專利名稱：非接觸式引伸計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料力學(xué)中的變形測量領(lǐng)域，尤其涉及一種測量試件拉伸和壓縮 變形的非接觸式引伸計(jì)。
背景技術(shù)：
常見引伸計(jì)為接觸式引伸計(jì)，通常是將引伸計(jì)夾持在試樣兩端，當(dāng)試樣在拉伸或 壓縮過程中，引伸計(jì)跟隨試樣的變形而變化，轉(zhuǎn)化為電信號等處理，從而得到試樣變形值。 常見引伸計(jì)由于其標(biāo)距是固定的，通常只能針對某一類試樣做變形測量。當(dāng)試件溫度過高 或其他情況不易連接時(shí)，測試不易進(jìn)行；而且在大位移及試件意外斷裂時(shí)，極易造成引伸計(jì) 永久性損壞。為了解決現(xiàn)有引伸計(jì)在測量時(shí)會遇到不能連接或永久性損壞的問題，國內(nèi)外正在 大力發(fā)展各種非接觸式引伸計(jì)，目前國內(nèi)外市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些非接觸式的引伸計(jì)。例 如美國Epsilon研制的激光引伸計(jì)，該儀器包含高科技的激光二極管技術(shù)，測試數(shù)據(jù)可以 通過模擬信號輸出到現(xiàn)有設(shè)備上。測量時(shí)只需在樣品上標(biāo)示出反射帶，或在樣品上夾一個(gè) 反射鏡，用高速激光掃描儀測試樣品變化，間距由客戶決定，故可使用小間距測量大變形。 國內(nèi)也出現(xiàn)了非接觸式引伸計(jì)，例如，中國專利ZL 200420073037. 9非接觸式光學(xué)數(shù)字引 伸計(jì)，該裝置通過光學(xué)成像的方法將試件標(biāo)距部分的形變量轉(zhuǎn)化為二個(gè)反光標(biāo)志的像的位 置的變化，再通過二個(gè)線性圖像傳感器、比較邏輯和計(jì)數(shù)電路同時(shí)檢測二個(gè)反光標(biāo)志的像 的位置，并將位置數(shù)值送到微控制器，微控制器位置數(shù)值與試驗(yàn)開始時(shí)二個(gè)反光標(biāo)志的像 的位置數(shù)值比較，計(jì)算出試件標(biāo)距部分的形變量，并通過串行通訊接口數(shù)字化輸出。以上引 伸計(jì)屬于純光學(xué)測量，光敏元件購買維護(hù)成本很高，易損壞，裝配困難，且容易受光源、溫度 等外界環(huán)境因素干擾。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決現(xiàn)有非接觸式引伸計(jì)存在測量部件購買維護(hù)成本高，裝配困 難，易受外界干擾的問題，提供了一種成本較低、使用維護(hù)方便、不易損壞、標(biāo)距可調(diào)、量程 較大的非接觸式引伸計(jì)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案非接觸式引伸計(jì)，其特征在于包括對準(zhǔn)試件兩標(biāo)記點(diǎn)的上攝像頭和下攝像頭，所 述上、下攝像頭分別與驅(qū)動其上下移動的絲桿副連接，所述上、下絲桿副上均連接有驅(qū)動其 在絲桿上移動的電機(jī)，所述上、下電機(jī)均連接到數(shù)字信號處理器上，所述數(shù)字信號處理器控 制上、下攝像頭實(shí)時(shí)跟蹤相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)，并全程記錄上、下攝像頭上下平移的位移計(jì)數(shù)，再 將位移計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為試件變形量。進(jìn)一步，所述絲桿包括兩根絲桿，上絲桿副連接在第一絲桿上，所述下絲桿副連接 在第二絲桿上。進(jìn)一步，所述上、下絲桿副上均連接有旋轉(zhuǎn)編碼器。[0009]或者，所述第一、二絲桿上均連接有旋轉(zhuǎn)編碼器。進(jìn)一步，所述電機(jī)是伺服電機(jī)?；蛘?，所述電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。本實(shí)用新型是所述數(shù)字信號處理器通過對試件兩端的標(biāo)記圖像動態(tài)比對分析，控 制上、下電機(jī)帶動相應(yīng)攝像頭平移，糾正捕捉圖像，使其與原始圖形重合。計(jì)算平行移動位 移來測量得到試件變形量，具體分為四步驟(A)原始圖像定位在試件上標(biāo)記初始位置，初始位置由標(biāo)距決定，并用上、下攝像 頭分別記錄相應(yīng)標(biāo)記點(diǎn)的原始圖像，數(shù)字信號處理器存儲圖像信息，作為原始比對；(B)試樣變形圖像識別當(dāng)試件通過拉伸發(fā)生形變時(shí)，上、下攝像頭捕捉圖像發(fā)生 偏移，數(shù)字信號處理器實(shí)時(shí)采集，利用圖像識別算法，對比原始圖像，分析并估算標(biāo)記點(diǎn)偏 移方向與偏移距離；(C)圖像追蹤至原始平行狀態(tài)數(shù)字信號處理器通過分析圖像的差別，控制上、下 電機(jī)運(yùn)動，帶動上、下攝像頭沿精密絲桿軸向平移，使采集圖像與原始圖像重合，構(gòu)成閉環(huán) 控制，保證上、下攝像頭能夠迅速跟隨相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)移動；(D)變形計(jì)算數(shù)字信號處理器全程記錄旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的位移計(jì)數(shù)，將位移計(jì)數(shù) 轉(zhuǎn)化為試件變形量；計(jì)算公式為變形=上攝像頭移動距離+下攝像頭移動距離移動距離=(脈沖計(jì)數(shù)/編碼器分辨率)X螺距例如編碼器每轉(zhuǎn)輸出10000個(gè)脈沖，螺距為5mm，那么當(dāng)計(jì)數(shù)為10000脈沖時(shí)，移 動距離為5mm。(變形測量的分辯率為0. 0005mm)本實(shí)用新型的技術(shù)效果1、不用裝卸，使用方便，提高工作效率；2、不與試件連接，不易損壞，使用壽命長；3、引伸計(jì)標(biāo)距可調(diào)，適合不同標(biāo)距的試件；4、量程可以根據(jù)絲桿的長度做的足夠大；5、測量分辨率達(dá)到微米級，與量程、標(biāo)距無關(guān)。

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型圖像采集跟蹤示意圖。圖3是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖1，非接觸式引伸計(jì)，包括對準(zhǔn)試件9兩標(biāo)記點(diǎn)的上攝像頭1和下攝像頭2， 所述上攝像頭1、下攝像頭1分別與驅(qū)動其上下移動的絲桿副連接，所述上絲桿副3、下絲桿 副4上均連接有驅(qū)動其在絲桿5上移動的電機(jī)，所述上電機(jī)6、下電機(jī)7均連接到數(shù)字信號 處理器8上，所述數(shù)字信號處理器8控制上攝像頭1、下攝像頭2實(shí)時(shí)跟蹤相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)，并 全程記錄上攝像頭1、下攝像頭2上下平移的位移計(jì)數(shù)，再將位移計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為試件變形量。[0031]所述上絲桿副3、下絲桿副4上均連接有旋轉(zhuǎn)編碼器10。所述電機(jī)可以是伺服電機(jī)，也可以是步進(jìn)電機(jī)。本實(shí)用新型是所述數(shù)字信號處理器8通過對試件9兩端的標(biāo)記圖像動態(tài)比對分 析，控制上電機(jī)6、下電機(jī)7帶動相應(yīng)的攝像頭平移，糾正捕捉圖像，使其與原始圖形重合， 見圖2。計(jì)算電機(jī)平行移動位移來測量得到試件9變形量，具體分為四步驟(A)原始圖像定位在試件9上標(biāo)記初始位置，初始位置由標(biāo)距決定，并用上攝像 頭1、下攝像頭2分別記錄兩標(biāo)記點(diǎn)的原始圖像，數(shù)字信號處理器8存儲圖像信息，作為原始 比對；(B)試樣變形圖像識別當(dāng)試件9通過拉伸發(fā)生形變時(shí)，上攝像頭1、下攝像頭2捕 捉圖像發(fā)生偏移，數(shù)字信號處理器8實(shí)時(shí)采集，利用圖像識別算法，對比原始圖像，分析并 估算標(biāo)記點(diǎn)偏移方向與偏移距離；(C)圖像追蹤至原始平行狀態(tài)數(shù)字信號處理器8通過分析圖像的差別，控制上電 機(jī)6、下電機(jī)7運(yùn)動，帶動上攝像頭1、下攝像頭2沿精密絲桿5軸向平移，使采集圖像與原 始圖像重合，構(gòu)成閉環(huán)控制，保證上攝像頭1、下攝像頭2能夠迅速跟隨相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)移動；(D)變形計(jì)算數(shù)字信號處理器8全程記錄旋轉(zhuǎn)編碼器10產(chǎn)生的位移計(jì)數(shù)，將位 移計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為試件9變形量；計(jì)算公式為變形=上攝像頭移動距離+下攝像頭移動距離移動距離=(脈沖計(jì)數(shù)/編碼器分辨率)X螺距例如編碼器每轉(zhuǎn)輸出10000個(gè)脈沖，螺距為5mm，那么當(dāng)計(jì)數(shù)為10000脈沖時(shí)，移 動距離為5mm (變形測量的分辯率為0. 0005mm)。實(shí)施例二參照圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于所述絲桿包括兩根絲桿，上絲桿副 3連接在第一絲桿51上，所述下絲桿副4連接在第二絲桿52上。所述第一絲桿51、第二絲 桿52上均連接有旋轉(zhuǎn)編碼器。其余結(jié)構(gòu)和功能均相同。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.非接觸式引伸計(jì)，其特征在于包括對準(zhǔn)試件兩標(biāo)記點(diǎn)的上攝像頭和下攝像頭，所 述上、下攝像頭分別與驅(qū)動其上下移動的絲桿副連接，所述上、下絲桿副上均連接有驅(qū)動其 在絲桿上移動的電機(jī)，所述上、下電機(jī)均連接到數(shù)字信號處理器上，所述數(shù)字信號處理器控 制上、下攝像頭實(shí)時(shí)跟蹤相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)，并全程記錄上、下攝像頭上下平移的位移計(jì)數(shù)，再 將位移計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為試件變形量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式引伸計(jì)，其特征在于所述絲桿包括兩根絲桿，上絲 桿副連接在第一絲桿上，所述下絲桿副連接在第二絲桿上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式引伸計(jì)，其特征在于所述上、下絲桿副上均連接有 旋轉(zhuǎn)編碼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式引伸計(jì)，其特征在于所述第一、二絲桿上均連接有 旋轉(zhuǎn)編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的非接觸式引伸計(jì)，其特征在于所述電機(jī)是伺服電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的非接觸式引伸計(jì)，其特征在于所述電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。
專利摘要非接觸式引伸計(jì)，包括對準(zhǔn)試件兩標(biāo)記點(diǎn)的上攝像頭和下攝像頭，所述上、下攝像頭分別與驅(qū)動其上下移動的絲桿副連接，所述上、下絲桿副上均連接有驅(qū)動其在絲桿上移動的電機(jī)，所述上、下電機(jī)均連接到數(shù)字信號處理器上，所述數(shù)字信號處理器控制上、下攝像頭實(shí)時(shí)跟蹤相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)，并全程記錄上、下攝像頭上下平移的位移計(jì)數(shù)，再將位移計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為試件變形量。本實(shí)用新型的技術(shù)效果不用裝卸，安裝方便；不易損壞，使用壽命長；可調(diào)標(biāo)距，測量范圍廣。
文檔編號G01N3/06GK201819839SQ20102052471
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者沈波 申請人:沈波