[發明專利]一種三維變形場測量裝置

在審

• 申請號: 202010971295.2
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN111982005A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 宮文然;何小元;榮克林;王智勇;蘇志龍;謝俊良;劉函;孝春成;王則力
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01N25/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種三維變形場測量裝置，其特征在于，所述測量裝置的主體結構包括分光路系統和相機系統；所述分光路系統由LED光源、左平面鏡、右平面鏡、雙棱鏡、分光路集成殼組成；所述相機系統由相機鏡頭、CCD相機、相機外殼、電線出口組成；所述分光路系統中左平面鏡位于分光路集成殼左側內部，所述右平面鏡位于分光路集成殼右側內部，所述雙棱鏡位于左平面鏡與右平面鏡中間，LED光源位于分光路集成殼的矩形外框中間位置；所述的相機系統中的CCD相機處于相機外殼后部，通過螺釘與相機外殼連接；相機鏡頭通過螺紋直接與CCD相機連接，電線出口位于相機外殼外部左側，所述分光路集成殼與相機外殼通過螺紋連接。

2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還包括熱防護系統，所述熱防護系統位于測量裝置外部，由水冷系統和氣冷系統構成，所述水冷系統包括水冷外殼a，水冷外殼b及水冷外殼c、水冷循環入口、水冷循環出口、導流片，水從水冷循環入口依次進入水冷外殼c、水冷外殼b、水冷外殼a中，利用導流片把水分成入、出兩部分進行循環；所述氣冷系統包括氣冷循環入口、入氣管、出氣管、氣冷循環出口，氮氣從氣冷循環入口通過入氣管進入分光路集成外殼的夾層中，從分光路集成外殼另外一端的氣孔，通過出氣管從氣冷循環出口排出，氣冷系統對半反半透濾鏡進行冷卻；所述的分光路集成殼前端與水冷外殼a前端通過一圈螺釘連接；所述分光路集成殼與相機外殼通過螺紋連接；所述的相機外殼后端與水冷外殼b后端通過定位螺釘連接；所述的水冷外殼a后端與水冷外殼b前端通過一圈螺釘連接；所述的水冷外殼b后端與水冷外殼c通過一圈螺釘連接。

3.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述LED光源1為藍色光源，光源波長450nm。

4.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述分光路系統還包括半反半射透鏡，所述半反半透鏡在LED光源外側位置；所述相機系統還包括窄帶濾波片，所述窄帶濾波片直接安裝在相機鏡頭上，中心波長為450nm，帶寬20nm。

5.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置用網線通過電線出口從線纜出口出來，連接圖形工作站進行測試，并且需要電源供電工作。

6.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置的測量試驗過程，包括如下步驟：

1)所述測量裝置參數事前標定；

2)對測量裝置的供電、熱防護系統進行檢查，排除故障；

3)對加熱器施加較小電壓20V，加熱系統調試，檢查測量裝置是否正常；

4)加熱器溫控能力調試，確定各溫升率所對應的PID參數；

5)把所述測量裝置放置到被測物10cm處的位置并通過安裝孔固定；

6)對所述測量裝置進行調試；

7)試驗開始，以恒定速率升溫，所述測量裝置以恒定的采集頻率進行圖像采集；

8)不同溫度下圖像采集結束后，試驗結束；

9)把所采集的圖像通過數字圖像算法，進行變形場計算。

7.根據權利要求6所述的測量裝置，其特征在于，所述步驟1還包括如下具體步驟：

①選擇合適尺寸的平板棋盤格或者平板圓點標定板；

②采集標定板平移、平面內轉動以及面外轉動的系列圖像；

③所采集的一張圖片分為左右兩個部分，把含有左右兩個部分的圖像分開成兩張圖片；

④把所述兩張圖片進行標定運算，確定測量裝置的標定參數，以完成標定程序。

8.根據權利要求6所述的測量裝置，其特征在于，所述步驟9還包括如下具體步驟：

①把采集的一張被測物未加載狀態下的圖像作為初始圖像，然后把采集一系列被測物不同溫度下的系列圖像作為變形圖像；

②把所采集的含有左右兩個部分的圖像分開成兩張圖片，左圖像和右圖像，把所述左圖像中的右側圖像部分視為無；把所述右圖像中的左側圖像部分視為無；

③根據標定參數，把左圖像和右圖像成像的圖片進行圖像重構運算和位移場運算；

④根據位移場差分計算出應變場。