[發(fā)明專利]一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備

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• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114563266A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘黎聲;余彧童;朱建雷;白海強(qiáng);鄧超;鄔東姊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué);咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 弓長

1.一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，包括主攝像頭(1)、左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)，其特征在于，所述主攝像頭(1)的頂部設(shè)置有右側(cè)電機(jī)(5)，所述主攝像頭(1)的兩端對稱分別設(shè)置有左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)，所述左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)的頂端分別設(shè)置有左側(cè)電機(jī)(3)和右側(cè)電機(jī)(5)，所述主攝像頭(1)的下端設(shè)置有工作臺(8)，且所述工作臺(8)的中心端設(shè)置有試件模型(7)，且所述試件模型(7)設(shè)置在所述主攝像頭(1)的正下端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于，所述左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)的分辨率不低于2448×2048pixel，幀頻7.5～9fps，且所述左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)的一側(cè)設(shè)有計(jì)算機(jī)，且所述左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)通過數(shù)據(jù)傳輸線與計(jì)算機(jī)電性連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于，所述主攝像頭(1)為高速攝像機(jī)，像素達(dá)20μm，所述主攝像頭(1)的一側(cè)設(shè)有照明光源，所述照明光源為額定功率1W、額定電壓為12V的暖白色LED光源，且所述照明光源的一側(cè)連接有聚光燈支架。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于，所述主攝像頭(1)、左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)的內(nèi)部設(shè)有自動調(diào)控系統(tǒng)，所述自動調(diào)控系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、圖像處理單元、運(yùn)動云臺和運(yùn)動控制模組。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、圖像采集與顯示、圖像處理、攝像頭運(yùn)動控制及數(shù)據(jù)庫，所述系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括圖像采集與顯示參數(shù)設(shè)置、裂紋跟蹤長度設(shè)置，計(jì)算機(jī)用于接受輔助攝像頭反饋的圖像信息，并將其傳送至圖像處理單元，在圖像處理單元確定裂紋位置后發(fā)送出運(yùn)動指令至運(yùn)動控制模組。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于，所述圖像處理單元內(nèi)包含裂紋判斷算法，基于圖像數(shù)據(jù)比對判斷檢測位置為裂紋時(shí)，甄別出裂紋位置信息傳送至計(jì)算機(jī)，其顯示參數(shù)設(shè)置主要包括圖像采集時(shí)間和顯示方式。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于，所述主攝像頭(1)、左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)的一側(cè)設(shè)有力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，所述力學(xué)試驗(yàn)機(jī)包括試件、夾具和工作臺。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)試驗(yàn)中裂紋擴(kuò)展過程的原位動態(tài)攝像設(shè)備，其特征在于,所述力學(xué)試驗(yàn)機(jī)設(shè)有拉伸試驗(yàn)，其拉伸試驗(yàn)包括以下幾個(gè)步驟：

Step.1，電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)開始工作，加載速率為0.05-0.5mm/s。開機(jī)信號傳遞至左側(cè)輔助攝像頭(2)、右側(cè)輔助攝像頭(6)和計(jì)算機(jī)，進(jìn)入Step.2；

Step.2，調(diào)整兩臺左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)時(shí)將相機(jī)的景深調(diào)至最小，啟動后，兩臺攝像機(jī)分別從Q235鋼7試件前后兩個(gè)方向開始追蹤監(jiān)測試件在拉伸過程中的裂紋發(fā)展?fàn)顟B(tài)，進(jìn)入Step.3；

Step.3，兩臺輔助左側(cè)輔助攝像頭(2)和右側(cè)輔助攝像頭(6)采集到的圖像信息傳送至計(jì)算機(jī)，進(jìn)入Step.4；

Step.4，基于圖像數(shù)據(jù)，由圖像處理單元判斷此數(shù)據(jù)是否為裂紋，若判斷為是，進(jìn)入Step.5；若判斷為否，則進(jìn)入Step.1；

Step.5，計(jì)算機(jī)甄別裂紋位置信息，并對其進(jìn)行編碼，進(jìn)入Step.6；

Step.6，計(jì)算機(jī)通過跨攝像機(jī)軌跡預(yù)測網(wǎng)絡(luò)給主電機(jī)傳遞主攝像頭(1)需要移動的距離和方向信息，進(jìn)入Step.7；

Step.7，輔助電機(jī)(4)驅(qū)動主攝像頭(1)從X、Y、Z三個(gè)方向上移動至計(jì)算機(jī)要求的位置，進(jìn)入Step.8；

Step.8，主攝像頭(1)通過運(yùn)動云臺精確調(diào)整攝像頭方向，自動識別最佳視野，進(jìn)入Step.9；

Step.9，計(jì)算機(jī)發(fā)出攝像指令，主攝像頭(1)拍攝Q235鋼試件6裂紋動態(tài)擴(kuò)展圖像，進(jìn)入Step.10；

Step.10，基于圖像處理單元判斷試件模型(7)是否已經(jīng)斷裂，若判斷為是，進(jìn)入Step.11,若判斷為否，則進(jìn)入Step.8；

Step.11，系統(tǒng)進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。