[發明專利]一種板料成形各向異性性能參數的視覺測量方法

有效

• 申請號: 201210443148.3
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102944559A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 蔡勇;劉震昆;向科峰;梁晉;羅成明;廖曉波
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;管高峰

1.一種板料成形各向異性性能參數的視覺測量方法，其特征在于依次包括以下步驟：

第一步，試樣準備：將板料毛坯切割成符合標準的尺寸和幾何形狀要求的試樣，并在所需要測量的試樣表面區域噴涂散斑圖案；

第二步，相機標定：從不同方位拍攝獲取圖像，利用圖像進行相機標定計算，通過標定得到兩相機準確的位置關系，所述位置關系包括相機的外部參數、內部參數以及鏡頭畸變參數；

第三步，獲取圖像：按照標準夾緊準備好完成散斑噴涂處理的試樣，啟動材料試驗機對試樣進行拉伸變形加載，并控制兩相機同步拍攝，以獲取被測試樣在變形狀態下的圖像序列；

第四步，散斑應變計算：對獲取的全部試樣圖像進行散斑三維應變計算，得到不同變形狀態試樣表面的應變數據，所述應變數據包括試樣的平均真實應變、長度方向真實應變和寬度方向真實應變；

第五步，選擇變形狀態：根據應力-應變曲線，選取試樣以滿足其標距區域內計算的平均真實應變在10%以上為均勻變形平穩段，作為回歸區間計算的應變范圍；

第六步，回歸分析處理：將上一步中挑選出的變形狀態的長度方向真實應變和寬度方向真實應變按照回歸分析的方法處理，以得到長度方向真實應變和寬度方向真實應變分別為x軸與y軸，作區間線性回歸得到的斜率系數m?；

第七步，計算各向異性性能參數：將上一步得到m值代入以下公式：???????????????????????????????????????????????，得到該試樣的塑性應變比r值，在得到不同取向試樣的塑性應變比r值后，代入相關計算公式，得出加權平均塑性應變比和塑性應變比平面各向異性度Δr，即獲得了板料的各向異性性能參數。

2.如權利要求1所述的板料成形各向異性性能參數的視覺測量方法，其特征在于：所述第一步中，準備的試樣需滿足以下要求：

a）制備的試樣邊緣無裂紋，表面無劃傷；

b）試樣表面平整：試樣標距內，任意兩處的厚度值之差不應大于0.01?mm；當厚度小于1.0?mm時，應不大于公稱厚度的1%；

c)試樣原始標距內寬度兩側平行：最大寬度與最小寬度應不大于標距內測量寬度平均值的0.1%；

d）準備至少3種不同取向的試樣，且每種類型的試樣不少于3個；

e）噴涂在試樣表面的散斑顆粒應隨機分布；

f）散斑對比度明顯；

g）散斑制備范圍應大于所測量變形區域。

3.如權利要求1所述的板料成形各向異性性能參數的視覺測量方法，其特征在于：所述第二步中，包括相機的外部參數、相機的內部參數以及鏡頭畸變參數，具體標定步驟如下：

a）啟動相機從不同角度和距離采集標靶圖像；

b）計算標靶上控制點的圖像坐標；

c）采用直接線性變換法解算投影矩陣；

d）根據求得的投影矩陣求解相機內外參數，從而得到標定各參數的初始值；

e）利用光束平差算法對相機標定，得到精確的相機內外參數。

4.如權利要求1所述的板料成形各向異性性能參數的視覺測量方法，其特征在于：所述第三步中，獲取圖像要求：

a）每個變形狀態中的左右相機圖像為同一時刻下拍攝的圖像；

b）所采集圖像清晰，散斑區域對比明顯；

c）左右相機相對位置在拍攝過程中不發生變化；

d）左右相機光軸與所要測量變形區域平面的夾角大于30度；

e）所采用相機幀頻為10?frames/s；

f）試驗機夾頭移動速度不超過50%l₀?mm/s。

5.如權利要求1所述的板料成形各向異性性能參數的視覺測量方法，其特征在于：所述第四步中，具體計算步驟為：

a）選取一個變形狀態圖像作為基礎狀態，在基礎狀態的左相機圖像中選擇所要計算的標距區域，并設置計算區域內的搜索窗體尺寸；

b）在基礎狀態中的左相機圖像的所選擇計算區域內，選取一個或多個搜索窗體作為散斑匹配的起始點；

c）使用散斑相關算法和相關搜索算法進行散斑匹配；

d）將左右相機圖像中的對應散斑進行三維重建，獲得變形區域的三維空間信息；

e）根據三維重建結果，通過每個三維點周圍相鄰的點計算三維點處的應變。