CN113188453A - 一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置 - Google Patents

一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，包括密封外壳、设置在密封外壳底端的下端封口、设置在下端封口内部的电机、与电机连接的散斑印基座和与散斑印基座连接的散斑印，散斑印设置为九个，且每个散斑印均为不规则的非对称图形；密封外壳的上端设置有按钮开关，按钮开关上连接有电池，电池设置在所述密封外壳的内部；按钮开关与电池、电池与电机之间均通过导线连接并形成闭合回路；电机设置为九个且相互之间为并列连接；散斑印与散斑印基座设置为可拆卸式结构。本发明采用上述结构缩短了散斑绘制的时间，提高了柔性膜结构非接触式双目立体视觉下位移、应变测量的效率，散斑印可拆卸，制作简单。

Description

一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置
技术领域
本发明涉及柔性膜结构试验测量技术领域，尤其是涉及一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置。
背景技术
柔性膜结构包括：张拉膜结构、骨架支撑式膜结构、充气式膜结构(又分为气肋式膜结构和气承式膜结构)等等。常常被用于大型体育馆、煤仓、垃圾填埋场、展览馆等建筑结构以及飞艇、降落伞、小型仿生飞行器等航天结构中。该类型结构设计及研发过程中，需要对其在工作环境下的位移、应变进行测试试验，由于该类型结构质量较轻、柔度较大，不能使用传统的接触式测量方法，一般只能采用非接触式双目立体视觉测量系统(数字图像相关测法，又称为DIC技术)，需要在被测物表面绘制散斑图案。
散斑图案绘制时要求在模型表面涂白色哑光漆，防止反光，在此基础上，绘制黑色散斑，形成明显的灰阶度。各个散斑点图形之间必须具有高度的随机性，不同点的形状及布置之间不能呈明显的规律分布。目前一般采用黑色马克笔手工绘制，当实验模型比较大(模型表面积达到3～5m2以上时)，手工绘制散斑的效率非常低下，绘制一个模型的散斑通常需要8-10小时甚至更多，极大的影响了试验的进度。已经通过或在审的关于散斑制备的专利较少，【静态变形的检测方法和检测系统】CN201810663139.2中的检测方法涉及到散斑制备，但此种检测方法只适用于静态变形，无法对柔性膜结构在风荷载作用下的动态变形进行测量；【一种用于定型耐火材料形变测试的散斑制备方法】CN201911061543.3适用的研究对象必须耐火，散斑制备过程中需要激光灼烧，而柔性膜结构膜材并不耐火；【用于表征材料局域应变分布特性的SEM-DIC散斑制备方法】CN202010341549.2所涉及的散斑制备方法的研究对象材料为金属或者金属基复合材料，并不适用于柔性膜结构。鉴于以上原因，设计一种
发明内容
本发明的目的是提供一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，缩短了散斑绘制的时间，提高了柔性膜结构非接触式双目立体视觉下位移、应变测量的效率，散斑印可拆卸，制作简单。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，包括密封外壳、设置在所述密封外壳底端的下端封口、设置在所述下端封口内部的电机、与所述电机连接的散斑印基座和与所述散斑印基座连接的散斑印，所述散斑印设置为九个，且每个所述散斑印均为不规则的非对称图形；
所述密封外壳的上端设置有按钮开关，所述按钮开关上连接有电池，所述电池设置在所述密封外壳的内部；
所述按钮开关与所述电池、所述电池与所述电机之间均通过导线连接并形成闭合回路；
所述电机设置为九个且相互之间为并列连接；
所述散斑印与所述散斑印基座设置为可拆卸式结构。
优选的，所述下端封口内设置有九个用于安装所述电机的孔道。
优选的，每个所述电机均通过齿轮与所述散斑印基座的一端连接，所述散斑印基座的另一端通过螺纹与所述散斑印连接。
优选的，所述按钮开关设置在所述密封外壳的顶部中心位置处。
优选的，所述密封外壳的外径与所述下端封口的外径相同，所述下端封口和所述密封外壳的材质为塑料。
优选的，所述下端封口与所述密封外壳之间通过螺纹连接。
优选的，该装置通过在凸起的散斑印表面涂刷印油，一次印制九个散斑点，按动按钮开关通电后再松开，每个散斑点的形状均为不规则对称图形，且每个散斑点转动的角度及圈数均随机，每次通电后会形成新的散斑点集，然后进行下一次非接触位移、应变测量的散斑印制。
因此，本发明采用上述结构的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，具备以下有益效果：
(1)当导线通电时，电机转动带动橡胶应变斑随机转动，每个非接触位移、应变测量的散斑转动的方向及圈数相互独立，各不相同，形成不规律分布的九个点，松开按钮开关，停止转动，按下开关的时长不同，形成的图案分布规律也不同；
(2)橡胶应变斑制作简单，可根据需要随时更换不同大小及形状的散斑印；
(3)极大缩短了非接触位移、应变测量的散斑绘制的时间，提高了柔性膜结构非接触式双目立体视觉下位移、应变测量的效率；
(4)散斑印可拆卸，改变散斑印的大小，也可以用于其他结构或部件位移、应变测量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置实施例的结构示意图；
图2为本发明一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置实施例的散斑印的平面图；
图3为本发明一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置实施例的电路图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例
图1为本发明一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置实施例的结构示意图，图2为本发明一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置实施例的散斑印的平面图，图3为本发明一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置实施例的电路图。如图所示，本发明提供了一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，包括密封外壳1、设置在密封外壳1底端的下端封口2、设置在下端封口2内部的电机3、与电机3连接的散斑印基座4和与散斑印基座4连接的散斑印5，散斑印5设置为九个，且每个散斑印5均为不规则的非对称图形，散斑印5的材质为橡胶，是由九个非对称的形状不同的橡胶材料凸起印块组成，印块表面涂印油后可以实现在柔性膜面一次印九个非接触位移、应变测量的散斑，橡胶散斑印的制作较为简单，可根据需要随时更换不同大小及形状的散斑印；密封外壳1的上端设置有按钮开关6，按钮开关6上连接有电池7，电池7设置在密封外壳1的内部；按钮开关6与电池7、电池7与电机3之间均通过导线8连接并形成闭合回路，当导线通电时，电机转动带动散斑印随机转动，每个散斑印转动的方向及圈数相互独立，各不相同，形成不规律分布的九个点，松开按钮开关后，停止转动，按下开关的时长不同，形成的图案分布规律也不同。电机3设置为九个且相互之间为并列连接；散斑印5与散斑印基座4设置为可拆卸式结构，通过改变散斑印的大小可以用于其他结构或部件位移、应变测量。此结构极大缩短了散斑绘制的时间，提高了柔性膜结构非接触式双目立体视觉下位移、应变测量的效率，按动开关通电后，带动九个位置随机的橡胶散斑印随机旋转，且每个橡胶散斑印旋转的角度、方向均随机，以保证每次接通及关闭电源后，获得的静止的由九个橡胶散斑印组成的九个点位上的形状随机。
该装置通过在凸起的散斑印表面涂刷印油，一次印制九个散斑点，按动按钮开关通电后再松开，每个散斑点的形状均为不规则对称图形，且每个散斑点转动的角度及圈数均随机，每次通电后会形成新的散斑点集，然后进行下一次非接触位移、应变测量的散斑印制。
下端封口2内设置有九个用于安装电机3的孔道。每个电机3均通过齿轮9与散斑印基座4的一端连接，散斑印基座4的另一端通过螺纹与散斑印5连接，便于更换不同大小及形状的散斑印。
按钮开关6设置在密封外壳1的顶部中心位置处。密封外壳1的外径与下端封口2的外径相同，下端封口2和密封外壳1的材质为塑料。
下端封口2与密封外壳1之间通过螺纹连接。
橡胶散斑印共有九个，形状各异，每个非接触位移、应变测量的散斑均为不规则的非对称图形，橡胶应变斑制作简单，在CAD软件里绘制九个形状不同的不规则图形，按照1:1的比例打印出来，用刻刀按照图纸切割直径5mm的橡胶块，制成散斑印，散斑印可随时更换。按下按钮开关，电机开始工作，带动橡胶散斑印转动，松开按钮开关，停止转动。由于散斑印为不规则的非对称图形，每转动一定角度，均会形成新的不规律图案集。该设置可以一次绘制九个散斑点，按动开关一定时间再松开，可以进行下一次绘制。
因此，本发明采用上述结构的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，缩短了散斑绘制的时间，提高了柔性膜结构非接触式双目立体视觉下位移、应变测量的效率，散斑印可拆卸，制作简单。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：
包括密封外壳、设置在所述密封外壳底端的下端封口、设置在所述下端封口内部的电机、与所述电机连接的散斑印基座和与所述散斑印基座连接的散斑印，所述散斑印设置为九个，且每个所述散斑印均为不规则的非对称图形；
所述密封外壳的上端设置有按钮开关，所述按钮开关上连接有电池，所述电池设置在所述密封外壳的内部；
所述按钮开关与所述电池、所述电池与所述电机之间均通过导线连接并形成闭合回路；
所述电机设置为九个且相互之间为并列连接；
所述散斑印与所述散斑印基座设置为可拆卸式结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：所述下端封口内设置有九个用于安装所述电机的孔道。
3.根据权利要求2所述的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：每个所述电机均通过齿轮与所述散斑印基座的一端连接，所述散斑印基座的另一端通过螺纹与所述散斑印连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：所述按钮开关设置在所述密封外壳的顶部中心位置处。
5.根据权利要求4所述的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：所述密封外壳的外径与所述下端封口的外径相同，所述下端封口和所述密封外壳的材质为塑料。
6.根据权利要求5所述的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：所述下端封口与所述密封外壳之间通过螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于膜结构非接触位移、应变测量的散斑产生装置，其特征在于：该装置通过在凸起的散斑印表面涂刷印油，一次印制九个散斑点，按动按钮开关通电后再松开，每个散斑点的形状均为不规则对称图形，且每个散斑点转动的角度及圈数均随机，每次通电后会形成新的散斑点集，然后进行下一次非接触位移、应变测量的散斑印制。
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