[發明專利]一種螺旋彈簧動態振動特性的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201811051801.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109060285B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 王立軍;劉光偉;施煒鑫;賈申利
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種螺旋彈簧動態振動特性檢測裝置及方法，屬于彈簧測量領域。包括待監測螺旋彈簧、LED光源照明設備、高速相機、三腳架、屏蔽傳輸線以及計算機。其中，高速相機通過屏蔽傳輸線與計算機相連，高速相機拍攝的彈簧振動過程保存至計算機并進行圖像處理。相較于其他動態檢測手段，本發明的檢測裝置簡單，不需要額外的傳感器，不侵入待檢測系統，安全可靠。本發明采用數字圖像處理技術對螺旋彈簧動態振動特性進行檢測，檢測精度不受傳感器數量的影響，檢測精度高。

技術領域

本發明屬于彈簧測量技術領域，涉及一種螺旋彈簧動態振動特性的檢測裝置及方法。

背景技術

螺旋彈簧作為重要的彈性元件，具有儲能、減振、控制等功能，被廣泛應用于機械和電子工程領域。彈簧性能優劣對于設備運行的可靠性具有十分重要的影響，然而目前對于彈簧質量的檢測多集中于靜態檢測，對于彈簧動態振動特性檢測的研究相對較少。

彈簧靜態檢測主要有測試外形尺寸、材料分析和靜態性能等。其中，對外形尺寸的檢測主要有鋼絲直徑、彈簧直徑、圈數、端面形狀、垂直度等；對材料分析主要有化學成分、金相組織等；對靜態性能的檢測主要有指定變形量下的負荷、剛度、疲勞壽命等。

當彈簧能量釋放或者承受高速沖擊載荷時，此時彈簧簧圈高速振動，單純依靠靜態檢測手段不能有效測量彈簧動態性能。目前有學者提出一種螺旋彈簧動態性能測試方法，其主要思想是在彈簧振動方向上布置一排光學傳感器，通過檢測彈簧在振動過程中傳感器光路是否被簧圈遮擋，進而判斷彈簧各簧圈的運動狀態。一方面，該方法的測試精度與傳感器的數量相關，如果測試精度較高的話，需要的傳感器數量較多；另一方面，大量傳感器的使用導致試驗裝置較為復雜，布置過程費時費力。因此，針對以上不足，亟需發展一種新的方法來實現對螺旋彈簧動態振動特性的檢測。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種螺旋彈簧動態振動特性的檢測裝置及方法，

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開的一種螺旋彈簧動態振動特性的檢測方法，包括以下步驟：

1)在待檢測的螺旋彈簧各個簧圈分別布置標記點，共計h個，以檢測簧圈動態振動過程；

2)將待檢測螺旋彈簧沿與地面垂直方向布置，并測量首、尾標記點中心之間的距離l；

3)調節高速相機下方的三腳架高度，將高速相機調節至與螺旋彈簧等高位置，并使螺旋彈簧在高速相機中間位置成像，高速相機采樣率設置為f，并與計算機相連；

4)調節LED光源照明設備下方的三腳架高度，打開LED光源照明設備，對螺旋彈簧進行補光；

5)釋放已儲能彈簧自由端或者對彈簧施加沖擊載荷，此時彈簧處于振動過程，使用高速相機對該振動過程進行記錄并傳輸至計算機；

6)采用數字圖像處理算法對采集到的振動過程圖像進行處理，進而得到螺旋彈簧動態振動特性。

優選地，步驟1)中，標記點排布在螺旋彈簧的中軸線上。

優選地，步驟6)中，采用數字圖像處理算法對采集到的振動過程圖像進行處理的方法，包括如下步驟：

步驟1：將保存的振動過程的視頻格式文件轉換為圖片格式，共計K張；

步驟2：將K張圖片中所有的彩色圖片轉換為灰度圖；

步驟3：讀取第1張圖片并將其轉換為二維m×n矩陣；