CN201819839U

CN201819839U - 非接触式引伸计

Info

Publication number: CN201819839U
Application number: CN2010205247169U
Authority: CN
Inventors: 沈波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2020-09-10

Abstract

非接触式引伸计，包括对准试件两标记点的上摄像头和下摄像头，所述上、下摄像头分别与驱动其上下移动的丝杆副连接，所述上、下丝杆副上均连接有驱动其在丝杆上移动的电机，所述上、下电机均连接到数字信号处理器上，所述数字信号处理器控制上、下摄像头实时跟踪相应的标记点，并全程记录上、下摄像头上下平移的位移计数，再将位移计数转化为试件变形量。本实用新型的技术效果：不用装卸，安装方便；不易损坏，使用寿命长；可调标距，测量范围广。

Description

非接触式引伸计

技术领域

本实用新型涉及材料力学中的变形测量领域，尤其涉及一种测量试件拉伸和压缩变形的非接触式引伸计。

背景技术

常见引伸计为接触式引伸计，通常是将引伸计夹持在试样两端，当试样在拉伸或压缩过程中，引伸计跟随试样的变形而变化，转化为电信号等处理，从而得到试样变形值。常见引伸计由于其标距是固定的，通常只能针对某一类试样做变形测量。当试件温度过高或其他情况不易连接时，测试不易进行；而且在大位移及试件意外断裂时，极易造成引伸计永久性损坏。

为了解决现有引伸计在测量时会遇到不能连接或永久性损坏的问题，国内外正在大力发展各种非接触式引伸计，目前国内外市场上已经出现了一些非接触式的引伸计。例如美国Epsilon研制的激光引伸计，该仪器包含高科技的激光二极管技术，测试数据可以通过模拟信号输出到现有设备上。测量时只需在样品上标示出反射带，或在样品上夹一个反射镜，用高速激光扫描仪测试样品变化，间距由客户决定，故可使用小间距测量大变形。国内也出现了非接触式引伸计，例如，中国专利ZL 200420073037.9非接触式光学数字引伸计，该装置通过光学成像的方法将试件标距部分的形变量转化为二个反光标志的像的位置的变化，再通过二个线性图像传感器、比较逻辑和计数电路同时检测二个反光标志的像的位置，并将位置数值送到微控制器，微控制器位置数值与试验开始时二个反光标志的像的位置数值比较，计算出试件标距部分的形变量，并通过串行通讯接口数字化输出。以上引伸计属于纯光学测量，光敏元件购买维护成本很高，易损坏，装配困难，且容易受光源、温度等外界环境因素干扰。

发明内容

本实用新型主要解决现有非接触式引伸计存在测量部件购买维护成本高，装配困难，易受外界干扰的问题，提供了一种成本较低、使用维护方便、不易损坏、标距可调、量程较大的非接触式引伸计。

本实用新型的技术方案：

非接触式引伸计，其特征在于：包括对准试件两标记点的上摄像头和下摄像头，所述上、下摄像头分别与驱动其上下移动的丝杆副连接，所述上、下丝杆副上均连接有驱动其在丝杆上移动的电机，所述上、下电机均连接到数字信号处理器上，所述数字信号处理器控制上、下摄像头实时跟踪相应的标记点，并全程记录上、下摄像头上下平移的位移计数，再将位移计数转化为试件变形量。

进一步，所述丝杆包括两根丝杆，上丝杆副连接在第一丝杆上，所述下丝杆副连接在第二丝杆上。

进一步，所述上、下丝杆副上均连接有旋转编码器。

或者，所述第一、二丝杆上均连接有旋转编码器。

进一步，所述电机是伺服电机。

或者，所述电机是步进电机。

本实用新型是所述数字信号处理器通过对试件两端的标记图像动态比对分析，控制上、下电机带动相应摄像头平移，纠正捕捉图像，使其与原始图形重合。计算平行移动位移来测量得到试件变形量，具体分为四步骤：

（A）原始图像定位：在试件上标记初始位置，初始位置由标距决定，并用上、下摄像头分别记录相应标记点的原始图像，数字信号处理器存储图像信息，作为原始比对；

（B）试样变形图像识别：当试件通过拉伸发生形变时，上、下摄像头捕捉图像发生偏移，数字信号处理器实时采集，利用图像识别算法，对比原始图像，分析并估算标记点偏移方向与偏移距离；

（C）图像追踪至原始平行状态：数字信号处理器通过分析图像的差别，控制上、下电机运动，带动上、下摄像头沿精密丝杆轴向平移，使采集图像与原始图像重合，构成闭环控制，保证上、下摄像头能够迅速跟随相应的标记点移动；

（D）变形计算：数字信号处理器全程记录旋转编码器产生的位移计数，将位移计数转化为试件变形量；

计算公式为：变形=上摄像头移动距离+下摄像头移动距离

移动距离=（脉冲计数/编码器分辨率）×螺距

例如编码器每转输出10000个脉冲，螺距为5mm ，那么当计数为10000脉冲时，移动距离为5mm。（变形测量的分辩率为0.0005mm）

本实用新型的技术效果：

1、不用装卸，使用方便，提高工作效率；

2、不与试件连接，不易损坏，使用寿命长；

3、引伸计标距可调，适合不同标距的试件；

4、量程可以根据丝杆的长度做的足够大；

5、测量分辨率达到微米级，与量程、标距无关。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施结构示意图。

图2是本实用新型图像采集跟踪示意图。

图3是本实用新型的另一种实施结构示意图。

具体实施方式

实施例一

参见图1，非接触式引伸计，包括对准试件9两标记点的上摄像头1和下摄像头2，所述上摄像头1、下摄像头1分别与驱动其上下移动的丝杆副连接，所述上丝杆副3、下丝杆副4上均连接有驱动其在丝杆5上移动的电机，所述上电机6、下电机7均连接到数字信号处理器8上，所述数字信号处理器8控制上摄像头1、下摄像头2实时跟踪相应的标记点，并全程记录上摄像头1、下摄像头2上下平移的位移计数，再将位移计数转化为试件变形量。

所述上丝杆副3、下丝杆副4上均连接有旋转编码器10。

所述电机可以是伺服电机，也可以是步进电机。

本实用新型是所述数字信号处理器8通过对试件9两端的标记图像动态比对分析，控制上电机6、下电机7带动相应的摄像头平移，纠正捕捉图像，使其与原始图形重合，见图2。计算电机平行移动位移来测量得到试件9变形量，具体分为四步骤：

（A）原始图像定位：在试件9上标记初始位置，初始位置由标距决定，并用上摄像头1、下摄像头2分别记录两标记点的原始图像，数字信号处理器8存储图像信息，作为原始比对；

（B）试样变形图像识别：当试件9通过拉伸发生形变时，上摄像头1、下摄像头2捕捉图像发生偏移，数字信号处理器8实时采集，利用图像识别算法，对比原始图像，分析并估算标记点偏移方向与偏移距离；

（C）图像追踪至原始平行状态：数字信号处理器8通过分析图像的差别，控制上电机6、下电机7运动，带动上摄像头1、下摄像头2沿精密丝杆5轴向平移，使采集图像与原始图像重合，构成闭环控制，保证上摄像头1、下摄像头2能够迅速跟随相应的标记点移动；

（D）变形计算：数字信号处理器8全程记录旋转编码器10产生的位移计数，将位移计数转化为试件9变形量；

计算公式为：变形=上摄像头移动距离+下摄像头移动距离

移动距离=（脉冲计数/编码器分辨率）×螺距

例如编码器每转输出10000个脉冲，螺距为5mm ，那么当计数为10000脉冲时，移动距离为5mm（变形测量的分辩率为0.0005mm）。

实施例二

参照图3，本实施例与实施例一的不同之处在于所述丝杆包括两根丝杆，上丝杆副3连接在第一丝杆51上，所述下丝杆副4连接在第二丝杆52上。所述第一丝杆51、第二丝杆52上均连接有旋转编码器。其余结构和功能均相同。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.非接触式引伸计，其特征在于：包括对准试件两标记点的上摄像头和下摄像头，所述上、下摄像头分别与驱动其上下移动的丝杆副连接，所述上、下丝杆副上均连接有驱动其在丝杆上移动的电机，所述上、下电机均连接到数字信号处理器上，所述数字信号处理器控制上、下摄像头实时跟踪相应的标记点，并全程记录上、下摄像头上下平移的位移计数，再将位移计数转化为试件变形量。

2.根据权利要求1所述的非接触式引伸计，其特征在于：所述丝杆包括两根丝杆，上丝杆副连接在第一丝杆上，所述下丝杆副连接在第二丝杆上。

3.根据权利要求1所述的非接触式引伸计，其特征在于：所述上、下丝杆副上均连接有旋转编码器。

4.根据权利要求2所述的非接触式引伸计，其特征在于：所述第一、二丝杆上均连接有旋转编码器。

5.根据权利要求3或4所述的非接触式引伸计，其特征在于：所述电机是伺服电机。

6.根据权利要求3或4所述的非接触式引伸计，其特征在于：所述电机是步进电机。