CN114270813A - 具有反射性后屏幕的视频伸长计系统 - Google Patents

Abstract

本公开描述了用于使用源自试样的单侧的光来基于试样的特性进行变形(例如，伸长和/或应变)测量的系统和方法。光源和成像装置相对于后屏幕布置在试样的单侧上，同时光源照亮试样的前表面和后屏幕。后屏幕反射光以产生试样的轮廓。成像装置捕获试样的前表面上的一个或多个标志物的图像，以及在测试过程期间测量标志物的位置。成像装置还通过分析由反射性后屏幕产生的轮廓图像的边缘来测量测试过程期间试样的边缘的位置的相对变化。

Description

具有反射性后屏幕的视频伸长计系统

相关申请案的交叉引用

本申请是非临时专利申请，其要求于2019年6月25日提交的，名称为“具有反射性后屏幕的视频伸长计系统”的美国临时专利申请62/866,379号的优先权，其内容在此全部引入作为参考。

背景技术

基于相机的视觉系统已经被实现为材料测试系统的一部分，用于测量样品应变。这些系统收集试样的一个或多个图像，这些图像与测试所关注的其它信号(例如，样品负载、机器致动器/十字头位移等)同步。可以分析试样的图像，以在测试进行时定位和跟踪样品的特定特征。这种特征位置的变化允许计算局部样品变形，进而计算样品应变。

常规系统采用背光式屏幕和/或多个光源将光引导到试样的多个表面和/或侧面上。这样的系统需要复杂的灯和相机的布置，以及一个或多个特制的背光屏幕来定位和跟踪样品的特征，这增加了成本，引起系统设置中的错误，并且需要密集的计算资源。因此，需要一种测量待测样品的更直接的系统。

发明内容

本文公开了用于使用源自限定的视点(例如，试样的单侧)的光来基于试样的特性进行变形(例如，伸长和/或应变)测量的系统和方法。在一些示例中，光源相对于后屏幕布置在试样的单侧上，但配置为照射试样的前表面和后屏幕两者，后屏幕被配置为反射来自光源的光以产生试样的轮廓。

该技术允许在多个轴向位置测量试样的宽度，提供了“单线”测量技术的优点。在一些示例中，后屏幕与单个光源结合使用以限定样品的轮廓，如从布置在样品的与光源相同的一侧上的成像装置所观察到的。

在公开的示例中，单个成像装置或相机捕获试样的前表面上的一个或多个标志物的图像，以及在测试过程期间测量标志物的位置。在一些示例中，成像装置还通过分析由反射性后屏幕产生的轮廓图像的边缘来测量测试过程期间试样的边缘的位置的相对变化。此外，可以执行一个或多个图像处理算法，以通过识别样品的过渡边缘来测量试样的宽度，所述过渡边缘在被照亮的后屏幕前面表现为暗轮廓。

因此，本公开的目的是研究关于伸长计系统的进一步改进，所述伸长计系统采用源自限定视点的光和单个成像装置来捕获从一个或多个标志物和/或反射性后屏幕反射的光。

本发明的这些和其它特征和优点将从以下结合所附权利要求的详细描述中显而易见。

[待由MHM添加的权利要求书]

附图说明

在阅读了以下详细描述和附图之后，本发明的益处和优点对于相关领域的普通技术人员而言将变得更加显而易见，其中：

图1是根据本公开的各方面的示例伸长计系统的框图。

图2是根据本公开的方面的用于在图1的伸长计系统中测量的示例试样。

图3A和图3B是根据本公开的各方面的图1的示例伸长计系统的替代实现方式。

图4是图1的伸长计系统的示例实现方式的框图。

附图不一定按比例绘制。在合适的情况下，相似或相同的附图标志物用于表示相似或相同的部件。

具体实施方式

本公开描述了用于使用源自限定的视点(例如，样品的单侧)的光来基于试样的特性进行变形(例如，伸长和/或应变)测量的系统和方法。在一些示例中，光源相对于后屏幕布置在试样的单侧上，但配置为照射试样的前表面和后屏幕两者，后屏幕被配置为反射来自光源的光以产生试样的轮廓。在所公开的示例中，当与基于视觉的相机组合时，可以采用光源来提供用于试样特征的图像捕获的前后照明，以执行变形测量。在公开的示例中，特征可包括标志物和/或试样边缘的尺寸、形状和/或绝对或相对位置。

如本文所述，材料测试系统，包括施加张力、压力和/或扭转的材料测试系统，包括一个或多个引起位移和/或承重以在试样上施加和/或测量应力的部件。在一些示例中，在样品应变测试中采用视频伸长计系统，其可包括以下中的一个或多个：收集高分辨率图像，将图像提供给图像处理器，分析图像以识别对应于变形、位移或应变值的一个或多个样品特性，以及生成对应于所述特性的输出。在所公开的示例中，将从一个或多个收集的图像中识别出的特征与一个或多个源进行比较，所述一个或多个源诸如阈值列表、来自先前(即在测试之前)收集的图像的特征的比较。在一些示例中，可以将所识别的特性的值应用于一个或多个算法以生成对应于与试样相关联的变形、位移或应变值的输出。

采用伸长计的视频处理可以包括连接到处理系统或计算平台和/或视频处理硬件的外部机器视觉成像装置，并使用软件和/或硬件将来自相机的数据转换成电信号或具有与材料测试系统兼容的软件接口。

如本文所公开的，基于相机的图像捕获(例如，视觉或视频)系统在用于测量试样上的应变的材料测试系统中实现。这样的系统(例如在测试过程期间)收集被测试的样品的多个图像，其中图像与用于测试的其它感兴趣的信号(诸如样品负载、机器致动器和/或十字头位移等)同步。(例如，实时地和/或在测试后)通过算法分析样品的图像以定位和跟踪在测试进行时特定的样品特征。例如，这种特性的位置、尺寸、形状等的变化允许计算试样变形，这又导致试样应变的分析和计算。

样品特征可以对应于施加到面向成像装置的试样的表面上的标志物和/或图案。例如，图像分析可以由伸长计系统执行(例如，经由一个或多个处理器)以确定标志物的第一或初始位置，从而在测试进行时当标志物移动(例如，相对于彼此)时跟踪标志物。可在面向成像装置的试样表面上施加多个标志物。例如，成对分组的相对运动用于计量基于长度的应变测量(即轴向标志物、横向标志物等)。标志物的准随机斑点图案也可以应用类似的跟踪和分析技术(例如，通过数字图像相关(DIC)技术)。

如这里所解释的，传统的系统采用专用的和精确控制的后照明，其包括产生由伸长计系统成像装置观察时直接位于试样后面的均匀照明的背景(例如，使用主动照明的后屏幕)。然后，样品将对比明亮的背景呈现为轮廓，并且相机现在能够利用应用于进行精确样品宽度测量的算法看到样品边缘的清晰描绘，并且进而计算测试期间的横向样品宽度变形。

在以下部分中描述的本发明提供了一种有源照明解决方案，其使得能够使用单个有源照明元件为样品的正面和背景建立适当的照明条件。

用于跟踪和测量样品表面上的标志物的常规视频伸长计可以在前光和样品之间以及在样品和成像透镜之间使用偏振滤光器。这种布置使标志物对比暗的试样表面显得明亮。这种系统采用图像处理算法来确定标志物在样品前部上标志物的位置，从而计算瞬时样品标距长度以及样品标距长度相对于测试开始时的值的变化(即轴向和/或横向变形)。

传统的视频伸长计也可以跟踪和测量样品的边缘。例如，试样对比明亮照明的背景被轮廓化，对于相机具有暗的外观。然后，图像处理算法确定样品的边缘，并计算样品的宽度以及与测试开始时的初始宽度相比样品宽度的轨迹变化(即，横向变形)。

如本文所述，测量试样宽度的常规视频伸长计需要精确控制的背景照明条件。这通过包括有源背光系统(具有其相关成本、安装要求以及电缆管理系统)来实现。在将用于测量来自前样品表面的特征(例如，轴向应变标志物)以及样品宽度(例如，基于横向样品边缘的应变)的视频伸长计的情况下，目前存在的限制条件是需要两个光源：一个用于照亮该试样的正面；一个用于产生必要的背景照明以提供用于边缘检测的暗样品轮廓。

本公开提供了对常规系统的改进，通过使用来自单个方向和/或单个光源的光来向试样提供照明以及向试样提供背景。所公开的视频伸长计系统还采用成像装置来在测试过程期间捕获试样的图像，以测量试样的前表面(例如，一个或多个标志物和/或图案，以计算轴向和/或横向应变和/或生成应变图)和基于边缘的测量(例如，基于试样宽度的变化来计算应变)中的一个或两个。

在一些示例中，使用单个光源(或相对于后屏幕布置在试样的单侧上的多个光源)来执行测试系统内的两个截然不同的照明任务。光源向面向光源的试样表面提供均匀的照明。在一些示例中，光源直接向试样的表面和后屏幕(例如，与表面成90度角)提供足以照亮试样的表面和后屏幕两者的光。以这种方式，施加到该表面的标志物和/或图案由光源直接照亮。另外，光源为反射性(即，无源)后屏幕提供照明，该后屏幕又提供明亮的背景，样品在该背景上被轮廓化并与之形成对比。

在一些示例中，光源以与试样和后屏幕中的一者或两者非正交的角度布置。在这样的示例中，标志物、图案或后屏幕中的一者或两者的材料和/或表面可以被配置为将入射光反射到图像捕获系统。例如，图像捕获系统可以与光源共线布置，和/或以与光源互补的角度(即，相对于试样或后屏幕中的一者或两者上的入射角)布置。

所公开的伸长计系统中的部件的布置利用单个有源照明源来捕获前照明和后照明样品特征。通过增设简单的、低成本的、无源的后屏幕来实现足以产生试样的暗轮廓的背光条件。因此，具有优于需要增设昂贵的第二有源背光源的常规设计的优点。

此外，通过调节相机、光源、试样和/或后屏幕的绝对位置和角取向，可以实现照明变化和前后相对亮度水平的平衡。

有利地，通过使用部件的独特布置，实现了这种标志物/图案的精确和一致的跟踪，而无需如常规系统中所要求的用于每个样品和屏幕的专用和精确控制的光源。类似地，通过在测试过程中识别和跟踪试样的边缘来实现横向样品应变的确定。

在公开的示例中，用于测量试样上的变形的伸长计系统包括一个或多个光源，其用于将光引导到试样的表面和屏幕，其中试样布置在一个或多个光源和屏幕之间；以及成像装置，其用于在经由测试系统受到应力诱发的力时捕获试样的图像，所述成像装置被配置为将所述图像传输到处理器以计算作为所述应力诱发的力的结果的所述试样的变形。

在一些示例中，处理器被配置为从该成像装置接收该试样的两个或更多个图像；以及将第一图像与第二图像进行比较，以确定作为应力诱发的力的结果的试样的特性的变化。

在一些示例中，试样还包括布置在试样的表面上的一个或多个标志物。在示例中，该特征是一个或多个标志物的尺寸、形状或位置之一。在示例中，特征是试样边缘的尺寸、形状或位置之一。

在某些示例中，在两个正交方向上确定变形。在示例中，在轴向方向和横向方向上确定变形。

在一些示例中，光源发射偏振光或红外光。在一些示例中，该成像装置被配置为捕获从该屏幕或该试样反射的偏振光或红外光，其中这些标志物将来自该光源的光反射到该成像装置，并且该屏幕反射光以产生该试样的暗轮廓，用于边缘分析。

在示例中，光源或成像装置还包括滤光器。

在一些示例中，与辅助相机联系的连接器输入用于接收经受应力诱发的负载的试样的图像。在示例中，处理器包括现场可编程门阵列。在示例中，处理器和现场可编程门阵列位于单个电路板上。

在公开的示例中，用于测量试样上的变形的伸长计系统包括：测试系统，其使试样经受一个或多个力；一个或多个光源，其用于将光引导到试样的表面和屏幕，其中试样布置在一个或多个光源和屏幕之间；以及成像装置，其用于在经由测试系统受到应力诱发的力时捕获试样的图像，所述成像装置被配置为将所述图像传输到处理器以计算作为所述应力诱发的力的结果的所述试样的变形。

在一些示例中，屏幕还包括准直滤光器。在一些示例中，准直滤光器包括第一准直滤光器和第二准直滤光器，第一准直滤光器在屏幕上以第一取向布置，第二准直滤光器在屏幕上以不同于第一取向的第二取向布置。在示例中，屏幕还包括反射性滤光器。

在公开的示例中，用于测量试样上的变形的伸长计系统包括：屏幕，该屏幕包括反射表面；一个或多个光源，其用于将光引导到所述试样的表面和所述屏幕的反射表面，其中所述试样布置在所述一个或多个光源和所述屏幕之间；以及成像装置，其用于在经由所述测试系统受到应力诱发的力时捕获所述试样的图像，其中所述图像由从所述试样上的一个或多个标志物反射的光产生，或者由从所述屏幕反射的光产生，以形成所述试样的轮廓。

在一些示例中，成像装置被配置为将图像传输到处理器，以计算作为应力诱发的力的结果反射滤光器试样上的变形。在示例中，测试系统使试样经受一个或多个力以提供应力诱发的力。

如本文所用，“十字头”是指将方向(轴向)和/或旋转力施加到样品的材料测试系统的部件。材料测试系统可以具有一个或多个十字头，并且十字头可以位于材料测试系统中的任何适当的位置和/或取向。

现在参考附图，图1是示例伸长计系统10，用于测量经受机械性能测试的试样16的一个或多个特性的变化。示例性伸长计系统10可连接到例如能够对试样16进行机械测试的测试系统33。伸长计系统10可测量和/或计算经受例如压缩强度测试、拉伸强度测试、剪切强度测试、弯曲强度测试、挠曲强度测试、撕裂强度测试、剥离强度测试(例如，粘合强度)、扭转强度测试和/或任何其它压缩和/或拉伸测试的试样16中的变化。另外地或可选地，材料伸长计系统10可执行动态测试。

根据公开的示例，伸长计系统10可包括用于操纵和测试试样16的测试系统33，和/或与测试系统33、光源和/或成像装置通信联接的计算装置或处理系统32，如图4进一步所示。测试系统33向试样16施加负载并测量测试的机械特性，例如试样16的位移和/或施加到试样16的力。

伸长计系统10包括远程和/或集成光源14(例如，LED阵列)以照亮试样16和/或反射性后屏幕18。伸长计系统10包括处理系统32(也参见图4)和相机或成像装置12。在一些示例中，光源14和成像装置12被配置为传输和接收红外(IR)波长；然而，其它波长也同样适用。在一些示例中，光源14或成像装置12中的一者或两者包含一个或多个滤光器(例如，偏振滤光器)，一个或多个透镜。在一些示例中，执行校准例程(例如，二维校准例程)以识别试样16的一个或多个特征，另外使用一个或多个标志物20(包括标志物的图案)。

在一些示例中，后屏幕18被配置为将来自光源14的光反射回到成像装置12。例如，后屏幕18的表面可以配置有增强反射和/或将反射光朝向成像装置引导的特性。特性可以包括后屏幕18的形状(例如，抛物线配置)，和/或增加反射的处理(例如，应用立体角反射器、反射材料等)。附加地或可选地，滤光器30可以被布置和/或应用于表面，以增加反射的量和/或在期望的方向和/或波长上引导反射光。

在一些示例中，滤光器30被配置为准直滤光器，以提供尽可能多的朝向成像装置12并远离其它附近部件的反射光。例如，准直滤光器将光朝向成像装置12引导，而不管来自光源14的光在试样16和/或后屏幕18上的入射角如何。在一些示例中，光源14和成像装置12布置在试样16和/或后屏幕18的单侧上。因此，反射光可以远离成像装置12以一定角度反射离开屏幕。准直滤光器的使用将反射光集中在期望的方向(例如，朝向成像装置)。在一些示例中，准直滤光器包括两个或更多个准直滤光器，其中第一准直滤光器以第一取向布置在后屏幕18上，第二准直滤光器以第二取向布置在后屏幕18上(例如，与第一取向正交)。

在所公开的示例中，计算装置32可用于配置测试系统33，控制测试系统33和/或从测试系统33接收测量数据(例如，诸如力和位移的换能器测量)和/或测试结果(例如，峰值力、断裂位移等)，以用于处理、显示、报告和/或任何其他期望的目的。伸长计系统10利用包括以太网、模拟、编码器或SPI的标准接口连接到测试系统33和软件。这允许装置被插入现有系统并由现有系统使用，而不需要专门的集成软件或硬件。伸长计系统10实时地向材料测试机33提供轴向和横向编码器或模拟信息。实时视频伸长计10和材料测试机190与外部计算机32交换实时测试数据，包括变形、伸长和/或应变数据，外部计算机32可以通过有线和/或无线通信信道配置。伸长计系统10提供从在材料测试机33中经受测试的试样16捕获的变形、伸长和/或应变数据的测量和/或计算，材料测试机33又向处理器32提供应力和变形、伸长和/或应变数据。

如在此所公开的，所捕获的图像从该成像装置输入到处理器32，其中使用一个或多个算法和/或查找表来计算试样16的变形、伸长和/或应变值的多个轴(即，如通过对附接至试样16上的标志物20的图像监测所计算的目标间距的变化或百分比变化)。在计算之后，数据可以存储在存储器中或输出到网络和/或一个或多个显示装置、I/O装置等(也参见图4)。

图2是用于在图1的伸长计系统10中测量的示例试样16。例如，在面向光源14和成像装置12的表面28上施加一个或多个标志物。夹具段26被配置为放置在测试系统33的夹具内(也参见图4)，并向试样16施加力。例如，十字构件加载器将力施加到测试中的试样16，而夹具抓住试样16或以其它方式将试样联接到测试系统33。如双箭头34所示，诸如马达的力施加器使十字头相对于框架移动以将力施加到试样16。将夹具段26彼此拉开的力34可以使试样16伸长，导致标志物从第一位置20A移动到第二位置20B。附加地或可选地，标志物可以改变形状或尺寸，其也可以由处理系统32根据捕获的图像来测量。力34还可以使试样的边缘从第一位置22A移动到第二位置22B。例如，在第一或初始位置，边缘具有宽度24A，其在施加力34时减小到宽度24B。

基于所捕获的图像，处理系统33被配置为在测量过程中实现变形、伸长和/或应变。例如，为了检测试样16上的变形、伸长和/或应变，处理系统33监测通过成像装置12提供的图像。当处理系统33识别出两个或更多个标志物和/或试样16的边缘之间的相对位置的变化时(例如，与十字头移动开始时的初始位置相比)，处理系统33测量变化量以计算试样16上的变形、伸长和/或应变的量。如这里所公开的，标志物被配置为将来自光源的光反射到相机，而后屏幕反射光以形成用于边缘分析的暗轮廓。

图3A和图3B示出了用于视频伸长计系统10以测量轴向变形(基于试样16前表面28上的标志物20和/或标志物图案的变化)和横向变形(根据试样16的宽度变化计算)中的一者或两者的布置。视频伸长计系统10的部件在图3A中以侧视透视图显示，在图3B中以俯视透视图显示，示出了每个部件相对于其它部件的大体位置。如图所示，这些部件包括成像装置12(例如，摄像机)，该成像装置被配置为在物理测试期间(例如，以规则的间隔、连续地，和/或基于与时间、力或其他合适的测试特性相关联的一个或多个阈值)捕获试样16的一个或多个图像。

一个或多个光源14发射光36以照亮试样16的表面28和屏幕18，其被布置成面向与光源14相对的试样16的后表面。如图3A所示，入射在标志物20上的光36作为朝向成像装置12引导的光38被反射回来。反射光38由成像装置12捕获并提供给处理系统33，以允许在测试过程期间分析标志物20的特征变化。在一些示例中，光源14被布置成离轴地引导光(例如，在图3B的俯视图中示出的向上、侧向和/或向下方向)，并且成角度以照亮试样16的前表面28和后屏幕18。

如图所示，无源(即缺少有源照明源的)后屏幕18布置在试样16的后部，设计成具有反射特性，并且其尺寸适于向视频伸长计成像装置12呈现均匀亮度的背景。如图3B所示，入射在后屏幕18上的光36作为朝向成像装置12引导的光40被反射回来。反射光产生试样16的暗化轮廓，从而允许成像装置12在测试过程期间捕获边缘22的图像及其变化。

试样16位于成像装置12和后屏幕18之间。试样16在试样16的前表面28上具有合适的标志物20。通过处理系统32对与视频伸长计系统10相关的一个或多个图像进行分析，以执行识别算法，该算法允许在测试过程中连续跟踪和测量试样16的标志物20和试样边缘22。

图4是图1的示例伸长计系统10的框图。如图1所示，伸长计系统10包括测试系统33和计算装置32。示例计算装置32可以是通用计算机、膝上型计算机、平板计算机、移动设备、服务器、一体式计算机和/或任何其他类型的计算装置。图4的计算装置32包括处理器202，其可以是通用中央处理单元(CPU)。在一些示例中，处理器202可包括一个或多个专用处理单元，例如FPGA、具有ARM核的RISC处理器、图形处理单元、数字信号处理器和/或片上系统(SoC)。处理器202执行机器可读指令204，所述机器可读指令204可本地存储在处理器处(例如，在内含式高速缓存或SoC中)，存储在随机存取存储器206(或其它易失性存储器)中，存储在只读存储器208(或其它非易失性存储器，例如快闪存储器)中和/或存储在大容量存储装置210中。示例大容量存储装置210可以是硬盘驱动器、固态存储驱动器、混合驱动器、RAID阵列和/或任何其他大容量数据存储装置。总线212实现处理器202、RAM206、ROM208、大容量存储装置210、网络接口214和/或输入/输出接口216之间的通信。

示例网络接口214包括将计算装置201连接到诸如因特网等通信网络218的硬件、固件和/或软件。例如，网络接口214可以包括IEEE 202.X兼容的无线和/或有线通信硬件，用于传输和/或接收通信数据。

图4的示例I/O接口216包括将一个或多个输入/输出装置220连接到处理器202以用于向处理器202提供输入和/或从处理器202提供输出的硬件、固件和/或软件。例如，I/O接口216可包括用于与显示装置接口连接的图形处理单元、用于与一个或多个USB兼容装置接口连接的通用串行总线端口、火线、现场总线和/或任何其它类型的接口。示例伸长计系统10包括连接到I/O接口216的显示装置224(例如LCD屏幕)。其他示例I/O装置220可以包括键盘、小键盘、鼠标、跟踪球、定点装置、麦克风、音频扬声器、显示装置、光学介质驱动器、多点触摸屏、手势识别接口、磁性介质驱动器和/或任何其他类型的输入和/或输出装置。

计算装置32可以经由I/O接口216和/或I/O装置220来访问非暂时性机器可读介质222。图4的机器可读介质222的示例包括光盘(例如，致密盘(CD)、数字多功能/视频盘(DVD)、蓝光盘等)、磁介质(例如，软盘)、便携式存储介质(例如，便携式闪存驱动器、安全数字(SD)卡等)和/或任何其他类型的可移动和/或安装的机器可读介质。

伸长计系统10还包括与计算装置32联接的测试系统33。在图4的示例中，测试系统33经由I/O接口216联接到计算装置，例如经由USB端口，Thunderbolt端口、火线(IEEE1394)端口和/或任何其它类型的串行或并行数据端口。在一些示例中，测试系统33经由有线或无线连接(例如，以太网、wi-fi等)直接或经由网络218联接到网络接口214和/或I/O接口216。

测试系统33包括框架228、测力传感器230、位移换能器232、十字构件加载器234、材料夹紧装置236和控制处理器238。框架228为执行测试的测试系统33的其它部件提供刚性结构支撑。测力传感器230测量由十字构件加载器234通过夹具236施加到被测材料上的力。十字构件加载器234向被测材料施加力，同时材料夹紧装置236(也称为夹具)将被测材料抓住或以其它方式将被测材料联接到十字构件加载器234。示例十字构件加载器234包括马达242(或其它致动器)和十字头244。十字头244将材料夹紧装置236联接到框架228，并且马达242使十字头相对于框架移动以定位材料夹紧装置236和/或向被测材料施加力。可用于提供伸长计系统10的部件的力和/或运动的示例致动器包括电动马达、气动致动器、液压致动器、压电致动器、继电器和/或开关。

虽然示例测试系统33使用马达242，例如伺服或直接驱动线性马达，但其它系统可使用不同类型的致动器。例如，基于系统的要求，可以使用液压致动器、气动致动器和/或任何其它类型的致动器。

根据被测试的机械特性和/或被测试的材料，示例夹具236包括压板、夹钳或其它类型的夹紧装置。夹具236可以手动配置，通过手动输入控制，和/或由控制处理器238自动控制。十字头244和夹具236是操作者可访问的部件。

伸长计系统10还可包括一个或多个控制面板250，控制面板250包括一个或多个模式开关252。模式开关252可包括按钮、开关和/或位于操作员控制面板上的其它输入装置。例如，模式开关252可包括控制马达242以在框架228上的特定位置处小幅移动(例如，定位)十字头244的按钮，控制夹具致动器246以关闭或张开气动夹具248的开关(例如，脚踏开关)，和/或控制测试系统33的操作的任何其它输入装置。

示例控制处理器238与计算装置32通信以例如从计算装置32接收测试参数和/或向计算装置32报告测量结果和/或其他结果。例如，控制处理器238可包括一个或多个通信或I/O接口以实现与计算装置32的通信。控制处理器238可以控制十字构件加载器234以增大或减小所施加的力，控制夹紧装置236以抓住或释放受测试的材料，和/或从位移换能器232、测力传感器230和/或其他换能器接收测量值。

示例控制处理器238被配置为当试样16在测试系统33中经受测试时实施变形、伸长和/或应变测量过程。例如，为了检测试样16上的变形、伸长和/或应变，控制处理器238监测通过成像装置12提供的图像。当控制处理器238识别出两个或更多个标志物20和/或试样16的边缘22之间的相对位置的变化时(例如，与十字头244开始移动时的初始位置相比)，控制处理器238测量变化量以计算试样16上的伸长和/或应变的量。例如，由成像装置12提供的实时视频捕获标志物20和/或边缘22的绝对位置，并在若干图像的过程中监视它们的相对移动，以实时计算变形、伸长和/或应变。应力数据和变形、伸长和/或应变数据在实时视频伸长计10、测试系统33和处理系统32之间交换，并通常通过显示装置224组织和显示。

本方法和系统可以用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。本发明的方法和/或系统可以在至少一个计算系统中以集中的方式实现，或者以不同的要素分布在几个互连的计算系统中的分布式方式实现。适合于执行在此描述的方法的任何种类的计算系统或其他装置是适合的。硬件和软件的典型组合可以包括具有程序或其它代码的通用计算系统，所述程序或其它代码在被加载和执行时控制计算系统以使其执行本文所述的方法。另一典型实现方式可以包括专用集成电路或芯片。一些实现方式可包括其上存储有可由机器执行的一行或多行代码的非暂时性机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，闪存驱动器、光盘、磁存储盘等)，从而使机器执行如本文所述的过程。如这里所使用的，术语“非暂时性机器可读介质”被定义为包括所有类型的机器可读存储介质并且排除传播信号。

如在此所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(即，硬件)以及可以配置该硬件、由该硬件执行，或以其他方式与该硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用的，例如，特定的处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可以构成第一“电路”，而在执行第二一行或多行代码时可以构成第二“电路”。如本文所用，“和/或”意指由“和/或”连接的列表中的多个项目中的任何一个或多个。作为示例，“x和/或y”意指三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”意指“x和y中的一者或两者”。作为另一示例，“x、y和/或z”意指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换言之，“x、y和/或z”意指“x、y和z中的一个或多个”。如本文所用，术语“示例性”意指用作非限制性示例、实例或说明。如本文所用，术语“例如”和“如”给出一个或多个非限制性示例、实例或说明的列表。如这里所使用的，无论何时电路系统包括执行某一功能所必需的硬件和代码(如果有必要的话)，电路系统都是“可操作的”以执行该功能，而不管功能的执行是否被禁用(例如，通过用户可配置的设置、出厂修整等)。

虽然已经参考特定实现描述了本方法和/或系统，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。例如，所公开的示例的系统、框和/或其他部件可以被组合、划分、重新排列和/或以其他方式修改。因此，本方法和/或系统不限于所公开的特定实现方式。相反，本方法和/或系统将在字面上和在等同原则下包括落入所附权利要求的范围内的所有实现方式。

Claims (20)

1.一种用于测量试样上的变形的伸长计系统，包括：

一个或多个光源，其用于将光引导到试样的表面和屏幕，其中所述试样被布置在所述一个或多个光源与所述屏幕之间；以及

成像装置，其用于在经由测试系统受到应力诱发的力时捕获所述试样的图像，所述成像装置被配置为将所述图像传输到处理器以计算作为所述应力诱发的力的结果的所述试样的变形。

2.如权利要求1所述的伸长计系统，还包括处理器，所述处理器被配置为：

接收来自所述成像装置的所述试样的两个或更多个图像；以及

将第一图像与第二图像进行比较，以确定作为应力诱发的力的结果的试样的特性的变化。

3.如权利要求2所述的伸长计系统，其中试样还包括布置在试样表面上的一个或多个标志物。

4.如权利要求3所述的伸长计系统，其中所述特征是所述一个或多个标志物的尺寸、形状或位置之一。

5.如权利要求2所述的伸长计系统，其中所述特性是试样边缘的尺寸、形状或位置之一。

6.如权利要求1所述的伸长计系统，其中在两个正交方向上确定变形。

7.如权利要求1所述的伸长计系统，其中沿轴向和横向确定变形。

8.如权利要求1所述的伸长计系统，其中所述光源发射偏振光或红外光。

9.如权利要求8所述的伸长计系统，其中所述成像装置配置为捕获从所述屏幕或所述试样反射的偏振光或红外光，其中所述标志物将来自所述光源的光反射到所述成像装置，而所述屏幕反射光以产生所述试样的暗轮廓，用于边缘分析。

10.如权利要求1所述的伸长计系统，其中所述光源或所述成像装置还包括滤光器。

11.如权利要求1所述的伸长计系统，其中还包括用于接收试样的图像的与辅助相机联系的连接器输入，所述试样经受应力诱发的负载。

12.如权利要求1所述的伸长计系统，其中所述处理器包括现场可编程门阵列。

13.如权利要求1所述的伸长计系统，其中所述处理器和现场可编程门阵列位于单个电路板上。

14.一种用于测量试样上的变形伸长/应变的伸长计系统，包括：

测试系统，其使试样经受一个或多个力；

一个或多个光源，其用于将光引导到所述试样的表面和屏幕，其中所述试样布置在所述一个或多个光源和所述屏幕之间；以及

成像装置，其用于在经由测试系统受到应力诱发的力时捕获所述试样的图像，所述成像装置被配置为将所述图像传输到处理器以计算作为所述应力诱发的力的结果的所述试样的变形。

15.如权利要求14所述的伸长计系统，其中所述屏幕还包括准直滤光器。

16.如权利要求15所述的伸长计系统，其中所述准直滤光器包括第一准直滤光器和第二准直滤光器，所述第一准直滤光器在所述屏幕上以第一取向布置，所述第二准直滤光器在所述屏幕上以不同于所述第一取向的第二取向布置。

17.如权利要求14所述的伸长计系统，其中所述屏幕还包括反射性滤光器。

18.一种用于测量试样上的变形的伸长计系统，包括：

包括反射表面的屏幕；

一个或多个光源，其用于将光引导到所述试样的表面和所述屏幕的反射表面，其中所述试样布置在所述一个或多个光源和所述屏幕之间；以及

成像装置，其用于在经由测试系统受到应力诱发的力时捕获试样的图像，其中所述图像由从试样上的一个或多个标志物反射的光或由从屏幕反射的光产生，以形成试样的轮廓。

19.如权利要求18所述的伸长计系统，其中所述成像装置配置为将所述图像传输到处理器，以计算作为所述应力诱发的力的结果的所述试样上的变形。

20.如权利要求18所述的伸长计系统，其中还包括测试系统，所述测试系统使试样经受一个或多个力以提供应力诱发的力。

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