[发明专利]一种基于激光散斑相关法的紧固件预紧力测量方法

权利要求书

1.本发明是一种基于激光散斑相关法的紧固件微应变测量及预紧力测量方法，包括以下几个步骤：

第一步，记录待测工件表面的多组激光散斑图像，其特征在于：对还未装配紧固件的工件施加载荷，同时采集在不同载荷下工件表面的激光散斑图像。具体步骤如下：

1)将工件放置到万能拉伸试验机下，调节拉伸机载荷，使工件夹紧；

2)调节激光散斑测量装置的光斑，调节焦距、视场，使工件表面散斑图像清晰；

3)设定拉伸机的载荷加载速度，根据加载速度设置采集软件帧率，将目标载荷控制在工件的弹性范围内；

4)拉伸机对工件加载载荷，同时进行图像采集，记录不同载荷下的激光散斑图像。

第二步，对采集的散斑图像进行计算得到微应变数据，拟合传感器曲线。其特征在于：用数字相关算法计算图像位移场及应变场，并结合工件弹性性能，拟合工件所受载荷-应变的传感器曲线。具体步骤如下：

1)将载荷为0时的散斑图像作为参考图像，将施加了不同载荷的散斑图像作为当前图像；

2)对散斑图像进行整像素搜索以及灰度插值，采用IC-GN法进行亚像素搜索，并结合RG-DIC方法进行路径优化，求出散斑图的位移场分布；

3)根据位移场分布数据，用局部最小二乘法拟合出位移场的应变估计，算出微应变均值；

4)将得到的微应变与载荷数据整合对应，剔除误差数据后，拟合出工件在弹性范围下的载荷-应变曲线，即为此待测工件的传感器曲线。

第三步，对装配紧固件的工件进行预紧力分析计算。其特征在于：利用激光散斑法拍摄装配工件表面的散斑图像，并求出微应变值，将其带入工件的传感器曲线获得载荷值，即采用间接方法获得预紧力结果。具体步骤如下：

1)将待测高锁紧固件装配到工件上，再次采集工件表面的散斑图像；

2)对采集的散斑图像进行数字相关计算，求出位移场分布以及微应变数值；

3)将微应变数值带入该工件的传感器曲线，得出紧固件预紧力结果。

上述步骤，以高锁紧固件的装配工件为媒介，将对预紧力的直接检测转换为对装配表面微应变检测，并采用激光散斑相关法，实现对表面微应变的非接触的全场检测。为紧固件预紧力测量提供了一种无损、非接触、易于实现、实验装置简单以及可实现原位测量的检测方法。