[发明专利]大尺寸工件变形测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域的一种测量方法，更进一步涉及一种用光学摄影测量的方法对100mm～30m的大尺寸工件的变形进行测量的方法。

背景技术

随着对工件在负载作用下的装配、使用等条件的要求越来越高，对于工件在负载情况下的受载荷情况下变形的测量需要日益增加。在工程变形测量中广泛使用位移计和应变片测量结构构件的位移与应变和使用经纬仪或全站仪测量结构构件的位移与应变的变形测量方法。

在中国发明专利ZL专利号03102422.X中公开了一种非接触式电容复合电极型位移传感器及测量仪。主要缺点是：粘贴后传感器的质量和稳定性受基底、粘贴剂、防护剂的老化以及粘贴过程中的手工作业质量影响，容易出现长期漂移和质量不稳定，而且温度稳定性较差且只能测量一个方向的变形量。同时因大尺寸工件的尺寸宏大和变形复杂存在一定的局限性，比如测点有限、量程有限、仪表必须与试件接触、无法获得位移场和变形场等全局数据，且具有无法避免的系统量测误差。

文献“公路大型构筑物变形监测技术研究”(李雪刚，硕士学位论文，长沙理工大学，2007)研究了全站仪对公路大型构筑物的变形监测。全站仪在变形监测中的缺点是：测量精度低，测量点设置数目增加将大大增加测量的工作量，大型工件变形测量中需要前期设置测量控制网工作量大，不易实现自动化监测。

发明内容

为了克服现有的变形测量方式中的不足，满足工业实际使用中的效率和工件尺寸的要求，本发明提供了一种大尺寸工件变形测量方法，可以高效的在大尺寸的工件变形中获得高精度的测量结果。

为达到以上目的，本发明是采取如下操作步骤予以实现的：

第一步，放置固定点，在所需要测量的工件四周的固定位置处粘贴编码标志点，为后期变形状态间的相互关联作为基准；

第二步，粘贴变形点，在工件变形区域粘贴标志点，标志点将随工件的变形而改变空间位置，以作为后期反映工件变形量的计算数据；

第三步，取样拍摄，当每个变形结束后，对被测工件的变形状态，获取工件的不同角度的图片信息，所获得的图片信息用于后期的变形点重建；

第四步，重建变形点信息，采用光学摄影测量的方法对每个变形状态的图片信息进行处理，将各个变形状态的变形点信息进行重建；

第五步，坐标拼合，使用最小二乘算法对放置固定点进行坐标拼合，将所有的变形状态下的变形点坐标转换到同一坐标系下；

第六步，重置变形点ID，使用领域搜索算法将同一变形点在各个变形状态下的第四步重建变形点获得的重建信息中的编号置为相同；

第七步，计算变形量，根据第六步中的重置变形点ID及其第四步重建变形点获得的信息，计算各变形点变形量的大小，根据固定点所转换的同一坐标下的所有变形点的坐标信息和ID信息，将相同ID的变形点相互关联起来，计算坐标信息在各个变形状态下的差值，计算变形量的大小、方向并绘制变形射谱图。

本发明方法具有以下优点：

(1)由于本方法使用摄影测量的原理，可以根据不同测量工件的尺寸大小选择合理的测量距离和标志点大小，所以测量工件不受尺寸大小的限制。

(2)由于本方法使用的是标志点识别的方法对变形进行重建，所以适用于复杂受力情况下的位移场和变形场测量，同时可以观测的变形点较多。

(3)由于本方法系统需求简单，现场操作仅需要拍照即可，所以成本相对较低，测量结果丰富，测量局限性小，在大变形破坏性实验中尤为适用，并为研究复杂受力的构件提供了可靠的实验依据。

(4)由于本方法现场仅需要拍照操作，数据可在线处理，所以在测量过程中测量方便，计算完全自动化，测量周期较短，大幅度的提高了测量的效率。

(5)由于本方法使用摄影测量的方法进行单一变形状态的重建，所以测量精度高，精度可以达到0.1mm/m

附图说明

图1是本发明具体操作步骤的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

在测量某一种大尺寸工件变形时，第一步，放置固定点。在所需要测量的工件四周的固定位置(变形过程中不发生位移变化)处粘贴编码标志点，为后期变形状态间的相互关联作为基准。固定点的放置应满足：固定点作为各个状态间相互转换的基准，应放置在不随工件发生变形的位置，以保证变形过程中全球点的空间位置不发生改变。根据不同的工件尺寸和形状，放置固定点时应使固定点不少于4个，并且所有固定点应不在同一平面内。所有固定点所组成的包围区域应将变形工件包围在内。