CN113720244B - 一种基于增强现实技术的应变测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于增强现实技术的应变测试方法，包括通过视觉摄像头获取初始零件毛坯数据及设备参考点数据；建立空间坐标系，提取参考基准；生成虚拟网格，系统自动拟合虚拟网格与现实数据，合成画面；零件成形过程中的应变数据及合成画面可实时记录，数据导出与有限元分析结果进行比对，依据实际获取的数据修正有限元分析模型参数设置，提高后续数值模拟的准确性；零件成形过程中所记录的应变数据还可与成形过程中实时的应力数据相结合，从而得到该材料真实的应力应变曲线。在成形过程中可实时获取零件应变数据信息，无需事后测量且测试数据可后期随时调取使用；利用增强现实技术在PC端或移动端可以带给使用者最为直观的感受。
Description
技术领域
本发明属于材料成形技术领域，尤其涉及一种基于增强现实技术的应变测试方法。
背景技术
材料成形领域通常使用电化学腐蚀、刻划、激光打标等方法在零件表面印制网格，零件成形过程中，印制的网格会随着零件形状的改变而变化，零件成形后，通过接触式直接测量或非接触式视觉测量变形后网格的形状和大小即可获取对应的应变数据；此种传统的测量方法通常需要耗费大量的时间进行网格的印制；对于大型零件，受设备尺寸影响，通常只能在局部印制网格，因此也只能获取局部区域的应变数据；针对成形后的零件，接触式直接测量通过卡尺、软皮尺等工具进行测量，测量效率低、测量结果偏差较大，非接触式视觉测量则通过视觉摄像头获取零件表面网格信息进行数据分析，测量效率较高、测量结果可靠性较好但只能实现零件成形后的应变数据测量，无法实时记录零件变形过程中的应变数据也不能提供给使用者直观的视觉感受。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于增强现实技术的应变测试方法。本发明提出的基于增强现实技术的应变测试方法通过视觉测量获取零件信息，将虚拟的网格与零件画面重叠，网格遵循零件关键特征的改变而变化，从而实时获取材料应变数据，同时使用者也可直观的在PC端或移动终端上观察到材料形变的过程；虚拟网格同时可设置为有限元分析时采用网格类型，将实际成形过程中网格形变数据与有限元分析模拟结果进行对比，以此修正数值模拟参数设置，可便捷的提升类似材料有限元分析模拟的准确性。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于增强现实技术的应变测试方法，包括以下步骤：
1)通过视觉摄像头获取初始零件毛坯数据及设备参考点数据；
2)建立空间坐标系，提取参考基准；
3)依据设置的参数生成虚拟网格，匹配基准点及参考基准将虚拟网格与初始零件数据相结合；合成后的画面通过PC端、手持或头戴式的移动终端展示给使用者；
4)虚拟网格实时变化，系统自动拟合虚拟网格与现实数据，合成画面，并通过PC端、手持或头戴式的移动终端实时展示给使用者；
5)零件成形过程中的应变数据及合成画面可实时记录，数据导出与有限元分析结果进行比对，依据实际获取的数据修正有限元分析模型参数设置，提高后续数值模拟的准确性；
6)零件成形过程中所记录的应变数据还可与成形过程中实时的应力数据相结合，从而得到该材料真实的应力应变曲线，从应力应变曲线中可快速的获取材料的屈服点。
作为优选，步骤2)的具体步骤为：将所获取的设备参考点数据设置为基准点，根据视觉摄像头、设备基准点及初始零件毛皮数据相对位置建立空间坐标系；在已获取的初始零件毛坯数据中提取毛坯边界及其他关键特征作为参考基准。
作为优选，步骤4)的具体步骤为：设备工作成形零件，毛坯材料逐渐形变成为所需的零件形状，虚拟网格依据参考基准的变化随着毛坯的形变一同变化；视觉摄像头在此过程中一直工作获取材料及材料关键特征的数据；系统自动拟合虚拟网格与现实数据，合成后的画面通过PC端、手持或头戴式的移动终端实时展示给使用者。
作为优选，步骤5)的具体步骤为：零件成形过程中的应变数据及合成画面可实时记录，所记录的数据可用于后期分析，同时刻将记录的数据导出与有限元分析结果进行比对，依据实际获取的数据修正有限元分析模型参数设置，提高后续数值模拟的准确性。
本发明有如下有益效果：
(1)本发明提出的基于增强现实技术的应变测试方法通过视觉测量获取零件信息，将虚拟的网格与零件画面重叠，网格遵循零件关键特征的改变而变化，从而实时获取材料应变数据，同时使用者也可直观的在PC端或移动终端上观察到材料形变的过程；虚拟网格同时可设置为有限元分析时采用网格类型，将实际成形过程中网格形变数据与有限元分析模拟结果进行对比，以此修正数值模拟参数设置，可便捷的提升类似材料有限元分析模拟的准确性。
(2)本发明基于增强现实技术的应变测试方法无需耗费时间在零件表面印制网格，通过虚拟网格可覆盖零件整个表面，不受零件尺寸限制；在成形过程中可实时获取零件应变数据信息，无需事后测量且测试数据可后期随时调取使用；利用增强现实技术在PC端或移动端可以带给使用者最为直观的感受，如配置头戴式移动端设备还可使使用者产生沉浸式的体验。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明的实际画面示意图；
图2为本发明虚拟网络示意图；
图3为生成虚拟网络的过程示意图；
图4为系统自动拟合虚拟网格与现实数据的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。
下面通过实施例对本发明作进一步详细描述。
传统的测量方法通常需要耗费大量的时间进行网格的印制；对于大型零件，受设备尺寸影响，通常只能在局部印制网格，因此也只能获取局部区域的应变数据；针对成形后的零件，接触式直接测量通过卡尺、软皮尺等工具进行测量，测量效率低、测量结果偏差较大，非接触式视觉测量则通过视觉摄像头获取零件表面网格信息进行数据分析，测量效率较高、测量结果可靠性较好但只能实现零件成形后的应变数据测量，无法实时记录零件变形过程中的应变数据也不能提供给使用者直观的视觉感受，为了解决上述问题，提供以下实施例：
实施例：一种基于增强现实技术的应变测试方法，包括以下步骤：
1)通过视觉摄像头获取放置在设备上的初始零件毛坯数据及设备参考点数据；
2)将所获取的设备参考点数据设置为基准点，根据视觉摄像头、设备基准点及初始零件毛皮数据相对位置建立空间坐标系；在已获取的初始零件毛坯数据中提取毛坯边界及其他关键特征作为参考基准；如图1所示；
3)依据设置的参数生成虚拟网格，匹配基准点及参考基准将虚拟网格与初始零件数据相结合；合成后的画面通过PC端、手持或头戴式的移动终端展示给使用者；如图2-图3所示；
4)设备工作成形零件，毛坯材料逐渐形变成为所需的零件形状，虚拟网格依据参考基准的变化随着毛坯的形变一同变化；视觉摄像头在此过程中一直工作获取材料及材料关键特征的数据；系统自动拟合虚拟网格与现实数据，合成后的画面通过PC端、手持或头戴式的移动终端实时展示给使用者；如图4所示；
5)零件成形过程中的应变数据及合成画面可实时记录，所记录的数据可用于后期分析，同时刻将记录的数据导出与有限元分析结果进行比对，依据实际获取的数据修正有限元分析模型参数设置，提高后续数值模拟的准确性；
6)零件成形过程中所记录的应变数据还可与成形过程中实时的应力数据相结合，从而得到该材料真实的应力应变曲线，从应力应变曲线中可快速的获取材料的屈服点，对后续材料工艺参数的设置具有极大的有益效果。
以上和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明提出的基于增强现实技术的应变测试方法通过视觉测量获取零件信息，将虚拟的网格与零件画面重叠，网格遵循零件关键特征的改变而变化，从而实时获取材料应变数据，同时使用者也可直观的在PC端或移动终端上观察到材料形变的过程；虚拟网格同时可设置为有限元分析时采用网格类型，将实际成形过程中网格形变数据与有限元分析模拟结果进行对比，以此修正数值模拟参数设置，可便捷的提升类似材料有限元分析模拟的准确性。
本发明基于增强现实技术的应变测试方法无需耗费时间在零件表面印制网格，通过虚拟网格可覆盖零件整个表面，不受零件尺寸限制；在成形过程中可实时获取零件应变数据信息，无需事后测量且测试数据可后期随时调取使用；利用增强现实技术在PC端或移动端可以带给使用者最为直观的感受，如配置头戴式移动端设备还可使使用者产生沉浸式的体验。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种基于增强现实技术的应变测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)通过视觉摄像头获取初始零件毛坯数据及设备参考点数据；
2)建立空间坐标系，提取参考基准；具体步骤为：将所获取的设备参考点数据设置为基准点，根据视觉摄像头、设备基准点及初始零件毛皮数据相对位置建立空间坐标系；在已获取的初始零件毛坯数据中提取毛坯边界及关键特征作为参考基准；
3)依据设置的参数生成虚拟网格，匹配基准点及参考基准将虚拟网格与初始零件数据相结合；合成后的画面通过PC端、手持或头戴式的移动终端展示给使用者；
4)虚拟网格实时变化，系统自动拟合虚拟网格与现实数据，合成画面，并通过PC端、手持或头戴式的移动终端实时展示给使用者；
5)零件成形过程中的应变数据及合成画面可实时记录，数据导出与有限元分析结果进行比对，依据实际获取的数据修正有限元分析模型参数设置，提高后续数值模拟的准确性；
6)零件成形过程中所记录的应变数据还可与成形过程中实时的应力数据相结合，从而得到零件材料真实的应力应变曲线，从应力应变曲线中可快速的获取材料的屈服点。
2.根据权利要求1所述的一种基于增强现实技术的应变测试方法，其特征在于：步骤4)的具体步骤为：设备工作成形零件，毛坯材料逐渐形变成为所需的零件形状，虚拟网格依据参考基准的变化随着毛坯的形变一同变化；视觉摄像头在此过程中一直工作获取材料及材料关键特征的数据；系统自动拟合虚拟网格与现实数据，合成后的画面通过PC端、手持或头戴式的移动终端实时展示给使用者。
3.根据权利要求1所述的一种基于增强现实技术的应变测试方法，其特征在于：步骤5)的具体步骤为：零件成形过程中的应变数据及合成画面可实时记录，所记录的数据可用于后期分析，同时刻将记录的数据导出与有限元分析结果进行比对，依据实际获取的数据修正有限元分析模型参数设置，提高后续数值模拟的准确性。
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