[發明專利]一種基于計算機視覺的單軸試驗自動應變測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201811447328.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109307620A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 劉羅基;段隆臣;張濤
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明公開基于計算機視覺的單軸試驗自動應變測量裝置及方法，裝置包括試樣盒、上壓板、下壓板、稱重傳感器、位移傳感器、攝像機、光源、數據記錄器、計算機、第一支柱、底板、框架、工作臺、支架、柱體、第二支柱、第三支柱和連接柱；工作臺的內部設有驅動機構，上壓板通過連接柱與稱重傳感器連接，下壓板固定連接在底板上，試樣盒置于上壓板和下壓板之間，在試樣盒內放置試樣，通過驅動機構驅動第二支柱做垂直的升降運動，進而帶動下壓板對試樣盒中的試樣進行單軸壓縮試驗。本發明可快速、精確測量無側限壓縮試驗中的軸向應變和徑向應變，并實時處理，為評價巖土工程無側限抗壓強度應變特性提供了更好的測試手段。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，尤其涉及一種基于計算機視覺的單軸試驗自動應變測量裝置及方法。

背景技術

一般的無側限壓縮試驗中的應變測量，常采用應變控制式無側限壓縮儀，是一種接觸式測量方法，在壓縮變形的過程中，試樣端部與壓板之間的摩擦會產生相對運動，必然產生測量誤差。此外，傳統的無側限壓縮試驗應變接觸式測量方法存在諸如：測量誤差大、操作繁瑣、不能測量壓縮變形全過程、工作量較大等缺陷，使其在眾多領域和場合的使用受到限制。

同時，無側限壓縮試驗中最顯著的不確定性是試件在加載過程中橫截面積的變化，即需要對面積進行修正。然而對修正面積的影響研究較少。同時，測試無側限強度徑向應變的試驗設備也十分缺乏。因此，針對無側限強度試驗應變研究與測試的現狀，亟需開發準確、實時測試其應變的試驗設備，為巖土工程設計及優化提供指導與借鑒。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種基于計算機視覺的單軸試驗自動應變測量裝置及方法，可快速、精確測量無側限壓縮試驗中的軸向應變和徑向應變，并實時處理，為評價巖土工程無側限抗壓強度應變特性提供了更好的測試手段。

為實現上述目的，本發明采用了一種技術方案：一種基于計算機視覺的單軸試驗自動應變測量裝置，包括加載裝置、試樣盒、采集裝置、支撐裝置，所述加載裝置包括上壓板、下壓板，所述采集裝置包括稱重傳感器、位移傳感器、攝像機、光源、數據記錄器和計算機，所述支撐裝置包括第一支柱、底板、框架、工作臺、支架、柱體、第二支柱、第三支柱和連接柱；

所述工作臺的內部設有驅動機構，所述柱體的一端固定連接在工作臺、另一端上固定連接有框架，所述第一支柱的一端固定連接在框架上、另一端連接所述稱重傳感器，所述第二支柱的一端穿過工作臺與其中的驅動機構連接、另一端固定連接所述底板，所述支架的一端固定連接在底板上、另一端連接所述攝像機，所述第三支柱的一端固定連接在工作臺上、另一端連接所述光源；

所述上壓板通過連接柱與稱重傳感器連接，所述下壓板固定連接在底板上，所述試樣盒置于上壓板和下壓板之間，在所述試樣盒內放置試樣，通過所述驅動機構驅動第二支柱做垂直的升降運動，進而帶動所述下壓板對所述試樣盒中的試樣進行單軸壓縮試驗；

所述稱重傳感器和位移傳感器記錄的數據通過數據記錄器傳輸給計算機，所述攝像機獲取試樣盒的圖像傳輸給計算機，通過所述計算機上的數據處理軟件處理分析圖像，并基于記錄的數據確定試樣的任何區域內所有點的位移和應變。

進一步地，所述數據記錄器的輸入端設有若干個連接器、輸出端設有計算機連接端口。

進一步地，所述稱重傳感器和位移傳感器分別通過數據線連接兩個連接器，以分別將其模擬信號輸入所述數據記錄器中。

進一步地，所述計算機通過數據線連接計算機連接端口，以接收所述數據記錄器輸出的數據。

進一步地，所述數據記錄器還包括稱重傳感驅動器、放大電路板和開發板，所述計算機連接端口在開發板上，所述開發板上設有微控制器。

進一步地，所述微控制器包括模數轉換器，將所述稱重傳感器和位移傳感器的模擬信號進行數字化，傳輸到所述計算機中作為數字數據存儲。