[發(fā)明專利]一種力學試驗中裂紋擴展過程的原位動態(tài)攝像設備

在審

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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（設計）人: 鐘黎聲;余彧童;朱建雷;白海強;鄧超;鄔東姊
• 申請（專利權）人: 西安理工大學;咸陽職業(yè)技術學院
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

本發(fā)明公開了一種力學試驗中裂紋擴展過程的原位動態(tài)攝像設備，包括主攝像頭、左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭，所述主攝像頭的頂部設置有右側電機，所述主攝像頭的兩端對稱分別設置有左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭，所述左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭的頂端分別設置有左側電機和右側電機，所述主攝像頭的下端設置有工作臺，且所述工作臺的中心端設置有試件模型，且所述試件模型設置在所述主攝像頭的正下端，該裝置通過自動化位置調(diào)節(jié)和實時采集功能，實現(xiàn)裂紋擴展過程的實時監(jiān)測和自動化采集。

技術領域

本發(fā)明涉及原位動態(tài)攝像技術領域，具體為一種力學試驗中裂紋擴展過程的原位動態(tài)攝像設備。

背景技術

金屬結構在承受一定量的載荷時,由于應力產(chǎn)生裂紋及最終導致的斷裂是其材料失效的主要形式之一。因此，研究裂紋的動態(tài)擴展過程對于材料力學性能的研究有著至關重要的作用。尤其是對復合材料來說，研究裂紋在不同異質(zhì)界面之間的動態(tài)擴展行為，對材料性能影響因素、性能的評判與調(diào)控的研究都有著重要意義。

在傳統(tǒng)生產(chǎn)和研究過程中，材料裂紋的觀察及分析手段主要包括表面裂紋無損檢測(熒光磁粉探傷法、超聲波探傷法等)和斷裂后裂紋形貌和斷口觀察。以上均為事后的靜態(tài)觀察、分析，不能對裂紋的擴展過程做到實時記錄。而專利號CN111179243A的發(fā)明專利提出了一種基于計算機視覺的小尺寸芯片裂紋檢測方法及系統(tǒng)，此發(fā)明是利用像素跟蹤法判斷裂紋區(qū)域，通過缺陷區(qū)域的面積、重心、長軸及灰度值判斷區(qū)域部位是否為裂紋，無需將待測圖像與標準圖像進行比對矯正，簡化了計算過程和計算量，但僅僅停留在了利用視覺識別系統(tǒng)檢測裂紋的層面上，不具備實時監(jiān)測裂紋擴展情況的性能。此外，專利號CN102692347A的發(fā)明專利公開了一種疲勞裂紋擴展試驗攝像頭自動調(diào)整采集的裝置及方法，通過監(jiān)控側控制單元獲得疲勞裂紋的相關信息，此發(fā)明旨在通過機器視覺采集數(shù)據(jù)進行裂紋判斷，得到預設值后通過閉環(huán)設置終止疲勞試驗得到疲勞裂紋長度及循環(huán)次數(shù)，并未對裂紋產(chǎn)生的過程加以記錄，不能實現(xiàn)裂紋擴展的原位動態(tài)觀察。

然而，無論是傳統(tǒng)手段，還是相應的自動采集裝置，它們都無法實現(xiàn)對裂紋擴展過程進行追蹤、記錄。例如，在拉伸試驗過程中，在拉應力作用下斷裂位置具有隨機性，以及裂紋位置隨著形變過程而發(fā)生偏移，在較大放大倍數(shù)下，觀察位置易偏出觀察視場，因此，之前的測試觀察手段在原位動態(tài)觀察中嚴重受限。因此我們對此做出改進，提出一種力學試驗中裂紋擴展過程的原位動態(tài)攝像設備。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案：

本發(fā)明一種力學試驗中裂紋擴展過程的原位動態(tài)攝像設備，包括主攝像頭、左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭，所述主攝像頭的頂部設置有右側電機，所述主攝像頭的兩端對稱分別設置有左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭，所述左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭的頂端分別設置有左側電機和右側電機，所述主攝像頭的下端設置有工作臺，且所述工作臺的中心端設置有試件模型，且所述試件模型設置在所述主攝像頭的正下端。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭的分辨率為2448×2048pixel，幀頻7.5～9fps，且所述左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭的一側設有計算機，且所述左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭通過數(shù)據(jù)傳輸線與計算機電性連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述主攝像頭的型號為PhantomVEO-E310L的高速攝像機，像素達20μm，所述主攝像頭的一側設有照明光源，所述照明光源為額定功率1W、額定電壓為12V的ZYG-L627型暖白色LED光源，且所述照明光源的一側連接有聚光燈支架。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述主攝像頭、左側輔助攝像頭和右側輔助攝像頭的內(nèi)部設有自動調(diào)控系統(tǒng)，所述自動調(diào)控系統(tǒng)包括計算機、圖像處理單元、運動云臺和運動控制模組。