[發明專利]一種基于雙目視覺的微絲拉伸裝置及微絲拉伸方法

在審

• 申請號: 201710685696.X
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107505197A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 陳立杰;田洪宇;冮鐵強
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,陳曉艷

1.一種基于雙目視覺的微絲拉伸裝置，包括微絲拉伸系統，所述微絲拉伸系統包括用于夾裝試樣的上夾具、下夾具，其特征在于，還包括雙目視覺圖像采集系統、信號處理控制系統；

所述雙目視覺圖像采集系統包括四個相機，用于實時采集試樣的圖像信息；其中兩個相機光軸對準拉伸裝置上夾具，對上夾具與試樣上部超過1/2長度進行圖像采集，另外兩個相機對準拉伸裝置下夾具，對下夾具與試樣下部超過1/2長度進行圖像采集；所述四個相機采集到的試樣圖像信息存在部分重疊；

所述信號處理控制系統包括信號采集模塊、處理器、運動控制模塊：

其中信號采集模塊用于接收四個相機所采集的圖像信息，并傳送給處理器處理；

處理器用于接收經信號采集模塊采集的數據，并計算試樣的矢量L、以及試樣在前后兩次圖像中的伸長量S；

運動控制模塊用于接收接收處理器的數據，并根據矢量L、伸長量S對微絲拉伸系統進行運動控制。

2.如權利要求1所述的一種基于雙目視覺的微絲拉伸裝置，其特征在于：所述微絲拉伸系統還包括底板、電控XY微調平臺、微力傳感器、Z向運動臺、Z向運動導軌，電控XY微調平臺位于底板上，微力傳感器安裝在電控XY微調平臺上，下夾具安裝在微力傳感器上，上夾具安裝在Z向運動臺上，Z向運動臺安裝在Z向運動導軌上。

3.如權利要求2所述的一種基于雙目視覺的微絲拉伸裝置，其特征在于：所述微絲拉伸系統之電控XY微調平臺信號輸入端與運動控制模塊信號輸出端連接，Z向運動導軌信號輸入端與運動控制模塊信號輸出端連接，微力傳感器信號輸出端與信號采集模塊輸入端連接，雙目視覺圖像采集系統輸出端與處理器輸入端連接。

4.基于權利要求1至3中任一項微絲拉伸裝置的微絲拉伸方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)將試樣裝夾到上夾具和下夾具上，低速拉伸試樣，直至微力傳感器示數發生變化，以試樣軸線為Z軸建立空間直角坐標系；

(b)通過雙目視覺圖像采集系統對試樣進行圖像采集，根據所采集的圖像得到試樣的邊緣輪廓；

(c)通過邊緣輪廓，由處理器擬合出試樣的矢量L；

(d)根據試樣的矢量L計算出下夾具的在Z軸方向上的偏移修正量，根據所得到的偏移修正量通過電控XY微調平臺以調整下夾具在XY平面內的位置進行修正；

(e)修正完成后，低速拉伸試樣，直至傳感器示數發生變化，將拉力值T與伸長量S清零，作為拉伸初始狀態；

(f)對試樣施加Z軸方向的位移，對試樣進行拉伸；

(g)拉伸過程中，以固定時間間隔通過雙目視覺圖像采集系統對上夾具連續進行圖像采集，根據前后兩次所采集的圖像，由特征識別算法得到上夾具的實時位移量；

(h)實時采集拉伸過程中的拉力值T，根據所采集的實時位移量與拉力得到應力應變曲線。

5.如權利要求4所述的微絲拉伸方法，其特征在于：步驟(a)、(e)中對試樣的拉伸速度為0.3um/s。

6.如權利要求4所述的微絲拉伸方法，其特征在于：步驟(b)中的邊緣輪廓根據canny算法得到。

7.如權利要求4所述的微絲拉伸方法，其特征在于：步驟(f)中對試樣的拉伸速度為1um/s。

8.如權利要求6所述的微絲拉伸方法，其特征在于：步驟(g)所述固定時間間隔為1s。

9.如權利要求4所述的微絲拉伸方法，其特征在于：步驟(h)中的拉力通過微力傳感器進行采集。