CN110487196A - 基于动态变形测量的弹性波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于动态变形测量的弹性波检测装置，涉及检测设备技术领域，其技术方案要点是：包括检测装置本体和上位机，检测装置本体设有动态变形测量单元、数据分析处理单元和弹性波检测及结果显示单元；动态变形测量单元包括双目高清摄像机和标志点图像传感单元；弹性波检测及结果显示单元包括嵌入式芯片和显示屏；数据分析处理单元为可编程控制器；检测装置本体设有电源装置。能够非接触式地精准地实时测量待测物体的参考点的三维坐标、位移和姿态轨迹等动态变形特征数据信息，并对各个变形状态参考点的坐标和位置信息进行三维显示，并将实时测量的被测物体的动态变形测量结果换算出被测物体的弹性波特性，从而实现对被测物体的弹性波的检测。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，更具体地说，它涉及基于动态变形测量的弹性波检测装置。
背景技术
当某处物质粒子离开平衡位置，即发生应变时，该粒子在弹性力的作用下发生振动，同时又引起周围粒子的应变和振动，这样形成的振动在弹性介质中的传播过程称为“弹性波”。扰动或外力作用引起的应力和应变在弹性介质中传递的形式。弹性介质中质点间存在着相互作用的弹性力。某一质点因受到扰动或外力的作用而离开平衡位置后，弹性恢复力使该质点发生振动，从而引起周围质点的位移和振动，于是振动就在弹性介质中传播，并伴随有能量的传递。在振动所到之处应力和应变就会发生变化。弹性波理论已经比较成熟，广泛应用于地震、地质勘探、采矿、材料的无损探伤、工程结构的抗震抗爆、岩土动力学等方面。
目前，现有技术中的弹性波检测装置主要时通过接触式的传感器获取被测物体在动态变形介质中的弹性波特征信息，然后对该弹性波特征信息进行分析处理，从而得出对被测物体的弹性波的检测结果。
现有技术中的弹性波检测装置为接触式检测，检测范围具备局限性，无法实现360°全相位、全场动态变形的实时测量，从而容易使得对弹性波的检测结果产生误差。
发明内容
本发明的目的是提供基于动态变形测量的弹性波检测装置，能够非接触式地精准地实时测量待测物体的参考点的三维坐标、位移和姿态轨迹等动态变形特征数据信息，并能够对各个变形状态参考点的坐标和位置信息进行三维显示，并能根据实时测量的被测物体的动态变形测量结果换算出被测物体的弹性波特性，从而实现对被测物体的弹性波的检测。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于动态变形测量的弹性波检测装置，包括检测装置本体和与检测装置本体通讯连接的上位机，所述检测装置本体设有动态变形测量单元、与动态变形测量单元连接的数据分析处理单元和弹性波检测及结果显示单元；所述动态变形测量单元包括与数据处理分析单元通讯连接的双目高清摄像机和设置于待测物上的标志点图像传感单元；所述弹性波检测及结果显示单元包括植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片和设置于检测装置本体上的显示屏；所述数据分析处理单元为可编程控制器；所述检测装置本体设有电源装置。
通过采用上述技术方案，在使用基于动态变形测量的弹性波检测装置的过程中，通过电源装置，便于为双目高清摄像机、显示屏、数据分析处理单元进行供电；使用基于动态变形测量的弹性波检测装置时，将标志点图像传感单元布置于待测物的全场范围，通过动态变形测量单元中的双目高清摄像机，便于实时拍摄与待测物全场范围内的标志点图像传感单元的图像，从而能够实时拍摄采集被测物体各个变形阶段的图像信息，数据分析处理单元根据双目高清摄像机采集的图像信息，通过植入数据分析处理单元的图像信息分析处理系统多该图像信息进行分析与处理，并利用准确识别的标志点图像传感单元(编码标志点与非编码标志点)实现立体匹配，重建出物体表面点的三维空间坐标，计算得到待测物体的变形量，并将计算的得到的待测物体的变形量存储与数据分析处理单元中，从而能够实现对待测物体的动态变形特征数据的实时测量；然后，通过植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片，能够利用植入嵌入式芯片中的动态变形介质的增量波的波动方程，将实时测量的待测物体的动态变形特征数据换算成待测物体的弹性波特征数据(速度各向异性、偏振各向异性、或速度的时移变化)，从而实现对待测物体的弹性波的检测；然后，数据分析处理单元将对被测物体的弹性波的检测结果数据信息传递至显示屏进行显示，并将该弹性波检测结果数据信息通过无线通信传输至上位机；通过上位机，便于对检测的弹性波结果数据信息进行分析与整理；通过该于动态变形测量的弹性波检测装置，能够非接触式地精准地实时测量待测物体的参考点的三维坐标、位移和姿态轨迹等动态变形特征数据信息，并能够对各个变形状态参考点的坐标和位置信息进行三维显示，并能根据实时测量的被测物体的动态变形测量结果换算出被测物体的弹性波特性，从而实现对被测物体的弹性波的检测。
本发明进一步设置为：所述检测装置本体包括底座和与底座连接的升降杆；所述升降杆顶端设有用于支撑固定动态变形测量单元、数据分析处理单元和弹性波检测及结果显示单元的安装平台。
通过采用上述技术方案，在进行弹性波检测时，通过底座，便于检测装置本体的平稳放置；通过升降杆，便于根据检测情况调节动态变形测量单元、数据分析处理单元和弹性波检测及结果显示单元的安装平台的高度。
本发明进一步设置为：所述标志点图像传感单元为多个用于布置于待测物上的标志点，所述标志点由荧光光源涂料构成。
通过采用上述技术方案，通过多个标志点构成的标志点图像传感单元，便于双目高清摄像机采集被测物体的全场范围内各标志点实时图像数据信息，从而便于获取被测物体的全场范围内各标志的实时空间坐标。
本发明进一步设置为：所述安装平台设有通讯天线，所述通讯天线用于数据分析处理单元与上位机之间的通讯连接。
通过采用上述技术方案，通过通讯天线，便于数据分析处理单元与上位机之间的数据信息的传输。
本发明进一步设置为：所述安装平台设有用于控制双目高清摄像机的快门、增益、帧率、采集时间和图片数的控制开关。
通过采用上述技术方案，通过控制开关，便于根据弹性波检测装置的检测情况调节控制双目高清摄像机工作。
本发明进一步设置为：所述安装平台设有为双目高清摄像机提供光照条件的LED光照灯。
通过采用上述技术方案，通过LED光照灯，便于为双目高清摄像机提供光照条件。
本发明进一步设置为：所述安装平台设有笼罩LED光照灯的滤光暗室；所述滤光暗室包括笼罩壳体和滤光窗口。
通过采用上述技术方案，通过滤光暗室，便于减小外界气流和抗环境杂光对双目高清摄像机采集图像信息的干扰。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过电源装置，便于为双目高清摄像机、显示屏、数据分析处理单元进行供电；使用基于动态变形测量的弹性波检测装置时，将标志点图像传感单元布置于待测物的全场范围，通过动态变形测量单元中的双目高清摄像机，便于实时拍摄与待测物全场范围内的标志点图像传感单元的图像，从而能够实时拍摄采集被测物体各个变形阶段的图像信息，数据分析处理单元根据双目高清摄像机采集的图像信息，通过植入数据分析处理单元的图像信息分析处理系统多该图像信息进行分析与处理，并利用准确识别的标志点图像传感单元(编码标志点与非编码标志点)实现立体匹配，重建出物体表面点的三维空间坐标，计算得到待测物体的变形量，并将计算的得到的待测物体的变形量存储与数据分析处理单元中，从而能够实现对待测物体的动态变形特征数据的实时测量；然后，通过植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片，能够利用植入嵌入式芯片中的动态变形介质的增量波的波动方程，将实时测量的待测物体的动态变形特征数据换算成待测物体的弹性波特征数据(速度各向异性、偏振各向异性、或速度的时移变化)，从而实现对待测物体的弹性波的检测；然后，数据分析处理单元将对被测物体的弹性波的检测结果数据信息传递至显示屏进行显示，并将该弹性波检测结果数据信息通过无线通信传输至上位机；通过上位机，便于对检测的弹性波结果数据信息进行分析与整理；通过该于动态变形测量的弹性波检测装置，能够非接触式地精准地实时测量待测物体的参考点的三维坐标、位移和姿态轨迹等动态变形特征数据信息，并能够对各个变形状态参考点的坐标和位置信息进行三维显示，并能根据实时测量的被测物体的动态变形测量结果换算出被测物体的弹性波特性，从而实现对被测物体的弹性波的检测。
附图说明
图1是本发明实施例中的结构示意图；
图2是本发明实施例中的结构框图；
图3是本发明实施例中滤光暗室的结构示意图。
图中：1、检测装置本体；2、上位机；3、动态变形测量单元；4、数据分析处理单元；5、双目高清摄像机；6、标志点图像传感单元；7、嵌入式芯片；8、显示屏；9、可编程控制器；10、电源装置；11、底座；12、升降杆；13、安装平台；14、标志点；15、通讯天线；16、控制开关；17、LED光照灯；18、滤光暗室；19、笼罩壳体；20、滤光窗口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：基于动态变形测量的弹性波检测装置，如图1、图2和图3所示，包括检测装置本体1和与检测装置本体1通讯连接的上位机2，检测装置本体1安装有动态变形测量单元3、与动态变形测量单元3连接的数据分析处理单元4和弹性波检测及结果显示单元。动态变形测量单元3包括与数据处理分析单元通讯连接的双目高清摄像机5和设置于待测物上的标志点14图像传感单元6。弹性波检测及结果显示单元包括植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片7和设置于检测装置本体1上的显示屏8。数据分析处理单元4为可编程控制器9。检测装置本体1安装有电源装置10。
在本实施例中，电源装置10为蓄电池。在使用基于动态变形测量的弹性波检测装置的过程中，通过电源装置10，便于为双目高清摄像机5、显示屏8、数据分析处理单元4进行供电。使用基于动态变形测量的弹性波检测装置时，将标志点14图像传感单元6布置于待测物的全场范围，通过动态变形测量单元3中的双目高清摄像机5，便于实时拍摄与待测物全场范围内的标志点14图像传感单元6的图像，从而能够实时拍摄采集被测物体各个变形阶段的图像信息，数据分析处理单元4根据双目高清摄像机5采集的图像信息，通过植入数据分析处理单元4的图像信息分析处理系统多该图像信息进行分析与处理，并利用准确识别的标志点14图像传感单元6(编码标志点14与非编码标志点14)实现立体匹配，重建出物体表面点的三维空间坐标，计算得到待测物体的变形量，并将计算的得到的待测物体的变形量存储与数据分析处理单元4中，从而能够实现对待测物体的动态变形特征数据的实时测量。然后，通过植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片7，能够利用植入嵌入式芯片7中的动态变形介质的增量波的波动方程，将实时测量的待测物体的动态变形特征数据换算成待测物体的弹性波特征数据(速度各向异性、偏振各向异性、或速度的时移变化)，从而实现对待测物体的弹性波的检测。然后，数据分析处理单元4将对被测物体的弹性波的检测结果数据信息传递至显示屏8进行显示，并将该弹性波检测结果数据信息通过无线通信传输至上位机2。通过上位机2，便于对检测的弹性波结果数据信息进行分析与整理。通过该于动态变形测量的弹性波检测装置，能够非接触式地精准地实时测量待测物体的参考点的三维坐标、位移和姿态轨迹等动态变形特征数据信息，并能够对各个变形状态参考点的坐标和位置信息进行三维显示，并能根据实时测量的被测物体的动态变形测量结果换算出被测物体的弹性波特性，从而实现对被测物体的弹性波的检测。
检测装置本体1包括底座11和与底座11连接的升降杆12。升降杆12顶端安装有用于支撑固定动态变形测量单元3、数据分析处理单元4和弹性波检测及结果显示单元的安装平台13。
在本实施例中，在进行弹性波检测时，通过底座11，便于检测装置本体1的平稳放置。通过升降杆12，便于根据检测情况调节动态变形测量单元3、数据分析处理单元4和弹性波检测及结果显示单元的安装平台13的高度。
标志点14图像传感单元6为多个用于布置于待测物上的标志点14，标志点14由荧光光源涂料构成。
在本实施例中，通过多个标志点14构成的标志点14图像传感单元6，便于双目高清摄像机5采集被测物体的全场范围内各标志点14实时图像数据信息，从而便于获取被测物体的全场范围内各标志的实时空间坐标。
安装平台13安装有通讯天线15，通讯天线15用于数据分析处理单元4与上位机2之间的通讯连接。
在本实施例中，通过通讯天线15，便于数据分析处理单元4与上位机2之间的数据信息的传输。
安装平台13安装有用于控制双目高清摄像机5的快门、增益、帧率、采集时间和图片数的控制开关16。
在本实施例中，通过控制开关16，便于根据弹性波检测装置的检测情况调节控制双目高清摄像机5工作。
安装平台13安装有为双目高清摄像机5提供光照条件的LED光照灯17。
在本实施例中，通过LED光照灯17，便于为双目高清摄像机5提供光照条件。
安装平台13安装有笼罩LED光照灯17的滤光暗室18。滤光暗室18包括笼罩壳体19和滤光窗口20。
在本实施例中，通过滤光暗室18，便于减小外界气流和抗环境杂光对双目高清摄像机5采集图像信息的干扰。
工作原理：在使用基于动态变形测量的弹性波检测装置的过程中，通过电源装置10，便于为双目高清摄像机5、显示屏8、数据分析处理单元4进行供电。使用基于动态变形测量的弹性波检测装置时，将标志点14图像传感单元6布置于待测物的全场范围，通过动态变形测量单元3中的双目高清摄像机5，便于实时拍摄与待测物全场范围内的标志点14图像传感单元6的图像，从而能够实时拍摄采集被测物体各个变形阶段的图像信息，数据分析处理单元4根据双目高清摄像机5采集的图像信息，通过植入数据分析处理单元4的图像信息分析处理系统多该图像信息进行分析与处理，并利用准确识别的标志点14图像传感单元6(编码标志点14与非编码标志点14)实现立体匹配，重建出物体表面点的三维空间坐标，计算得到待测物体的变形量，并将计算的得到的待测物体的变形量存储与数据分析处理单元4中，从而能够实现对待测物体的动态变形特征数据的实时测量。然后，通过植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片7，能够利用植入嵌入式芯片7中的动态变形介质的增量波的波动方程，将实时测量的待测物体的动态变形特征数据换算成待测物体的弹性波特征数据(速度各向异性、偏振各向异性、或速度的时移变化)，从而实现对待测物体的弹性波的检测。然后，数据分析处理单元4将对被测物体的弹性波的检测结果数据信息传递至显示屏8进行显示，并将该弹性波检测结果数据信息通过无线通信传输至上位机2。通过上位机2，便于对检测的弹性波结果数据信息进行分析与整理。通过该于动态变形测量的弹性波检测装置，能够非接触式地精准地实时测量待测物体的参考点的三维坐标、位移和姿态轨迹等动态变形特征数据信息，并能够对各个变形状态参考点的坐标和位置信息进行三维显示，并能根据实时测量的被测物体的动态变形测量结果换算出被测物体的弹性波特性，从而实现对被测物体的弹性波的检测。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.基于动态变形测量的弹性波检测装置，包括检测装置本体(1)和与检测装置本体(1)通讯连接的上位机(2)，其特征是：所述检测装置本体(1)设有动态变形测量单元(3)、与动态变形测量单元(3)连接的数据分析处理单元(4)和弹性波检测及结果显示单元；所述动态变形测量单元(3)包括与数据处理分析单元通讯连接的双目高清摄像机(5)和设置于待测物上的标志点(14)图像传感单元(6)；所述弹性波检测及结果显示单元包括植入数据处理分析单元内的嵌入式芯片(7)和设置于检测装置本体(1)上的显示屏(8)；所述数据分析处理单元(4)为可编程控制器(9)；所述检测装置本体(1)设有电源装置(10)。
2.根据权利要求1所述的基于动态变形测量的弹性波检测装置，其特征是：所述检测装置本体(1)包括底座(11)和与底座(11)连接的升降杆(12)；所述升降杆(12)顶端设有用于支撑固定动态变形测量单元(3)、数据分析处理单元(4)和弹性波检测及结果显示单元的安装平台(13)。
3.根据权利要求1所述的基于动态变形测量的弹性波检测装置，其特征是：所述标志点(14)图像传感单元(6)为多个用于布置于待测物上的标志点(14)，所述标志点(14)由荧光光源涂料构成。
4.根据权利要求2所述的基于动态变形测量的弹性波检测装置，其特征是：所述安装平台(13)设有通讯天线(15)，所述通讯天线(15)用于数据分析处理单元(4)与上位机(2)之间的通讯连接。
5.根据权利要求2所述的基于动态变形测量的弹性波检测装置，其特征是：所述安装平台(13)设有用于控制双目高清摄像机(5)的快门、增益、帧率、采集时间和图片数的控制开关(16)。
6.根据权利要求2所述的基于动态变形测量的弹性波检测装置，其特征是：所述安装平台(13)设有为双目高清摄像机(5)提供光照条件的LED光照灯(17)。
7.根据权利要求2所述的基于动态变形测量的弹性波检测装置，其特征是：所述安装平台(13)设有笼罩LED光照灯(17)的滤光暗室(18)；所述滤光暗室(18)包括笼罩壳体(19)和滤光窗口(20)。
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| 肖建华: "动态变形介质中的弹性波", 《中国力学学会学术大会2005》 * |
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