CN110470540A - 一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置及方法 - Google Patents

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CN110470540A CN201910850315.8A CN201910850315A CN110470540A CN 110470540 A CN110470540 A CN 110470540A CN 201910850315 A CN201910850315 A CN 201910850315A CN 110470540 A CN110470540 A CN 110470540A
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Abstract

本发明提供一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块、拉力测量模块、升降组件和基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统。相较于现有技术，本发明能够快速准确的进行剑麻叶片长度、横截面积、伸长量的高精度测量，从而提高杨氏模量的测量精度。本发明通过直接测量剑麻叶片的杨氏模量，实现对剑麻纤维杨氏模量的测量，较现有化学法预处理剑麻纤维的测量方法，具有操作便捷、快速测量、且对环境无污染的特点。

Description

一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置及方法
技术领域
本发明涉及精密杨氏模量测量技术领域，具体涉及一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置及方法。
背景技术
剑麻纤维是取自剑麻叶片中的维管束纤维，是一种天然硬质纤维。具有纤维长，色泽洁白，质地坚韧、拉力强、耐酸碱、耐摩擦、耐海水腐蚀等多种特性，其主要用于制造绳索、麻布、地毯、抛光轮等产品，是国防、渔捞、航海业、工业、森林等部门的重要物资，属于可再生资源。剑麻纤维是剑麻产业生存发展的关键原料，而剑麻纤维产量的高低除了与品种、产源、地理气候等自然因素有关之外，还与剑麻栽培管理技术有密切的关系。杨氏模量是是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学物理量。剑麻纤维的杨氏模量是纤维机械性能最常进行测定的指标之一。因此测定剑麻纤维的杨氏模量是在剑麻生产上起到重要的作用。一方面，对剑麻叶片收购实行按质论价进行管理。不仅平衡工农之间的利益关系，维护市场的公平交易，更重要的是将为生产的优质剑麻叶片产生强大动力，从而更有利于完善本行业各项经营管理措施。另一方面，在工业上可作为工厂加工工艺水平的测量依据，评估机械性能，科学指导生产。在农业上随时监测剑麻叶片生长情况，采用合理的栽培技术，科学施肥，生产出高产高质纤维的叶片。从而促进我国剑麻叶片沿着优质、高产、公平的良性健康方向发展生产。
目前，测量剑麻纤维杨氏模量的方法均为化学法，需先利用化学试剂将非纤维素脱去，再测量单根或多根纤维的杨氏模量。但这种方法，对纤维的物理性能造成改变。而且该方法处理过程复杂、测量速度慢，化学试剂易造成环境污染。
因此，建立科学、准确、快速、稳定剑麻叶片杨氏模量测定的方法，既能随时监测剑麻叶片生长情况，规范剑麻叶片的生产管理，又能为剑麻产业的生产、科研提供有效的参考依据。通过剑麻叶片杨氏模量测定技术应用，科学地制定剑麻叶片收购方案，实行叶片按质论价公平交易，指导剑麻科学管理，提高叶片纤维含量具有重要的指导意义。
目前的杨氏模量测量仪，在工程测量技术中，多采用光杠杆法、光纤传感器法、CCD法、干涉法、衍射法等，以提高对材料伸长量的测量精度，从而提高材料杨氏模量的测量精度。而材料杨氏模量测量过程中，材料的长度L、截面积S的测量精度也直接影响了材料杨氏模量的测量精度。
现有的杨氏模量测量仪，均需要额外的材料长度、截面积的测量装置，造成材料杨氏模量测量不准确、人为误差较大的问题，不能满足目前生产工艺的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够解决现有测量剑麻纤维杨氏模量的方法，需要化学试剂预处理，对纤维的物理性能造成改变，处理过程复杂、测量速度慢，易造成环境污染等问题的和现有的杨氏模量测量仪，需额外的长度、截面积测量装置，造成材料杨氏模量测量不准确、人为误差较大的问题的便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置及方法。
本发明提供了一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置及方法，包括：
基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块、拉力测量模块、升降组件和基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统；
所述拉力测量模块和所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块均安装在升降组件上；
将被测剑麻叶片样品置于所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块上，通过所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统控制基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块，测得被测剑麻叶片样品的横截面积S和长度L；
将被测剑麻叶片样品置于所述升降组件上，所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统控制所述升降组件对被测剑麻叶片样品进行拉伸，拉力传感模块测量所述被测剑麻叶片样品的伸长量L及拉力值F；
通过所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统内的杨氏模量定义式E＝(F/S)/(L/L)，得到被测剑麻叶片样品的杨氏模量。
进一步的，所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统包括：基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元、基于LabVIEW的升降控制单元、基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元和数据显示分析显示单元；
所述基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元通过CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块对被测剑麻叶片样品进行检测，利用标准面积和标准长度比例法，测得被测剑麻叶片样品的横截面积和长度；
所述基于LabVIEW的升降控制单元用于控制所述升降组件对被测剑麻叶片样品进行拉伸；
所述基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元用于实时显示并记录所述拉力测量模块检测到的伸长量和拉力值；
所述分析显示单元将测得的被测剑麻叶片样品的横截面积、长度、伸长量和拉力值通过杨氏模量定义式进行分析处理，并将结果通过显示器显示出来。
进一步的，所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块包括：安装在升降组件上的CCD摄像机、LED灯和机器视觉标定板，所述LED灯用于对所述被测剑麻叶片样品进行对光，所述机器视觉标定板用于装夹被测剑麻叶片样品，所述CCD摄像机用于拍摄被测剑麻叶片样品上的横截面的和表面的图像，通过基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元对拍摄的被测剑麻叶片样品上的横截面的和表面的图像进行处理。
进一步的，所述机器视觉标定板的尺寸为220mm×160mm，所述机器视觉标定板的标准图形尺寸为10mm×10mm，其中面积为S0＝10mm×10mm，其边长为L0＝10mm。
进一步的，所述基于LabVIEW的剑麻叶片截面积与长度测量单元，控制所述CCD摄像机采集到机器视觉标定板的图像和被测剑麻叶片样品上的横截面的图像，并测量机器视觉标定板图形对应的像素面积S1，测量所述被测剑麻叶片样品的横截面积所对应的像素面积S2，利用标准面积比例法，得到被测剑麻叶片样品的横截面积S＝S0×S2/S1；
所述基于LabVIEW的剑麻叶片截面积与长度测量单元控制CCD摄像机采集到机器视觉标定板的图像和所述被测剑麻叶片样品的表面的图像，并测量机器视觉标定板图形边长长度对应的像素长度L1，测量被测剑麻叶片样品的长度所对应的像素长度L2，利用标准长度比例法，得到所述被测剑麻叶片样品的长度L＝L0×L2/L1。
进一步的，所述升降组件包括：主架、传动系统、摄像机调节装置、步进电机、电机驱动器、安全保护模块和数据采集卡；
所述传动系统包括可转动的安装在所述主架上的丝杆，所述丝杆与步进电机相连接，所述丝杆上安装有随丝杆转动而移动的滑块；所述拉力检测模块与滑块相连接；
所述安全保护模块、LED灯和所述机器视觉标定板均安装在所述主架上，所述CCD摄像机通过摄像机调节装置安装在主架上，所述摄像机调节装置用于调节所述CCD摄像机的位置，所述数据采集卡电连接所述电机驱动器，所述电机驱动器电连接所述步进电机，所述安全保护模块用于对滑块移动到丝杆的两端进行限位。
进一步，所述基于LabVIEW的升降控制单元控制所述数据采集卡输出脉冲信号到电机驱动器，电机驱动器将信号进行处理和放大后控制步进电机的运转，使滑块在丝杆的转动下发生直线位移从而实现对所述被测剑麻叶片样品的伸长控制。
进一步的，所述拉力测量模块包括称重传感器、第一拉力测量样品夹具和第二拉力测量样品夹具，所述称重传感器安装在滑块上，所述称重传感器一端连接所述第一拉力测量样品夹具，所述称重传感器和所述第一拉力测量样品夹具随滑块一同移动，所述第二拉力测量样品夹具安装在主架上。
进一步，所述安全保护模块为两个安装在主架上且分别靠近丝杆两端的接近开关传感器，所述接近开关传感器在信号滑块靠近的时候发出信号，切断所述步进电机的电源。
本发明提供了一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定的测定方法，
包括如下步骤：
S1:被测剑麻叶片样品的横截面积的与长度的测量
a1：将被测剑麻叶片样品的横截面上切一片薄片；
a2：将被测剑麻样品和切好的被测剑麻样品薄片放到机器视觉标定板相应的区域内，调整所述CCD摄像机的位置，使得CCD摄像机能够拍摄到被测剑麻样品和切好的被测剑麻样品薄片的全部；
a3：所述CCD摄像机拍摄到机器视觉标定板的图像和被测剑麻叶片样品上的横截面的图像，并测量机器视觉标定板图形对应的像素面积S1，测量被测剑麻叶片样品的横截面积所对应的像素面积S2，利用标准面积比例法，得到被测剑麻叶片样品的横截面积S＝S0×S2/S1；
a4：所述CCD摄像机拍摄到机器视觉标定板的图像和被测剑麻叶片样品的表面的图像，并测量机器视觉标定板图形边长长度对应的像素长度L1，测量所述被测剑麻叶片样品的长度所对应的像素长度L2，利用标准长度比例法，得到所述被测剑麻叶片样品的长度L＝L0×L2/L1；
S2：剑麻叶片样品伸长量及拉力测量
b1：将被测剑麻叶片样品的两端分别安装到所述第一拉力测量样品夹具和第二拉力测量样品夹具上；
b2：通过步进电机驱动所述丝杆转动，带动第一拉力测量样品夹具移动，使得被测剑麻叶片样品处于拉紧状态，并记下此时所述夹具发生的位移D0；
b3：设定被测剑麻叶片样品的运行程序为单步伸长量L、连续拉伸次数T和设定拉伸速度V，控制升降组件按预先设定的程序运行；
b4：记录在程序运行过程中，实时地测量被测剑麻叶片样品的拉力值F；
S3:剑麻叶片样品的杨氏模量计算
c1：对上述测量数据进行分析处理，通过杨氏模量定义E＝(F/S)/(L/L)，计算被测剑麻叶片样品的杨氏模量。
本发明的有益效果：
本发明提供一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块、拉力测量模块、升降组件和基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统。相较于现有技术，本发明能够快速准确的进行剑麻叶片长度、横截面积、伸长量的高精度测量，从而提高杨氏模量的测量精度。本发明通过直接测量剑麻叶片的杨氏模量，实现对剑麻纤维杨氏模量的测量，较现有化学法预处理剑麻纤维的测量方法，具有操作便捷、快速测量、且对环境无污染的特点。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置的结构示意图；
图2为本发明的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置的连接状态的结构示意图；
图3为本发明的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置的俯视状态的结构示意图。
附1-3图标号如下：
1、升降组件；11、主架；12、丝杆；13、滑块；14、步进电机；15、接近开关传感器；16、电机驱动器；17、数据采集卡；2、基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块；21、CCD摄像机；22、摄像机调节装置；23、LED灯；24、机器视觉标定板；3、拉力测量模块；31、称重传感器；32、第一拉力测量样品夹具；33、第二拉力测量样品夹具；4、PC机。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本实施例的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块2、拉力测量模块3、升降组件1和基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统；
所述拉力测量模块3和所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块2均安装在升降组件1上；
将被测剑麻叶片样品置于所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块2上，通过所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统控制基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块2，测得被测剑麻叶片样品的横截面积S和长度L；
将被测剑麻叶片样品置于所述升降组件1上，所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统控制所述升降组件1对被测剑麻叶片样品进行拉伸，拉力传感模块测量所述被测剑麻叶片样品的伸长量L及拉力值F；
通过所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统内的杨氏模量定义式E＝(F/S)/(L/L)，得到被测剑麻叶片样品的杨氏模量。
所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块2是利用标准面积和标准长度比例法，测量所述被测剑麻叶片样品的横截面积S和长度L的。
所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统安装在PC机4上。
采用本实施例的装置，能够准确的得到被测剑麻叶片样品的横截面积、长度、拉伸量和拉力值，通过对得到的数据进行基于公式的运算，能够准确的得出被测剑麻叶片样品的杨氏模量，结构简单，成本较低，精度较高，且对环境无污染。
进一步的，所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统包括：基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元、基于LabVIEW的升降控制单元、基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元和数据显示分析显示单元；
所述基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元通过CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块对被测剑麻叶片样品进行检测，利用标准面积和标准长度比例法，测得被测剑麻叶片样品的横截面积和长度；
所述基于LabVIEW的升降控制单元用于控制所述升降组件1对被测剑麻叶片样品进行拉伸；
所述基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元用于实时显示并记录所述拉力测量模块3检测到的伸长量和拉力值；
所述分析显示单元将测得的被测剑麻叶片样品的横截面积、长度、伸长量和拉力值通过杨氏模量定义式进行分析处理，并将结果通过显示器显示出来。
通过基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元、基于LabVIEW的升降控制单元、基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元和数据显示分析显示单元；能够对本实施例的装置起到自动化的操控、实时监控、对数据进行快速的分析处理，得到测得的杨氏模量能够快速准确。
进一步的，所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块2包括：安装在升降组件1上的CCD摄像机21、LED灯23和机器视觉标定板24，所述LED灯23用于对被测剑麻叶片样品进行对光，所述机器视觉标定板24用于装夹被测剑麻叶片样品，所述CCD摄像机21用于拍摄被测剑麻叶片样品上的横截面的和表面的图像，通过基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元对拍摄的被测剑麻叶片样品上的横截面的和表面的图像进行处理。通过调整所述LED灯23对被测剑麻叶片样品进行对光，能够进一步为CCD摄像机21提供光源，确保CCD摄像机21能够拍摄到完整清晰的图像，提高了CCD摄像机21拍摄的效果。
所述CCD摄像头优选为300万像素高清USB工业CCD加上300万像素高清工业相机镜头的组合，能够实现准确和清晰度拍摄。
具体的，所述机器视觉标定板24的尺寸为220mm×160mm，所述机器视觉标定板24的标准图形尺寸为10mm×10mm，其中面积为S0＝10mm×10mm，其边长为L0＝10mm。
进一步的，所述基于LabVIEW的剑麻叶片截面积与长度测量单元控制所述CCD摄像机21采集到机器视觉标定板24的图像和被测剑麻叶片样品上的横截面的图像，并测量机器视觉标定板24图形对应的像素面积S1，测量所述被测剑麻叶片样品的横截面积所对应的像素面积S2，利用标准面积比例法，得到被测剑麻叶片样品的横截面积S＝S0×S2/S1；
所述基于LabVIEW的剑麻叶片截面积与长度测量单元控制CCD摄像机21采集到机器视觉标定板24的图像和所述被测剑麻叶片样品的表面的图像，并测量机器视觉标定板24图形边长长度对应的像素长度L1，测量被测剑麻叶片样品的长度所对应的像素长度L2，利用标准长度比例法，得到所述被测剑麻叶片样品的长度L＝L0×L2/L1。
通过标准面积比例法和标准长度比例法能够准确的确定被测剑麻叶片样品的横截面积和长度，能够提高杨氏模量计算的精度。
进一步的，所述升降组件1包括：主架1、传动系统、摄像机调节装置22、步进电机14、电机驱动器16、安全保护模块和数据采集卡17；
所述传动系统包括可转动的安装在所述主架1上的丝杆12，所述丝杆12与步进电机14相连接，所述丝杆12上安装有随丝杆12转动而移动的滑块13，所述拉力检测模块与滑块13相连接；
所述安全保护模块、LED灯23和所述机器视觉标定板24均安装在所述主架1上，所述CCD摄像机21通过摄像机调节装置22安装在主架1上，所述摄像机调节装置22用于调节所述CCD摄像机21的位置，所述数据采集卡17电连接所述电机驱动器16，所述电机驱动器16电连接所述步进电机14，所述安全保护模块用于对滑块13移动到丝杆12的两端进行限位。
优选的，所述主架1采用立式单柱结构的主体架构，所述丝杆12为SBR加强型滚珠丝杆12，所述数据采集卡17为NI USB-6361数据采集卡17。
进一步的，所述拉力测量模块3包括称重传感器31、第一拉力测量样品夹具32和第二拉力测量样品夹具33，所述称重传感器31安装在滑块13上，所述称重传感器31一端连接所述第一拉力测量样品夹具32，所述称重传感器31和所述第一拉力测量样品夹具32随滑块13一同移动，所述第二拉力测量样品夹具33安装在主架1上。所述被测剑麻叶片样品的两端分别夹持在所述第一拉力测量样品夹具32和第二拉力测量样品夹具33上，通过驱动丝杆12转动带动滑块13移动，所述滑块13带动所述称重传感器31和与称重传感器31连接的所述第一拉力测量样品夹具32移动，所述第二拉力测量样品夹具33保持不动，从而实现对被测剑麻叶片样品的拉伸。
所述安全保护模块为两个安装在主架1上且分别靠近丝杆12两端的接近开关传感器15，所述接近开关传感器15在信号滑块13靠近的时候发出信号，切断所述步进电机14的电源。所述安全模块主要是避免所述滑块13运动到所述丝杆12两端的时候发生意外。
本实施例还提供了一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定的测定方法，包括如下步骤：
S1:被测剑麻叶片样品的横截面积的与长度的测量
a1：将被测剑麻叶片样品的横截面上切一片薄片；
a2：将被测剑麻样品和切好的被测剑麻样品薄片放到机器视觉标定板24相应的区域内，调整所述CCD摄像机21的位置，使得CCD摄像机21能够拍摄到被测剑麻样品和切好的被测剑麻样品薄片的全部；
a3：所述CCD摄像机21拍摄到机器视觉标定板24的图像和被测剑麻叶片样品上的横截面的图像，并测量机器视觉标定板24图形对应的像素面积S1，测量被测剑麻叶片样品的横截面积所对应的像素面积S2，利用标准面积比例法，得到被测剑麻叶片样品的横截面积S＝S0×S2/S1；
a4：所述CCD摄像机21拍摄到机器视觉标定板24的图像和被测剑麻叶片样品的表面的图像，并测量机器视觉标定板24图形边长长度对应的像素长度L1，测量所述被测剑麻叶片样品的长度所对应的像素长度L2，利用标准长度比例法，得到所述被测剑麻叶片样品的长度L＝L0×L2/L1；
S2：剑麻叶片样品伸长量及拉力测量
b1：将被测剑麻叶片样品的两端分别安装到所述第一拉力测量样品夹具32和第二拉力测量样品夹具33上；
b2：通过步进电机14驱动所述丝杆12转动，带动第一拉力测量样品夹具32移动，使得被测剑麻叶片样品处于拉紧状态，并记下此时所述夹具发生的位移D0；
b3：设定被测剑麻叶片样品的运行程序为单步伸长量L、连续拉伸次数T和设定拉伸速度V，控制升降组件1按预先设定的程序运行；
b4：记录在程序运行过程中，实时地测量被测剑麻叶片样品的拉力值F；
S3:剑麻叶片样品的杨氏模量计算
c1：对上述测量数据进行分析处理，通过杨氏模量定义E＝(F/S)/(L/L)，计算被测剑麻叶片样品的杨氏模量。
本实施例上述的方法能够快速准确的进行剑麻叶片长度、横截面积、伸长量的高精度测量，从而提高杨氏模量的测量精度，同时操作便捷、快速测量、且对环境无污染。
以上对本发明一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置及其方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，包括：
基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块、拉力测量模块、升降组件和基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统；
所述拉力测量模块和所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块均安装在升降组件上；
将被测剑麻叶片样品置于所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块上，通过所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统控制基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块，测得被测剑麻叶片样品的横截面积S和长度L；
将被测剑麻叶片样品置于所述升降组件上，所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统控制所述升降组件对被测剑麻叶片样品进行拉伸，拉力传感模块测量所述被测剑麻叶片样品的伸长量L及拉力值F；
通过所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统内的杨氏模量定义式E＝(F/S)/(L/L)，得到被测剑麻叶片样品的杨氏模量。
2.如权利要求1所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述基于LabVIEW的剑麻纤维杨氏模量快速测定控制系统包括：基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元、基于LabVIEW的升降控制单元、基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元和数据显示分析显示单元；
所述基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元通过CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块对被测剑麻叶片样品进行检测，利用标准面积和标准长度比例法，测得被测剑麻叶片样品的横截面积和长度；
所述基于LabVIEW的升降控制单元用于控制所述升降组件对被测剑麻叶片样品进行拉伸；
所述基于LabVIEW的实时拉力测量与显示单元用于实时显示并记录所述拉力测量模块检测到的伸长量和拉力值；
所述分析显示单元将测得的被测剑麻叶片样品的横截面积、长度、伸长量和拉力值通过杨氏模量定义式进行分析处理，并将结果通过显示器显示出来。
3.如权利要求2所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述基于CCD机器视觉传感器的剑麻叶片横截面积与长度测量模块包括：安装在升降组件上的CCD摄像机、LED灯和机器视觉标定板，所述LED灯用于对被测剑麻叶片样品进行对光，所述机器视觉标定板用于装夹被测剑麻叶片样品，所述CCD摄像机用于拍摄被测剑麻叶片样品上的横截面的和表面的图像，通过基于LabVIEW的剑麻叶片横截面积与长度测量单元对拍摄的被测剑麻叶片样品上的横截面的和表面的图像进行处理。
4.如权利要求3所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述机器视觉标定板的尺寸为220mm×160mm，所述机器视觉标定板的标准图形尺寸为10mm×10mm，其中面积为S0＝10mm×10mm，其边长为L0＝10mm。
5.如权利要求4所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述基于LabVIEW的剑麻叶片截面积与长度测量单元控制所述CCD摄像机采集到机器视觉标定板的图像和被测剑麻叶片样品上的横截面的图像，并测量机器视觉标定板图形对应的像素面积S1，测量所述被测剑麻叶片样品的横截面积所对应的像素面积S2，利用标准面积比例法，得到被测剑麻叶片样品的横截面积S＝S0×S2/S1；
所述基于LabVIEW的剑麻叶片截面积与长度测量单元控制CCD摄像机采集到机器视觉标定板的图像和所述被测剑麻叶片样品的表面的图像，并测量机器视觉标定板图形边长长度对应的像素长度L1，测量被测剑麻叶片样品的长度所对应的像素长度L2，利用标准长度比例法，得到所述被测剑麻叶片样品的长度L＝L0×L2/L1。
6.如权利要求5所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，其特征在于，所述升降组件包括：主架、传动系统、摄像机调节装置、步进电机、电机驱动器、安全保护模块和数据采集卡；
所述传动系统包括可转动的安装在所述主架上的丝杆，所述丝杆与步进电机相连接，所述丝杆上安装有随丝杆转动而移动的滑块，所述拉力检测模块与滑块相连接；
所述安全保护模块、LED灯和所述机器视觉标定板均安装在所述主架上，所述CCD摄像机通过摄像机调节装置安装在主架上，所述摄像机调节装置用于调节所述CCD摄像机的位置，所述数据采集卡电连接所述电机驱动器，所述电机驱动器电连接所述步进电机，所述安全保护模块用于对滑块移动到丝杆的两端进行限位。
7.如权利要求6所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述基于LabVIEW的升降控制单元控制所述数据采集卡输出脉冲信号到电机驱动器，电机驱动器将信号进行处理和放大后控制步进电机的运转，使滑块在丝杆的转动下发生直线位移从而实现对所述被测剑麻叶片样品的伸长控制。
8.如权利要求7所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述拉力测量模块包括称重传感器、第一拉力测量样品夹具和第二拉力测量样品夹具，所述称重传感器安装在滑块上，所述称重传感器一端连接所述第一拉力测量样品夹具，所述称重传感器和所述第一拉力测量样品夹具随滑块一同移动，所述第二拉力测量样品夹具安装在主架上。
9.如权利要求8所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置，其特征在于，所述安全保护模块为两个安装在主架上且分别靠近丝杆两端的接近开关传感器，所述接近开关传感器在信号滑块靠近的时候发出信号，切断所述步进电机的电源。
10.如权利要求9中任意一条权利要求所述的一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定的测定方法，其特征在于，
包括如下步骤：
S1:被测剑麻叶片样品的横截面积的与长度的测量
a1：将被测剑麻叶片样品的横截面上切一片薄片；
a2：将被测剑麻样品和切好的被测剑麻样品薄片放到机器视觉标定板相应的区域内，调整所述CCD摄像机的位置，使得CCD摄像机能够拍摄到被测剑麻样品和切好的被测剑麻样品薄片的全部；
a3：所述CCD摄像机拍摄到机器视觉标定板的图像和被测剑麻叶片样品上的横截面的图像，并测量机器视觉标定板图形对应的像素面积S1，测量被测剑麻叶片样品的横截面积所对应的像素面积S2，利用标准面积比例法，得到被测剑麻叶片样品的横截面积S＝S0×S2/S1；
a4：所述CCD摄像机拍摄到机器视觉标定板的图像和被测剑麻叶片样品的表面的图像，并测量机器视觉标定板图形边长长度对应的像素长度L1，测量所述被测剑麻叶片样品的长度所对应的像素长度L2，利用标准长度比例法，得到所述被测剑麻叶片样品的长度L＝L0×L2/L1；
S2：剑麻叶片样品伸长量及拉力测量
b1：将被测剑麻叶片样品的两端分别安装到所述第一拉力测量样品夹具和第二拉力测量样品夹具上；
b2：通过步进电机驱动所述丝杆转动，带动第一拉力测量样品夹具移动，使得被测剑麻叶片样品处于拉紧状态，并记下此时所述夹具发生的位移D0；
b3：设定被测剑麻叶片样品的运行程序为单步伸长量L、连续拉伸次数T和设定拉伸速度V，控制升降组件按预先设定的程序运行；
b4：记录在程序运行过程中，实时地测量被测剑麻叶片样品的拉力值F；
S3:剑麻叶片样品的杨氏模量计算
c1：对上述测量数据进行分析处理，通过杨氏模量定义E＝(F/S)/(L/L)，计算被测剑麻叶片样品的杨氏模量。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111336953A (zh) * 2020-02-27 2020-06-26 清华大学 测量弧斑面积的方法及装置
CN113440136A (zh) * 2021-05-11 2021-09-28 岭南师范学院 一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382422A (zh) * 2008-10-16 2009-03-11 上海交通大学 管形零件内轮廓自动检测系统
CN103868703A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 浙江大学 一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置
CN106524934A (zh) * 2016-11-11 2017-03-22 北京工业大学 一种高精度小模数齿轮视觉测量方法
CN207964484U (zh) * 2018-02-09 2018-10-12 桂林电子科技大学 线束的杨氏模量自动测试装置
CN110006777A (zh) * 2019-05-09 2019-07-12 岭南师范学院 一种剑麻叶片纤维含量快速测定方法
CN211347695U (zh) * 2019-09-10 2020-08-25 岭南师范学院 一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382422A (zh) * 2008-10-16 2009-03-11 上海交通大学 管形零件内轮廓自动检测系统
CN103868703A (zh) * 2012-12-14 2014-06-18 浙江大学 一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置
CN106524934A (zh) * 2016-11-11 2017-03-22 北京工业大学 一种高精度小模数齿轮视觉测量方法
CN207964484U (zh) * 2018-02-09 2018-10-12 桂林电子科技大学 线束的杨氏模量自动测试装置
CN110006777A (zh) * 2019-05-09 2019-07-12 岭南师范学院 一种剑麻叶片纤维含量快速测定方法
CN211347695U (zh) * 2019-09-10 2020-08-25 岭南师范学院 一种便捷式剑麻叶片杨氏模量快速测定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111336953A (zh) * 2020-02-27 2020-06-26 清华大学 测量弧斑面积的方法及装置
CN113440136A (zh) * 2021-05-11 2021-09-28 岭南师范学院 一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法
CN113440136B (zh) * 2021-05-11 2023-09-19 岭南师范学院 一种自闭症儿童前庭眼动反射记录方法

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