本發(fā)明涉及光電機(jī)一體化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器。

背景技術(shù)：

疲勞試驗(yàn)機(jī)用于測(cè)試材料在受到重復(fù)或者交變應(yīng)力的作用時(shí)，經(jīng)過多次循環(huán)試驗(yàn)后，在沒有顯著外觀變形的情況下是否會(huì)發(fā)生突然地?cái)嗔?。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，航空工程約有60％～80％的斷裂時(shí)由于結(jié)構(gòu)材料的疲勞破壞造成的。因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)尚無法從理論上來預(yù)測(cè)材料在可變負(fù)載作用下的強(qiáng)度性能，所以只能暫時(shí)使用材料在可變負(fù)載下的疲勞極限和疲勞壽命來替代動(dòng)態(tài)強(qiáng)度性能這一指標(biāo)。疲勞試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、冶金、建筑等行業(yè)，與產(chǎn)品質(zhì)量和人身安全密切相關(guān)。因此，保證疲勞試驗(yàn)機(jī)的量值準(zhǔn)確具有非常重要的意義，醫(yī)用病床的分類有很多種，具體有以下分類方式：按材質(zhì)分，可分為ABS醫(yī)用病床、全不銹鋼醫(yī)用病床、半不銹鋼醫(yī)用病床、全鋼制噴塑醫(yī)用病床等，在醫(yī)用病床使用前，都需要對(duì)病床進(jìn)行疲勞測(cè)試，普通醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)機(jī)在僅僅只對(duì)試樣的受力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，而不對(duì)試樣在受力時(shí)產(chǎn)生的裂紋變化進(jìn)行采集和分析，使得分析后得出的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，為此，我們提出一種光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器，以解決上述背景技術(shù)中提出的普通醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)機(jī)在僅僅只對(duì)試樣的受力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，而不對(duì)試樣在受力時(shí)產(chǎn)生的裂紋變化進(jìn)行采集和分析，使得分析后得出的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器，包括底座，所述底座的底部左右兩側(cè)均設(shè)置有支撐柱，所述底座的頂部左右兩側(cè)均設(shè)置有支撐架，左側(cè)所述支撐架的右側(cè)壁設(shè)置有超聲波發(fā)生器，右側(cè)所述支撐架的左側(cè)壁設(shè)置有攝像機(jī)，兩組所述支撐架的頂部設(shè)置有輕質(zhì)十字頭，所述輕質(zhì)十字頭的頂部設(shè)置有液壓缸，且液壓缸貫穿輕質(zhì)十字頭，所述液壓缸的底部設(shè)置有連接座，所述連接座的底部設(shè)置有壓電陶瓷換能器，所述壓電陶瓷換能器的底部設(shè)置有第一位移放大器，所述第一位移放大器的底部設(shè)置有試樣，所述試樣的底部設(shè)置有第二位移放大器，所述第二位移放大器的底部設(shè)置有固定座，所述輕質(zhì)十字頭的右側(cè)壁設(shè)置有啟動(dòng)按鈕，所述輕質(zhì)十字頭的左側(cè)壁設(shè)置有顯示器，所述顯示器電性輸入連接驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元電性輸入連接中央處理器，所述中央處理器分別電性雙向連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括圖像采集子系統(tǒng)和樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包括圖分析子系統(tǒng)和樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述超聲波發(fā)生器的中軸線、攝像機(jī)的中軸線和試樣的中軸線在同一條水平線上。

優(yōu)選的，所述圖像采集子系統(tǒng)包括攝像機(jī)，所述攝像機(jī)電性輸出連接圖像采集單元，所述圖像采集單元電性輸出連接處理器，所述處理器電性輸出連接圖像處理單元，所述圖像處理單元電性輸出連接A/D轉(zhuǎn)換單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元電性輸出連接圖像存儲(chǔ)單元。

優(yōu)選的，所述樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元分別電性輸入連接第一位移放大器和第二位移放大器，所述數(shù)據(jù)采集單元電性輸出連接微處理器，所述微處理器電性輸出連接數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元電性輸出連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

優(yōu)選的，所述圖像分析子系統(tǒng)包括圖像數(shù)據(jù)提取單元，所述圖像數(shù)據(jù)提取單元電性輸出連接圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化單元，所述圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化單元電性輸出連接控制器，所述控制器分別電性雙向連接圖像特征提取單元和圖像分割單元，所述控制器電性輸出連接對(duì)比單元，所述對(duì)比單元電性輸出連接分析數(shù)據(jù)記錄單元。

優(yōu)選的，所述樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)提取單元，所述數(shù)據(jù)提取單元電性輸出連接數(shù)據(jù)篩選單元，所述數(shù)據(jù)篩選單元電性輸出連接服務(wù)器，所述服務(wù)器電性輸出連接計(jì)算單元，所述計(jì)算單元電性輸出連接數(shù)據(jù)分析單元，所述數(shù)據(jù)分析單元電性輸出連接判斷推理單元，所述判斷推理單元電性輸出連接數(shù)據(jù)反饋單元。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有的光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器相比，本發(fā)明采用的是超聲疲勞測(cè)試，相對(duì)對(duì)其他疲勞測(cè)試機(jī)相比，超聲疲勞測(cè)試機(jī)的測(cè)試頻率更大，使得測(cè)試的結(jié)果更加準(zhǔn)確，且本發(fā)明在現(xiàn)有的光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器的基礎(chǔ)上增加了圖像采集子系統(tǒng)和圖分析子系統(tǒng)，通過對(duì)試樣疲勞測(cè)試時(shí)的試樣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以對(duì)試樣裂紋的擴(kuò)展方向和擴(kuò)展速率進(jìn)行分析計(jì)算，配合對(duì)試樣的受力分析，使得分析后的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明原理框圖；

圖3為本發(fā)明圖像采集子系統(tǒng)原理框圖；

圖4為本發(fā)明樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)原理框圖；

圖5為本發(fā)明圖像分析子系統(tǒng)原理框圖；

圖6為本發(fā)明樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)原理框圖。

圖中：1底座、2支撐柱、3支撐架、4超聲波發(fā)生器、5攝像機(jī)、6輕質(zhì)十字頭、7液壓缸、8連接座、9壓電陶瓷換能器、10第一位移放大器、11試樣、12第二位移放大器、13固定座、14啟動(dòng)按鈕、15顯示器、16驅(qū)動(dòng)單元、17中央處理器、18數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、19數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、20圖像采集子系統(tǒng)、201圖像采集單元、202處理器、203圖像處理單元、204A/D轉(zhuǎn)換單元、205圖像存儲(chǔ)單元、21樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、211數(shù)據(jù)采集單元、212微處理器、213數(shù)據(jù)處理單元、214數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元、22圖分析子系統(tǒng)、221圖像數(shù)據(jù)提取單元、222圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化單元、223控制器、224圖像特征提取單元、225圖像分割單元、226對(duì)比單元、227分析數(shù)據(jù)記錄單元、23樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、231數(shù)據(jù)提取單元、232數(shù)據(jù)篩選單元、233服務(wù)器、234計(jì)算單元、235數(shù)據(jù)分析單元、236推理判斷單元、237數(shù)據(jù)反饋單元。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-6，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種光機(jī)電一體化醫(yī)療器械用床體疲勞試驗(yàn)控制器，包括底座1，底座1的底部左右兩側(cè)均設(shè)置有支撐柱2，支撐柱2對(duì)底座起到支撐作用，底座1的頂部左右兩側(cè)均設(shè)置有支撐架3，對(duì)輕質(zhì)十字頭6進(jìn)行支撐作用，左側(cè)支撐架3的右側(cè)壁設(shè)置有超聲波發(fā)生器4，超聲波發(fā)生器4發(fā)出超聲波，超聲波對(duì)試樣11產(chǎn)生作用，從而使得試樣發(fā)生振動(dòng)，右側(cè)支撐架3的左側(cè)壁設(shè)置有攝像機(jī)5，攝像機(jī)5實(shí)時(shí)對(duì)試樣的振動(dòng)和裂紋進(jìn)行監(jiān)測(cè)，兩組支撐架3的頂部設(shè)置有輕質(zhì)十字頭6，對(duì)液壓缸7進(jìn)行固定，輕質(zhì)十字頭6的頂部設(shè)置有液壓缸7，且液壓缸7貫穿輕質(zhì)十字頭6，液壓缸7對(duì)連接座8起到支撐作用，還可以對(duì)試樣11進(jìn)行定位，液壓缸7的底部設(shè)置有連接座8，連接座8的底部設(shè)置有壓電陶瓷換能器9，壓電陶瓷換能器9將電源發(fā)出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)信號(hào)，使得試樣11跟隨著壓電陶瓷換能器9進(jìn)行振動(dòng)，壓電陶瓷換能器9的底部設(shè)置有第一位移放大器10，第一位移放大器10的底部設(shè)置有試樣11，試樣11的底部設(shè)置有第二位移放大器12，通過第一位移放大器10和第二位移放大器12對(duì)試樣11的作用，使得試樣11中間截面的位移為零，應(yīng)力最大，試樣11兩端的應(yīng)力為零，位移最大，這樣更加便于第一位移放大器10和第二位移放大器12對(duì)試樣11兩端的位移進(jìn)行感應(yīng)，第二位移放大器12的底部設(shè)置有固定座13，固定座13對(duì)第二位移放大器12起到支撐作用，輕質(zhì)十字頭6的右側(cè)壁設(shè)置有啟動(dòng)按鈕14，輕質(zhì)十字頭6的左側(cè)壁設(shè)置有顯示器15，顯示器15電性輸入連接驅(qū)動(dòng)單元16，驅(qū)動(dòng)單元16電性輸入連接中央處理器17，中央處理器17分別電性雙向連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)19，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18包括圖像采集子系統(tǒng)20和樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)21，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)19包括圖分析子系統(tǒng)22和樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)23，中央處理器17先控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18分別通過圖像采集子系統(tǒng)20和樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)21分別對(duì)試樣11進(jìn)行疲勞測(cè)試時(shí)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)和試樣11的受力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)19對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)19控制圖分析子系統(tǒng)22對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，來觀察試樣11在進(jìn)行疲勞測(cè)試時(shí)試樣11發(fā)生裂紋的走向和裂紋拓展的速度，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)19控制樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)23對(duì)試樣11的受力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷試樣11是否符合疲勞測(cè)試的使用要求，通過輸入單元24輸入樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)23在進(jìn)行受力分析所需的對(duì)比基準(zhǔn)數(shù)值。

其中，超聲波發(fā)生器4的中軸線、攝像機(jī)5的中軸線和試樣11的中軸線在同一條水平線上，使得攝像機(jī)5可以更加清晰的拍攝到試樣11表面的影像，超聲波發(fā)生器4可以更好的對(duì)試樣11進(jìn)行超聲激振處理；

圖像采集子系統(tǒng)20包括攝像機(jī)5，攝像機(jī)5電性輸出連接圖像采集單元201，圖像采集單元201電性輸出連接處理器202，處理器202電性輸出連接圖像處理單元203，圖像處理單元203電性輸出連接A/D轉(zhuǎn)換單元204，A/D轉(zhuǎn)換單元204電性輸出連接圖像存儲(chǔ)單元205，圖像采集子系統(tǒng)20通過圖像采集單元201對(duì)攝像機(jī)5拍攝到的試樣11表面裂紋拓展變化的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)通過處理器202傳遞給圖像處理單元203進(jìn)行圖像處理，圖像處理單元203對(duì)采集來的圖像進(jìn)行進(jìn)行除噪聲和圖像增強(qiáng)處理，再將處理后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換單元204，A/D轉(zhuǎn)換單元204對(duì)處理后的數(shù)據(jù)再進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，將圖像數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成便于存儲(chǔ)和傳遞的圖像數(shù)據(jù)格式；

樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)21包括數(shù)據(jù)采集單元211，數(shù)據(jù)采集單元211分別電性輸入連接第一位移放大器10和第二位移放大器12，數(shù)據(jù)采集單元211電性輸出連接微處理器212，微處理器212電性輸出連接數(shù)據(jù)處理單元213，數(shù)據(jù)處理單元213電性輸出連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元214，樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)21通過數(shù)據(jù)采集單元211分別對(duì)第一位移放大器10和第二位移放大器12上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，第一位移放大器10和第二位移放大器12分別對(duì)試樣11兩端的應(yīng)力大小進(jìn)行感應(yīng)，采集后的數(shù)據(jù)通過微處理器212傳遞給數(shù)據(jù)處理單元213進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理單元213對(duì)采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、編碼和壓縮處理，處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元214對(duì)采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

圖像分析子系統(tǒng)22包括圖像數(shù)據(jù)提取單元221，圖像數(shù)據(jù)提取單元221電性輸出連接圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化單元222，圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化單元222電性輸出連接控制器223，控制器222分別電性雙向連接圖像特征提取單元224和圖像分割單元225，控制器223電性輸出連接對(duì)比單元226，對(duì)比單元226電性輸出連接分析數(shù)據(jù)記錄單元227，圖像分析子系統(tǒng)22通過圖像數(shù)據(jù)提取單元221進(jìn)行圖像采集子系統(tǒng)20采集來的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，提取后的數(shù)據(jù)先通過圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化單元222對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，優(yōu)化處理包括補(bǔ)光、放大、除色等過程，優(yōu)化處理后的數(shù)據(jù)傳遞給控制器223,控制器223先控制圖像分割單元225對(duì)優(yōu)化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，為圖像特征提取提供圖像數(shù)據(jù)，分割后的圖像反饋給控制器223，再通過控制器223控制圖像特征提取單元224對(duì)分割后的圖像進(jìn)行特征提取，提取出不同時(shí)間拍攝的試樣11表面圖像，提取后的數(shù)據(jù)反饋給控制器223,再通過對(duì)比單元226對(duì)比不同時(shí)間下試樣11表面的圖像，來觀察不同時(shí)間下試樣11表面的裂紋的拓展變化，對(duì)比后的數(shù)據(jù)傳遞給分析數(shù)據(jù)記錄單元227進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，便于后期研究者對(duì)試樣11疲勞測(cè)試進(jìn)行分析；

樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)23包括數(shù)據(jù)提取單元231，數(shù)據(jù)提取單元231電性輸出連接數(shù)據(jù)篩選單元232，數(shù)據(jù)篩選單元232電性輸出連接服務(wù)器233，服務(wù)器233電性輸出連接計(jì)算單元234，計(jì)算單元234電性輸出連接數(shù)據(jù)分析單元235，數(shù)據(jù)分析單元235電性輸出連接判斷推理單元236，判斷推理單元236電性輸出連接數(shù)據(jù)反饋單元237，樣品受力數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)23通過數(shù)據(jù)提取單元231對(duì)樣品受力數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)21采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，提取后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)篩選單元232進(jìn)行篩選，篩選出同一時(shí)刻第一位移放大器10和第二位移放大器12感應(yīng)到的試樣11受力數(shù)據(jù)，不同時(shí)刻第一位移放大器10感應(yīng)到的數(shù)據(jù)，不同時(shí)刻第二位移感應(yīng)器12感應(yīng)到的數(shù)據(jù)，篩選后的數(shù)據(jù)通過服務(wù)器233傳遞給計(jì)算單元234進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，通過特定的算法對(duì)試樣11的彎曲剛度、諧振長度、位移幅值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)分析單元235進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將計(jì)算后的數(shù)據(jù)和輸入單元24輸入的對(duì)比基準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比分析后的數(shù)據(jù)通過推理判斷單元236進(jìn)行推理判斷，判斷計(jì)算后的數(shù)據(jù)是否在輸入單元24輸入的對(duì)比基準(zhǔn)數(shù)值范圍內(nèi)，判斷推理后的數(shù)據(jù)再通過數(shù)據(jù)反饋單元237反饋給中央處理器17，最后通過中央處理17控制驅(qū)動(dòng)單元16驅(qū)動(dòng)顯示器15，將反饋后的數(shù)據(jù)顯示出來。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。