CN112304784A - 一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，包括依次沿直线布置的动力座、移动单元和固定座，在动力座上沿水平方向平行装有滚珠丝杠，滚珠丝杠的一端连接伺服电机的动力输出端，滚珠丝杠的另一端螺纹连接移动单元；移动单元底部配套设有滑轨，在移动单元上装有位移传感器；固定座的底部固定安装在基准面上；移动单元和固定座相对设置左右两个夹具，在一侧夹具的表面内嵌设置摄像镜头；滚珠丝杠的步进值为试样的长度变化量，通过位移传感器检测移动单元的移动距离即为试样的初始长度，通过摄像头采集试样在拉伸前后的截面的图像并通过PLC内置的图像处理软件提取拉伸前后试样的横截面积，分别计算出延伸率和面缩率。
Description
技术领域
本发明属于材料性能检测技术领域，尤其是一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置。
背景技术
材料性能研究在半导体、航空航天、武器国防、汽车制造、微信传感器、大型装备制造和绿色新能源产业等领域有着广泛的应用。在钢铁生产中，尤其是带钢进行平整和矫治过程中，延伸率是带钢和面缩率最重要的变形指标，是工艺质量控制的重要内容，在保证带钢板形、力学性能以及满足用户需求方面起着至关重要的作用。而材料的面缩率和延伸率的测量通常需要在相应的机构进行材料的性能测试，因此提供一种能够快速测得材料面缩率和延伸率的装置亟待解决。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提出了一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，能够实现材料试样的面缩率和延伸率的快速、自动检测。
本发明所采用的技术方案如下：
一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量，包括依次沿直线布置的动力座、移动单元和固定座，动力座底部固定安装在基准面上，在动力座上沿水平方向平行装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的一端连接，伺服电机的动力输出端滚珠丝杠的另一端与移动单元的一端螺纹连接；所述移动单元底部配套设有滑轨，该滑轨固定安装在基准面上；移动单元的另一端固定连接有第一连接轴，第一连接轴的右端通过联轴器连接左侧的夹具，在移动单元上装有位移传感器；固定座的底部固定安装在基准面上；固定座沿水平方向固定装有第二连接轴，第二连接轴的左端装有右侧的夹具，左右两个夹具沿水平防线同轴布置，用于对待测试样进行夹装；在右侧的夹具的表面内嵌设置摄像镜头；
所述位移传感器、伺服电机和摄像头均通过信号线连接PLC，通过电机转动计算滚珠丝杠的步进值，即为试样的长度变化量△L，位移传感器检测移动单元的移动距离即为试样的初始长度L0，根据PLC内存有延伸率的计算式
计算出拉伸试样的延伸率，通过摄像头采集试样在拉伸前后的截面的图像并输入PLC中，通过PLC内置的图像处理软件提取拉伸前后试样的横截面积S0、S，基于面缩率的计算式
计算出拉伸试样的面缩率。
进一步，在第二连接轴上装有力测量单元，所述力测量单元通过信号线连接PLC，通过力测量单元检测在试样拉伸过程中的力学性能变化。
进一步，设定左右两个夹具相互接触时为位置的零点位置，在夹具安装试样时，位移传感器检测移动单元的移动距离即为试样的初始长度L0。
进一步，图像处理软件将图像从BGR转换为HSV，便于颜色区分；利用cv2.inRange函数，提取指定的颜色；查找轮廓，并计算轮廓的面积。
本发明的有益效果：
本发明所设计的一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，能够对拉伸试样进行快速的面缩率和延伸率自动测量，且本发明所采用的测量装置可以在现有的拉伸试验机的基础上进行改造，因此生产成本低，更容易实现。
附图说明
图1是本发明一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置示意图；
图中，1、伺服电机，2、动力座，3、滚珠丝杠，4、移动单元，5、第一连接轴，6、联轴器，7、夹具，8、力测量单元，9、第二连接轴，10、固定座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所设计的一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置如图1所示，包括动力座 2、移动单元4和固定座10，动力座2底部固定安装在基准面上，例如水平的工作台或者水平的地面上；在动力座2上沿水平方向平行装有两根滚珠丝杠3，滚珠丝杠3的一端连接伺服电机1的动力输出端，滚珠丝杠3和伺服电机1均固定安装在动力座2上，通过伺服电机1带动滚珠丝杠3运动。伺服电机1通过信号线连接PLC，一方面通过PLC控制伺服电机1工作进而带动滚珠丝杠3运动，另一方面通过电机转动计算滚珠丝杠3的步进值，即为试样的长度变化量△L。滚珠丝杠3的另一端穿过移动单元4的左端，且与移动单元4 的左端之间螺纹连接，移动单元4的右端固定连接有第一连接轴5，第一连接轴5的右端通过联轴器6连接左侧的夹具7；移动单元4的底部配套设有滑轨，该滑轨固定安装在基准面上，移动单元4与滑轨相配合，故移动单元4可以沿着滑轨移动。固定座10的底部固定安装在基准面上；固定座10沿水平方向固定装有第二连接轴9，第二连接轴9的左端装有右侧的夹具7，左右两个夹具7沿水平防线同轴布置，用于对待测试样进行夹装。且在第二连接轴9上装有力测量单元8，所述力测量单元8通过信号线连接PLC，通过力测量单元8检测在试样拉伸过程中的力学性能变化。在移动单元4上装有位移传感器，位移传感器通过信号线连接PLC，设定左右两个夹具7相互接触时为位置的零点位置，在夹具7 安装试样时，位移传感器检测移动单元4的移动距离即为试样的初始长度L0；将上述数据输入PLC，根据PLC内存有延伸率的计算式
计算出拉伸试样的延伸率。
为了能够同时实现拉伸试样的面缩率的检测，在右侧的夹具7的表面内嵌设置摄像镜头，且摄像头通过数据线连接PLC；通过摄像头采集试样在拉伸前后的截面的图像并输入 PLC中，通过PLC内置的图像处理软件提取拉伸前后试样的横截面积S0、S，基于面缩率的计算式
计算出拉伸试样的面缩率。在本实施例中，图像处理软件将图像从BGR转换为HSV，便于颜色区分；利用cv2.inRange函数，提取指定的颜色，如：红色；查找轮廓，并计算轮廓的面积。
以下结合本装置的工作过程作进一步解释：
首先，左右两个夹具7相互接触，此时位移传感器设为初始位置，夹装试样，读取此时位移传感器检测的移动距离为试样的初始长度L0；并通过右侧夹具7侧边上的摄像头采集试样初始面积S0；PLC启动动力座2上的伺服电机1，伺服电机1带动滚珠丝杠3转动，由滚珠丝杠3带动移动单元4沿滑轨移动，而PLC根据伺服电机1转动的圈数计算出滚珠丝杠3的步进值及试样的长度变化量△L；此时再次开启摄像头采集试样拉伸后的横截面积 S，基于PLC内置的延伸率和面缩率计算式实现试样延伸率和面缩率的自动检测。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，其特征在于，包括依次沿直线布置的动力座(2)、移动单元(3)和固定座(10)，动力座(2)底部固定安装在基准面上，在动力座(2)上沿水平方向平行装有滚珠丝杠(3)，所述滚珠丝杠3的一端连接伺服电机(1)的动力输出端，滚珠丝杠(3)的另一端与移动单元(4)的一端螺纹连接；所述移动单元(4)底部配套设有滑轨，该滑轨固定安装在基准面上；移动单元(4)的另一端固定连接有第一连接轴(5)，第一连接轴(5)的右端通过联轴器(6)连接左侧的夹具(7)，在移动单元(4)上装有位移传感器；固定座(10)的底部固定安装在基准面上；固定座(10)沿水平方向固定装有第二连接轴(9)，第二连接轴(9)的左端装有右侧的夹具(7)，左右两个夹具(7)沿水平防线同轴布置，用于对待测试样进行夹装；在右侧的夹具(7)的表面内嵌设置摄像镜头；
所述位移传感器、伺服电机(1)和摄像头均通过信号线连接PLC，通过电机转动计算滚珠丝杠(3)的步进值，即为试样的长度变化量△L，位移传感器检测移动单元(4)的移动距离即为试样的初始长度L0，根据PLC内存有延伸率的计算式
计算出拉伸试样的延伸率，通过摄像头采集试样在拉伸前后的截面的图像并输入PLC中，通过PLC内置的图像处理软件提取拉伸前后试样的横截面积S0、S，基于面缩率的计算式
计算出拉伸试样的面缩率。
2.根据权利要求1所述的一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，其特征在于，在第二连接轴(9)上装有力测量单元(8)，所述力测量单元(8)通过信号线连接PLC，通过力测量单元(8)检测在试样拉伸过程中的力学性能变化。
3.根据权利要求1所述的一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，其特征在于，设定左右两个夹具(7)相互接触时为位置的零点位置，在夹具(7)安装试样时，位移传感器检测移动单元(4)的移动距离即为试样的初始长度L0。
4.根据权利要求1所述的一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置，其特征在于，图像处理软件将图像从BGR转换为HSV，便于颜色区分；利用cv2.inRange函数，提取指定的颜色；查找轮廓，并计算轮廓的面积。
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