[发明专利]基于双目视觉的快速应力应变曲线测量系统的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的快速应力应变曲线测量系统的测量方法，测量系统包括能够对被测工件施加载荷的试验机、受力数据采集模块、图像数据采集模块、数据同步采集控制模块和上位机；所述受力数据采集模块包括A/D转换模块和测力传感器；所述图像数据采集模块和上位机以及数据同步采集控制模块相连，所述受力数据采集模块和数据同步采集控制模块相连，所述数据同步采集控制模块和上位机相连。本发明很好地解决了应力应变曲线数据中的应力与应变精确同步的问题，并且实现非接触快速准确地测量。

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，具体涉及一种基于双目视觉的快速应力应变曲线测量系统及方法。

背景技术

材料的力学性能是指材料在不同的环境(如温度、介质、湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学性能，是确定各种工程设计参数的主要依据。对材料的塑性变形规律的研究，在材料力学性能研究中占有重要的地位，也是需要进一步深入研究的领域。在塑性成形中，应力—应变曲线是材料的一个重要的性能，在工程上通过对应力—应变曲线的研究，可以找出材料的塑性变形规律，建立起材料的应力—应变的关系，从而确定材料的真实破坏强度和材料抵抗变形的能力。为金属加工工艺提供必要的设计依据，对研究金属材料的可切削加工性能和韧性断裂过程有很重要的意义。

传统应力—应变曲线的测量方式是以引伸计为主的测量方法，该方法具有简单、实用、成本低以及测量效率高等优点。但这种测量方法对机械安装要求较高、引伸计量程及标距的可调性较差以及属于接触式测量精度相对较低。此外，为避免损坏引伸计，在断裂之前必须将其取下，因此无法对拉伸全过程进行测量。随着图像处理技术和计算机视觉理论的不断发展，越来越多的研究人员开始将数字图像处理技术应用到材料的应力—应变曲线测量中，众多学者对基于视觉的应变测量方法进行了一系列的研究，已经取得了不错的成果，也在材料性能测试领域得到了不错的应用。应力测量往往是通过模拟量通过A/D数模转换获得，数模转换转换的效率和精度决定了如何快速、准确得到应力数据。而用于应变计算的数字图像是通过工业CCD相机拍摄获得。两种数据为异源数据，如何保证异源数据采样的同步性，是决定基于视觉测量的应力应变曲线数据是否精确同步的重要环节之一，是影响应力应变曲线有效可用的重要因素。

发明内容

发明目的：本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种基于双目视觉的快速应力应变曲线测量系统及方法。

技术方案：一种视觉应力应变测量系统，包括能够对被测工件施加载荷的试验机、受力数据采集模块、图像数据采集模块、数据同步采集控制模块和上位机；所述受力数据采集模块包括A/D转换模块和测力传感器；所述图像数据采集模块和上位机以及数据同步采集控制模块相连，所述受力数据采集模块和数据同步采集控制模块相连，所述数据同步采集控制模块和上位机相连。

进一步地，所述图像数据采集模块为双目视觉图像采集模块，包括图像采集卡和两个CCD相机。

进一步地，所述数据同步采集控制模块的输出端分别与受力数据采集模块和图像数据采集模块的输入端连接；所述受力数据采集模块和图像数据采集模块均能够进行连续采集和单帧采集；在所述单帧采集中，受力数据采集模块和图像数据采集模块共享由数据同步采集控制模块发出的同一触发信号。

进一步地，相邻的所述触发信号的时间间隔大于受力数据采集模块和图像数据采集模块从响应前一个触发信号到处理完成的最短时间。

一种使用上述的测量系统的应力应变测量方法，

1)通过两次给测力传感器加载已知重量的不同标定快，根据A/D转换模块输出的信号完成测力传感器标定：

2)将测力传感器和被测试样夹持在试验机上；

3)数据同步采集控制模块收到来自上位机的连续采集信号后，发出连续同步采集信号，同时触发受力数据采集模块和图像数据采集模块连续同步采集数据；