[发明专利]非接触式测量大变形材料应变的方法及装置

说明书

本发明实施例涉及一种非接触式测量大变形材料应变的方法及装置，包括：在试样的标距段的两端、垂直于受力方向上粘贴金属丝；根据金属丝所占的像素的关系采集包含有标距段的图像数据；将图像数据转化为灰度矩阵，确定对应标距段的子灰度矩阵；确定子灰度矩阵的纵向每列整像素点的平均灰度值；确定平均灰度值中的最小两个值；确定最小两值在图片中的第一像素坐标和第二个像素坐标；确定第一像素坐标以及与第一像素坐标相邻坐标的灰度差值，以及差值中的最大差值；根据差值以及最大差值确定图像数据中的试样的实际位移；根据时间关系确定多张图像数据中的多组实际位移；根据多组实际位移确定大变形材料的应变值，对大变形材料应变测量精度更高更准。

技术领域

本发明实施例涉及实验力学中大变形材料的应变测量领域，尤其涉及一种非接触式测量大变形材料应变的方法及装置。

背景技术

非接触式光学测量因具有环境适应性好、测量范围广等优点而被广泛运用于实验力学及其他科学研究领域。根据测量原理，又可以大体分为干涉法和非干涉法，在非干涉法中，主要包括栅线网格法和数字图像相关法。数字图像相关的方法是采用数字图像处理技术直接从数字图像中获得物体表面位移及位移梯度，在材料出现大应变时，由于试样表面散斑畸变过大，而导致进行图像灰度相关时会出现无法识别的现象。因此，在超弹性材料应变测量时，更多的是运用栅线网格技术。栅线网格法需要在试样表面印刷精密的栅线或网格，随着试样的变形，带动其上栅线发生位移，从而实现试样应变测量的目的。

然而，在传统的栅线网格法中，最小精度为单一像素点，为了实现高精度测量，对图像采集设备提出了很高的要求，存在一定的局限性。

发明内容

本发明实施例提供一种非接触式测量大变形材料应变的方法及装置，可以实现字图像相关技术无法测量大变形材料应变的问题，相比于传统的栅线网格法，测量精度更高更准。

第一方面，本发明实施例提供一种非接触式测量大变形材料应变的方法，包括：

在试样的标距段的两端、垂直于受力方向上粘贴金属丝；

根据所述金属丝所占的像素的关系采集包含有所述标距段的图像数据；

将所述图像数据转化为灰度矩阵，确定对应所述标距段的子灰度矩阵；

确定所述子灰度矩阵的纵向每列整像素点的平均灰度值；

确定所述平均灰度值中的最小两个值；

确定所述最小两值在所述图片中的第一像素坐标和第二个像素坐标；

确定所述第一像素坐标以及与所述第一像素坐标相邻坐标的灰度差值，以及所述差值中的最大差值；

根据所述差值以及所述最大差值确定所述图像数据中的试样的实际位移；

根据时间关系确定多张所述图像数据中的多组实际位移；

根据所述多组实际位移确定所述大变形材料的应变值。

在一个可能的实施方式中，所述实际位移通过以下公式确定：

其中，L为实际位移、g₁为灰度差值、g₂为最大灰度差值。

在一个可能的实施方式中，所述方法包括：

当所述试样进行拉伸试验时，选取所述第一像素坐标作为参照点；

当所述试样进行受压试验时，选取所述第二像素坐标作为参照点。

在一个可能的实施方式中，当所述第一像素坐标以及与所述第一像素坐标相邻坐标的灰度差值相同，或相邻坐标的灰度值大于所述第一像素坐标的灰度时，则确定所述第一像素坐标对应的参照点移入所述相邻的像素位置。