CN110793857A - 钢筋拉伸试验引伸量测量装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及施加稳定的张力或压力来测试或分析材料领域，具体为一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置及其使用方法。一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置，包括钢筋(1)，其特征是：还包括支架(3)、上摄像头(41)、下摄像头(42)、控制器(5)和屏幕(6)，钢筋(1)的外侧面上沿轴向均匀设有至少六个标记(11)；支架(3)设于钢筋(1)的正前方，支架(3)的上部和下部分别固定上摄像头(41)和下摄像头(42)。一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：①标记；②安装；③拉伸；④测算。本发明准确率高，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及施加稳定的张力或压力来测试或分析材料领域，具体为一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置及其使用方法。
背景技术
钢筋拉伸试验时，需要测量材料的屈服点与最大引伸量点。但是由于最大引伸量时钢筋已经接近断裂，传统的接触式引伸计无法测量，往往采用推算的方式，准确率较低；而国内外基于视频原理的非接触测量方法，为了兼容所有材料试验的标准，一般需要采用超高像素的视频系统，其成本高昂，无法在钢筋拉伸试验中普及。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种准确率高、成本低的测试设备，本发明公开了一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置，包括钢筋，钢筋垂直设置且两端用拉伸器夹持，其特征是：还包括支架、上摄像头、下摄像头、控制器和屏幕，
钢筋的外侧面上沿轴向均匀设有至少六个标记；
支架设于钢筋的正前方，支架的上部和下部分别固定上摄像头和下摄像头，上摄像头和下摄像头这两者都正对钢筋，上摄像头的取景范围恰摄取自钢筋顶部起往下的共三个标记，设顶部三个标记中位于中间位置的标记为上中心标记，上中心标记至上摄像头的距离满足测量标准距离要求，下摄像头的取景范围恰摄取自钢筋底部起往上的共三个标记，设底部三个标记中位于中间位置的标记为下中心标记，下中心标记至下摄像头的距离满足成像与取景范围要求；
上摄像头和下摄像头这两者都通过信号线连接控制器，控制器还通过信号线连接显示屏，控制器接收到上摄像头和下摄像头这两者输入的信号后将这两者摄取的影像通过显示屏显示。
所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置，其特征是：相邻两个标记之间的间距d都相等，d取8mm～12mm，上中心标记至下中心标记的距离为50mm、100mm或200mm；控制器选用单片机或嵌入式主机。
所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置，其特征是：还包括三角支撑架，三角支撑架水平地设于地面上，支架的底部固定在三角支撑架的顶部。
所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 标记：在钢筋的外侧面上用钢筋打标机沿钢筋轴向均匀地打上小圆点的标记；
② 安装：钢筋垂直设置且两端用拉伸器夹持，在钢筋的正前方固定支架，支架的上部和下部分别固定上摄像头和下摄像头，上摄像头和下摄像头这两者都正对钢筋，上摄像头的取景范围恰摄取自钢筋顶部起往下的共三个标记，设顶部三个标记中位于中间位置的标记为上中心标记，上中心标记至上摄像头的距离满足测量标准距离要求，下摄像头的取景范围恰摄取自钢筋底部起往上的共三个标记，设底部三个标记中位于中间位置的标记为下中心标记，下中心标记至下摄像头的距离满足测量标准距离要求；
上摄像头和下摄像头这两者都通过信号线连接控制器，控制器还通过信号线连接显示屏，控制器接收到上摄像头和下摄像头这两者输入的信号后将这两者摄取的影像通过显示屏显示；
③ 拉伸：控制器记录上中心标记和下中心标记这两者的初始位置，拉伸器拉伸钢筋的两端使钢筋拉伸；
④ 测算：在拉伸过程中，上中心标记和下中心标记这两者的位置都发生移动，控制器记录上中心标记和下中心标记这两者拉伸时的位置变化，控制器根据上中心标记和下中心标记这两者的初始位置和拉伸时变化的位置测算出上中心标记和下中心标记这两者在拉伸时的相对引伸量并输出实时的位置变化曲线，待拉伸结束后控制器输出上中心标记和下中心标记这两者在整个拉伸过程中的位置变化曲线。
所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：
步骤④时，控制器按如下步骤测算相对引伸量：
记上中心标记的初始坐标为x(0)，下中心标记的初始坐标为y(0)，
控制器记录上中心标记和下中心标记这两者的初始坐标的同时，通过上摄像头和下摄像头自动识别各个视场中的其他标记作为辅助点，每个视场中的所述辅助点至少有两个，记上摄像头视场中的各个所述辅助点初始坐标为xi，记下摄像头视场中的各个所述辅助点初始坐标为yi，其中i=1,2…N，N表示第N个标记，每个视场中的各个标记将视场划分为N段，从而获得上摄像头和下摄像头这两者各自视场中每段的像素标定比例r1i和r2i，r1i=dL/(xi-xi-1)，r2i=dL/(yi-yi-1)，其中dL是相邻两个标记之间的物理间距，注意：由于镜头畸变的存在，虽然物理间距一样，但是像素距离可能不同，因此r1i互相很可能不一致，这个就是自动的畸变校准，包括解决了由于物距变化，带来的比例尺的变化，
当拉伸进行至时刻t时，记上中心标记的坐标为x(t)，记测量的上中心标记的物理移动距离即位移变化为dX，设x(t)>xi且x(t)<xi+1，即上中心标记已经移动到第i个标记的初始位置的上方，则dX=(x(t)-xi)*ri+1+i*dL，这个公式相当于就是一个动态标定的公式，每个t时刻的数据最终会绘制出一个实时引伸量曲线；类似的，下中心标记的坐标为y(t)，记测量的下中心标记的物理移动距离即位移变化为dY，设y(t)>yi且y(t)<yi+1，即下中心标记已经移动到第i个标记的初始位置的上方，则dY=(y(t)-yi)*ri+1+i*dL，
综上，因为摄像头间距固定，可得根据dX和dY算出上中心标记和下中心标记的间距变化值dS=dX-dY，dS即为材料在该标距下的相对引伸量。
所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：
步骤①时，相邻两个标记之间的间距d都相等，d取8mm～12mm；
步骤②时，上中心标记至下中心标记的距离为50mm、100mm或200mm；控制器选用单片机或嵌入式主机。
本发明提出了一种基于图像识别的双相机坐标测量算法，并通过并行计算与嵌入式技术，搭建了一套满足该试验引伸量测量的光学系统与嵌入式硬件系统。
本发明具有如下有益效果：
1. 非接触测量，可以同时测到屈服点与最大引伸量点，
2. 低成本：嵌入式系统自动实时解算、双相机方案降低相机与镜头像素要求，
3. 双相机坐标算法：双相机并行独立解算对应的绝对坐标，系统汇总后，获取相对坐标，
4. 自适应动态校准算法：每个相机拍摄到三个钢筋打标点，根据设置的打标间距，系统会对图像进行动态实时标定，解决镜头畸变，焦距变化，物距变化所带来的测量误差，
5. 并行的图像识别算法：利用嵌入式主板多核特性，可以同时计算两个摄像头中目标点的坐标变化，最终两个点的差值即为实时引伸量，嵌入式主机系统可以自动识别打标标志，并且进行并行计算，充分利用嵌入式ARM处理器的多核性能，保证测量响应率高于20hz，
6. 标记简单：不改变原人工测量工艺，无需通过记号笔或其他外加标志物，系统可以通过识别钢筋打标点与周围图案的区别，自动识别，保证测量的便利性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2和图3都是本发明中支架、上摄像头、下摄像头、控制器、屏幕和三角支撑架连接后的轴测图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置，包括钢筋1、拉伸器2、支架3、上摄像头41、下摄像头42、控制器5和屏幕6，如图1～图3所示，具体结构是：
钢筋1垂直设置且两端用拉伸器2夹持，钢筋1的外侧面上沿轴向均匀设有至少六个标记11；
支架3设于钢筋1的正前方，支架3的上部和下部分别固定上摄像头41和下摄像头42，上摄像头41和下摄像头42这两者都正对钢筋1，上摄像头41的取景范围恰摄取自钢筋1顶部起往下的共三个标记11，设顶部三个标记11中位于中间位置的标记11为上中心标记111，上中心标记111至上摄像头41的距离满足测量标准距离要求，下摄像头42的取景范围恰摄取自钢筋1底部起往上的共三个标记11，设底部三个标记11中位于中间位置的标记11为下中心标记112，下中心标记112至下摄像头42的距离满足成像与取景范围要求；
上摄像头41和下摄像头42这两者都通过信号线连接控制器5，控制器5还通过信号线连接显示屏6，控制器5接收到上摄像头41和下摄像头42这两者输入的信号后将这两者摄取的影像通过显示屏6显示。
本实施例中：相邻两个标记11之间的间距d都相等，d取8mm～12mm，上中心标记111至下中心标记112的距离为50mm、100mm或200mm；控制器5选用单片机或嵌入式主机并采用嵌入式Linux系统。
本实施例还包括三角支撑架7，三角支撑架7水平地设于地面上，支架3的底部固定在三角支撑架7的顶部。
本实施例使用时，按如下步骤依次实施：
① 标记：在钢筋1的外侧面上用钢筋打标机沿钢筋1轴向均匀地打上标记11，标记11的具体形态是一个直径2mm、下凹1mm的圆形凹点，相邻两个标记11之间的间距为10mm±2mm；
② 安装：钢筋1垂直设置且两端用拉伸器2夹持，在钢筋1的正前方固定支架3，支架3的上部和下部分别固定上摄像头41和下摄像头42，上摄像头41和下摄像头42这两者都正对钢筋1，上摄像头41的取景范围恰摄取自钢筋1顶部起往下的共三个标记11，设顶部三个标记11中位于中间位置的标记11为上中心标记111，上中心标记111至上摄像头41的距离满足测量标准距离要求即不小于100mm，下摄像头42的取景范围恰摄取自钢筋1底部起往上的共三个标记11，设底部三个标记11中位于中间位置的标记11为下中心标记112，下中心标记112至下摄像头42的距离满足测量标准距离要求即不小于100mm；
上摄像头41和下摄像头42这两者都通过信号线连接控制器5，控制器5还通过信号线连接显示屏6，控制器5接收到上摄像头41和下摄像头42这两者输入的信号后将这两者摄取的影像通过显示屏6显示；
③ 拉伸：控制器5记录上中心标记111和下中心标记112这两者的初始位置，拉伸器2拉伸钢筋1的两端使钢筋1拉伸；
④ 测算：在拉伸过程中，上中心标记111和下中心标记112这两者的位置都发生移动，控制器5记录上中心标记111和下中心标记112这两者拉伸时的位置变化，控制器5根据上中心标记111和下中心标记112这两者的初始位置和拉伸时变化的位置测算出上中心标记111和下中心标记112这两者在拉伸时的相对引伸量并输出实时的位置变化曲线，待拉伸结束后控制器5输出上中心标记111和下中心标记112这两者在整个拉伸过程中的位置变化曲线。
控制器5按如下步骤测算相对引伸量：
记上中心标记111的初始坐标为x(0)，下中心标记112的初始坐标为y(0)，
控制器5记录上中心标记111和下中心标记112这两者的初始坐标的同时，通过上摄像头41和下摄像头42自动识别各个视场中的其他标记作为辅助点，每个视场中的所述辅助点至少有两个，记上摄像头41视场中的各个所述辅助点初始坐标为xi，记下摄像头42视场中的各个所述辅助点初始坐标为yi，其中i=1,2…N，N表示第N个标记，每个视场中的各个标记将视场划分为N段，从而获得上摄像头41和下摄像头42这两者各自视场中每段的像素标定比例r1i和r2i，r1i=dL/(xi-xi-1)，r2i=dL/(yi-yi-1)，其中dL是相邻两个标记之间的物理间距，注意：由于镜头畸变的存在，虽然物理间距一样，但是像素距离可能不同，因此r1i互相很可能不一致，这个就是自动的畸变校准，包括解决了由于物距变化，带来的比例尺的变化，
当拉伸进行至时刻t时，记上中心标记111的坐标为x(t)，记测量的上中心标记111的物理移动距离即位移变化为dX，设x(t)>xi且x(t)<xi+1，即上中心标记111已经移动到第i个标记的初始位置的上方，则dX=(x(t)-xi)*ri+1+i*dL，这个公式相当于就是一个动态标定的公式，每个t时刻的数据最终会绘制出一个实时引伸量曲线；类似的，记下中心标记112的坐标为y(t)，测量的下中心标记112的物理移动距离即位移变化为dY，设y(t)>yi且y(t)<yi+1，即下中心标记112已经移动到第i个标记的初始位置的上方，则dY=(y(t)-yi)*ri+1+i*dL，
综上，因为摄像头间距固定，根据dX和dY算出上中心标记111和下中心标记112的间距变化值dS=dX-dY，dS即为材料在该标距下的相对引伸量。
Claims (6)
1.一种钢筋拉伸试验引伸量测量装置，包括钢筋(1)，钢筋(1)垂直设置且两端用拉伸器(2)夹持，其特征是：还包括支架(3)、上摄像头(41)、下摄像头(42)、控制器(5)和屏幕(6)，
钢筋(1)的外侧面上沿轴向均匀设有至少六个标记(11)；
支架(3)设于钢筋(1)的正前方，支架(3)的上部和下部分别固定上摄像头(41)和下摄像头(42)，上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者都正对钢筋(1)，上摄像头(41)的取景范围恰摄取自钢筋(1)顶部起往下的共三个标记(11)，设顶部三个标记(11)中位于中间位置的标记(11)为上中心标记(111)，下摄像头(42)的取景范围恰摄取自钢筋(1)底部起往上的共三个标记(11)，设底部三个标记(11)中位于中间位置的标记(11)为下中心标记(112)，上中心标记(111)至下中心标记(112)的距离满足成像与取景范围要求；
上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者都通过信号线连接控制器(5)，控制器(5)还通过信号线连接显示屏(6)，控制器(5)接收到上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者输入的信号后将这两者摄取的影像通过显示屏(6)显示。
2.如权利要求1所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置，其特征是：相邻两个标记(11)之间的间距d都相等，d取8mm～12mm，上中心标记(111)至下中心标记(112)的距离为50mm、100mm或200mm；控制器(5)选用单片机或嵌入式主机。
3.如权利要求2所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置，其特征是：还包括三角支撑架(7)，三角支撑架(7)水平地设于地面上，支架(3)的底部固定在三角支撑架(7)的顶部。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 标记：在钢筋(1)的外侧面上用钢筋打标机沿钢筋(1)轴向均匀地打上小圆点的标记(11)；
② 安装：钢筋(1)垂直设置且两端用拉伸器(2)夹持，在钢筋(1)的正前方固定支架(3)，支架(3)的上部和下部分别固定上摄像头(41)和下摄像头(42)，上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者都正对钢筋(1)，上摄像头(41)的取景范围恰摄取自钢筋(1)顶部起往下的共三个标记(11)，设顶部三个标记(11)中位于中间位置的标记(11)为上中心标记(111)，下摄像头(42)的取景范围恰摄取自钢筋(1)底部起往上的共三个标记(11)，设底部三个标记(11)中位于中间位置的标记(11)为下中心标记(112)，上中心标记(111)至下中心标记(112)的距离满足测量标准距离要求；
上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者都通过信号线连接控制器(5)，控制器(5)还通过信号线连接显示屏(6)，控制器(5)接收到上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者输入的信号后将这两者摄取的影像通过显示屏(6)显示；
③ 拉伸：控制器(5)记录上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者的初始位置，拉伸器(2)拉伸钢筋(1)的两端使钢筋(1)拉伸；
④ 测算：在拉伸过程中，上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者的位置都发生移动，控制器(5)记录上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者拉伸时的位置变化，控制器(5)根据上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者的初始位置和拉伸时变化的位置测算出上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者在拉伸时的相对引伸量并输出实时的位置变化曲线，待拉伸结束后控制器(5)输出上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者在整个拉伸过程中的位置变化曲线。
5.如权利要求4所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：
步骤④时，控制器(5)按如下步骤测算相对引伸量：
记上中心标记(111)的初始坐标为x(0)，下中心标记(112)的初始坐标为y(0)，
控制器(5)记录上中心标记(111)和下中心标记(112)这两者的初始坐标的同时，通过上摄像头(41)和下摄像头(42)自动识别各个视场中的其他标记(11)作为辅助点，每个视场中的所述辅助点至少有两个，记上摄像头(41)视场中的各个所述辅助点初始坐标为xi，记下摄像头(42)视场中的各个所述辅助点初始坐标为yi，其中i=1,2…N，N表示第N个标记(11)，每个视场中的各个标记(11)将视场划分为N段，从而获得上摄像头(41)和下摄像头(42)这两者各自视场中每段的像素标定比例r1i和r2i，r1i=dL/(xi-xi-1)，r2i=dL/(yi-yi-1)，其中dL是相邻两个标记(11)之间的物理间距，
当拉伸进行至时刻t时，记上中心标记(111)的坐标为x(t)，记测量的上中心标记(111)的物理移动距离即位移变化为dX，设x(t)>xi且x(t)<xi+1，即上中心标记(111)已经移动到第i个标记(11)的初始位置的上方，则dX=(x(t)-xi)*ri+1+i*dL；类似的，记下中心标记(112)的坐标为y(t)，测量的下中心标记(112)的物理移动距离即位移变化为dY，设y(t)>yi且y(t)<yi+1，即下中心标记(112)已经移动到第i个标记(11)的初始位置的上方，则dY=(y(t)-yi)*ri+1+i*dL，
根据dX和dY算出上中心标记(111)和下中心标记(112)的间距变化值dS=dX-dY，dS即为材料在该标距下的相对引伸量。
6.如权利要求5所述的钢筋拉伸试验引伸量测量装置的使用方法，其特征是：
步骤①时，相邻两个标记(11)之间的间距d都相等，d取8mm～12mm；
步骤②时，上中心标记(111)至下中心标记(112)的距离为50mm、100mm或200mm；控制器(5)选用单片机或嵌入式主机。
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|---|---|---|---|---|
| CN111829876A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-27 | 安钢自动化软件股份有限公司 | 一种应用于螺纹钢断后延伸率测量的视觉设备 |
| CN112051160A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-08 | 中山大学 | 管片接头抗弯刚度测量方法、系统、设备及存储介质 |
| CN114383938A (zh) * | 2020-10-20 | 2022-04-22 | 衡阳功整钢纤维有限公司 | 一种钢纤维拉伸性能测试装置 |
-
2019
- 2019-11-19 CN CN201911136943.6A patent/CN110793857A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111829876A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-27 | 安钢自动化软件股份有限公司 | 一种应用于螺纹钢断后延伸率测量的视觉设备 |
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| CN112051160B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-04-19 | 中山大学 | 管片接头抗弯刚度测量方法、系统、设备及存储介质 |
| CN114383938A (zh) * | 2020-10-20 | 2022-04-22 | 衡阳功整钢纤维有限公司 | 一种钢纤维拉伸性能测试装置 |
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