[發明專利]數字圖像相關法測量高速正交切削過程應變裝置及方法

有效

• 申請號: 201310340274.0
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103394973A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 萬熠;門博;張蕊;劉戰強;史振宇;任小平
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24;B23Q17/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

1.一種數字圖像相關法測量高速正交切削過程應變裝置，其特征是，包括第一高速數字攝像機和第二高速數字攝像機，第一高速數字攝像機和第二高速數字攝像機上分別相對設有第一成像鏡頭和第二成像鏡頭，第一高速數字攝像機和第二高速數字攝像機之間設有正對工件的冷光源，第一高速數字攝像機、第二高速數字攝像機和冷光源均安裝于由三角架、導軌和平臺組成的支座系統上，且第一高速數字攝像機和第二高速數字攝像機通過數據線與計算機相連。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述支座系統的導軌安裝于平臺側面上，平臺安裝于三角架上，第一高速數字攝像機、第二高速數字攝像機和冷光源均安裝于導軌上。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述兩個高速數字攝像機的軸線之間的角度是25°。

4.如權利要求1所述的裝置，其特征是，所述冷光源為150W。

5.一種利用權利要求1-4中任一項所述裝置的測量方法，其特征是，采用數字圖像相關方法，結合雙目立體視覺技術，采用兩個高速攝像機，實時采集正交切削中工件的各個變形階段的數字散斑圖像，然后用計算機處理系統計算出工件的應變和變形，具體實施步驟如下：

1）采用正交車削實驗前將工件表面涂成白色，然后在白色背景上噴涂黑色斑點，做好點陣的標記，作為后續處理的散斑圖，為了保證測量精度，應使散斑圖中的散斑顆粒的平均直徑為2～3像素，散斑圖像尺寸為1024×1024像素；

2）在測量現場，構建由兩臺高速數字攝像機組成的三維數字成像采集設備，設備的位置相對固定，到目標工件的距離為350mm，并在現場放置一冷光源；打開冷光源，用標定板將高速數字攝像機標定，標定結果是0.0353mm/pixel，視場是128mm×96mm；

3）在數控車床上對前述處理的工件做高速正交切削，用兩臺高速數字攝像機從側面實時對加工表面進行攝像監測，采集工件表面變形前后的散斑圖，視頻采集的幀頻為1～50000fps；

4）車削加工停止，圖像采集完畢，將數據發送至計算機，通過用計算機處理系統處理所獲得的圖像和數字數據。

6.如權利要求5所述的方法，其特征是，應變測量范圍為0.01%～1000%。

7.如權利要求5所述的方法，其特征是，所述步驟4）中，用高速數字攝像機采集工件變形前后的兩幅數字散斑圖并存入計算機，將兩幅相應的散斑圖相加得到一幅雙曝光的散斑圖，然后對它進行兩次傅里葉變換，在第二次傅里葉變換的輸出面上就得到一個主峰和兩個次峰，對峰值坐標檢測就能夠得到變形量。