下絲杆副上均連接有驅動其 在絲杆上移動的電機，所述上、下電機均連接到數位訊號處理器上，所述數位訊號處理器控 制上、下攝像頭實時跟蹤相應的標記點，並全程記錄上、下攝像頭上下平移的位移計數，再 將位移計數轉化為試件變形量。進一步，所述絲杆包括兩根絲杆，上絲杆副連接在第一絲杆上，所述下絲杆副連接 在第二絲杆上。進一步，所述上、下絲杆副上均連接有旋轉編碼器。[0009]或者，所述第一、二絲杆上均連接有旋轉編碼器。進一步，所述電機是伺服電機。或者，所述電機是步進電機。本實用新型是所述數位訊號處理器通過對試件兩端的標記圖像動態比對分析，控 制上、下電機帶動相應攝像頭平移，糾正捕捉圖像，使其與原始圖形重合。計算平行移動位 移來測量得到試件變形量，具體分為四步驟(A)原始圖像定位在試件上標記初始位置，初始位置由標距決定，並用上、下攝像 頭分別記錄相應標記點的原始圖像，數位訊號處理器存儲圖像信息，作為原始比對；(B)試樣變形圖像識別當試件通過拉伸發生形變時，上、下攝像頭捕捉圖像發生 偏移，數位訊號處理器實時採集，利用圖像識別算法，對比原始圖像，分析並估算標記點偏 移方向與偏移距離；(C)圖像追蹤至原始平行狀態數位訊號處理器通過分析圖像的差別，控制上、下 電機運動，帶動上、下攝像頭沿精密絲杆軸向平移，使採集圖像與原始圖像重合，構成閉環 控制，保證上、下攝像頭能夠迅速跟隨相應的標記點移動；(D)變形計算數位訊號處理器全程記錄旋轉編碼器產生的位移計數，將位移計數 轉化為試件變形量；計算公式為變形=上攝像頭移動距離+下攝像頭移動距離移動距離=(脈衝計數/編碼器解析度)X螺距例如編碼器每轉輸出10000個脈衝，螺距為5mm，那麼當計數為10000脈衝時，移 動距離為5mm。(變形測量的分辯率為0. 0005mm)本實用新型的技術效果1、不用裝卸，使用方便，提高工作效率；2、不與試件連接，不易損壞，使用壽命長；3、引伸計標距可調，適合不同標距的試件；4、量程可以根據絲杆的長度做的足夠大；5、測量解析度達到微米級，與量程、標距無關。

圖1是本實用新型的一種實施結構示意圖。圖2是本實用新型圖像採集跟蹤示意圖。圖3是本實用新型的另一種實施結構示意圖。
具體實施方式
實施例一參見圖1，非接觸式引伸計，包括對準試件9兩標記點的上攝像頭1和下攝像頭2， 所述上攝像頭1、下攝像頭1分別與驅動其上下移動的絲杆副連接，所述上絲杆副3、下絲杆 副4上均連接有驅動其在絲杆5上移動的電機，所述上電機6、下電機7均連接到數位訊號 處理器8上，所述數位訊號處理器8控制上攝像頭1、下攝像頭2實時跟蹤相應的標記點，並 全程記錄上攝像頭1、下攝像頭2上下平移的位移計數，再將位移計數轉化為試件變形量。[0031]所述上絲杆副3、下絲杆副4上均連接有旋轉編碼器10。所述電機可以是伺服電機，也可以是步進電機。本實用新型是所述數位訊號處理器8通過對試件9兩端的標記圖像動態比對分 析，控制上電機6、下電機7帶動相應的攝像頭平移，糾正捕捉圖像，使其與原始圖形重合， 見圖2。計算電機平行移動位移來測量得到試件9變形量，具體分為四步驟(A)原始圖像定位在試件9上標記初始位置，初始位置由標距決定，並用上攝像 頭1、下攝像頭2分別記錄兩標記點的原始圖像，數位訊號處理器8存儲圖像信息，作為原始 比對；(B)試樣變形圖像識別當試件9通過拉伸發生形變時，上攝像頭1、下攝像頭2捕 捉圖像發生偏移，數位訊號處理器8實時採集，利用圖像識別算法，對比原始圖像，分析並 估算標記點偏移方向與偏移距離；(C)圖像追蹤至原始平行狀態數位訊號處理器8通過分析圖像的差別，控制上電 機6、下電機7運動，帶動上攝像頭1、下攝像頭2沿精密絲杆5軸向平移，使採集圖像與原 始圖像重合，構成閉環控制，保證上攝像頭1、下攝像頭2能夠迅速跟隨相應的標記點移動；(D)變形計算數位訊號處理器8全程記錄旋轉編碼器10產生的位移計數，將位 移計數轉化為試件9變形量；計算公式為變形=上攝像頭移動距離+下攝像頭移動距離移動距離=(脈衝計數/編碼器解析度)X螺距例如編碼器每轉輸出10000個脈衝，螺距為5mm，那麼當計數為10000脈衝時，移 動距離為5mm (變形測量的分辯率為0. 0005mm)。實施例二參照圖3，本實施例與實施例一的不同之處在於所述絲杆包括兩根絲杆，上絲杆副 3連接在第一絲杆51上，所述下絲杆副4連接在第二絲杆52上。所述第一絲杆51、第二絲 杆52上均連接有旋轉編碼器。其餘結構和功能均相同。本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新 型的保護範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護範圍也 及於本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求1.非接觸式引伸計，其特徵在於包括對準試件兩標記點的上攝像頭和下攝像頭，所 述上、下攝像頭分別與驅動其上下移動的絲杆副連接，所述上、下絲杆副上均連接有驅動其 在絲杆上移動的電機，所述上、下電機均連接到數位訊號處理器上，所述數位訊號處理器控 制上、下攝像頭實時跟蹤相應的標記點，並全程記錄上、下攝像頭上下平移的位移計數，再 將位移計數轉化為試件變形量。
2.根據權利要求1所述的非接觸式引伸計，其特徵在於所述絲杆包括兩根絲杆，上絲 杆副連接在第一絲杆上，所述下絲杆副連接在第二絲杆上。
3.根據權利要求1所述的非接觸式引伸計，其特徵在於所述上、下絲杆副上均連接有 旋轉編碼器。
4.根據權利要求2所述的非接觸式引伸計，其特徵在於所述第一、二絲杆上均連接有 旋轉編碼器。
5.根據權利要求3或4所述的非接觸式引伸計，其特徵在於所述電機是伺服電機。
6.根據權利要求3或4所述的非接觸式引伸計，其特徵在於所述電機是步進電機。
專利摘要非接觸式引伸計，包括對準試件兩標記點的上攝像頭和下攝像頭，所述上、下攝像頭分別與驅動其上下移動的絲杆副連接，所述上、下絲杆副上均連接有驅動其在絲杆上移動的電機，所述上、下電機均連接到數位訊號處理器上，所述數位訊號處理器控制上、下攝像頭實時跟蹤相應的標記點，並全程記錄上、下攝像頭上下平移的位移計數，再將位移計數轉化為試件變形量。本實用新型的技術效果不用裝卸，安裝方便；不易損壞，使用壽命長；可調標距，測量範圍廣。
文檔編號G01N3/06GK201819839SQ20102052471
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者沈波 申請人:沈波