[發明專利]基于二維數字圖像相關法的橡膠應變矯正方法和測量裝置

在審

• 申請號: 202210743822.3
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115046857A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 姚寅;楊中周;張博;彭志龍;陳少華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06;G01B11/16;G06T7/00;G06T7/80
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種基于二維數字圖像相關法的橡膠應變矯正方法，其特征在于：包括以下步驟：

在橡膠試件(1)標距區的正表面劃分出測量區，測量區兩側為矯正區；在矯正區通過潤滑脂粘附2n個薄片(2)，n為正整數，薄片位置關于測量區對稱；所述薄片的硬度高于橡膠試件，且所述潤滑脂選擇為在拉伸過程中使得薄片(2)可與橡膠試件(1)表面產生相對滑動；在標距區的側表面對應薄片的位置粘貼擋片(3)；測量區和薄片(2)上均制備有散斑圖案；

拉伸機夾持橡膠試件(1)，并完成拉伸實驗，在實驗過程中，記錄橡膠試件(1)在加載下的變形圖像，利用數字圖像相關法得到測量區、2個矯正區的應變數據，利用矯正區的應變數據對測量區的應變數據進行矯正，獲得橡膠試件變形過程中的應變值。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括：在拉伸橡膠試件(1)前，利用張正友標定法獲得相機內參矩陣以及徑向畸變系數：

實驗過程中記錄橡膠試件(1)的變形圖像后，利用獲得的相機內參矩陣以及徑向畸變系數，對變形圖像進行畸變矯正。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用矯正區的應變數據對測量區的應變數據進行矯正為：用測量區的應變數據減去所有薄片(2)應變數據的均值。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述測量區和所述薄片(2)上散斑圖案的制備方式為：所述薄片(2)采用啞光硬片，將薄片(2)粘附在測量區兩側，在薄片(2)啞光面和測量區涂覆硅油，然后均勻撒上黑色粉末，形成散斑圖案。

5.如權利要求1-4任意一項所述的方法，其特征在于，所述薄片(2)靠近擋片(3)的一側與擋片(3)所在平面留有一定間隙；所述擋片(3)靠近薄片(2)的一側超過薄片(2)所在平面一段距離；所述擋片(3)在試件拉伸過程中可限制薄片(2)的面內旋轉。

6.一種基于二維數字圖像相關法的橡膠應變測量裝置，其特征在于，該裝置包括橡膠試件(1)、2個薄片(2)、2個擋片(3)、相機(4)和處理模塊(5)；

橡膠試件(1)標距區的正表面劃分出測量區，測量區兩側為矯正區；

2個薄片(2)通過潤滑脂粘附于所述矯正區；薄片位置關于測量區對稱；所述薄片的硬度高于橡膠試件，且所述潤滑脂選擇為在拉伸過程中使得薄片(2)可與橡膠試件(1)表面產生相對滑動；擋片(3)貼附于標距區的側表面，位置于薄片(2)相對應；測量區和薄片(2)上均制備有散斑圖案；

所述相機，用于在拉伸機夾持橡膠試件(1)進行拉伸實驗的過程中記錄橡膠試件(1)在加載下的變形圖像，發送給處理模塊；

所述處理模塊，用于根據所述變形圖像，利用數字圖像相關法得到測量區、2個薄片的應變數據，用測量區的應變數據減去2個薄片(2)應變數據的均值，獲得矯正后的橡膠試件應變值。

7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述薄片(2)采用啞光硬片，將薄片(2)粘附在測量區兩側后，在薄片(2)啞光面和測量區涂覆硅油，然后均勻撒上黑色粉末，獲得所述散斑圖案。

8.如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述薄片(2)靠近擋片(3)的一側與擋片(3)所在平面留有一定間隙；所述擋片(3)靠近薄片(2)的一側超過薄片(2)所在平面一段距離；所述擋片(3)在試件拉伸過程中可限制薄片(2)的面內旋轉。

9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述擋片(3)采用與薄片(2)相同的材質和結構。

10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述薄片厚度小于0.5mm；薄片的彈性模量為E_sheet≥1GPa；潤滑脂稠度等級大于等于2的呈現固體或半固體狀的潤滑脂。