专利名称：用于试验机的测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种试验机的测量装置及测量方法。
背景技术：
目前，.按《GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》和《GB/T 7314-2005金属材 料室温压縮试验方法》生产、销售和使用的试验机，试样原始横截面积的测定采用的是传统 的机械式测量或电子式自动测量系统，这两种测量方式都属于接触式测量；试样变形测量一 般采用引伸计测量，引伸计也有机械式和电子式两种，这两种测量方式也都属于接触式测量。， 在现有的试验机中是独立存在，各自测量的。而对于小尺寸试样和变形测量，测量精度都是 微米级，属于精密测量，因此两套测量系统的加工、制造和调试都很复杂；用户使用时要标 定，引伸计还需要专门的标定器；g、之制造和使用都很繁琐。而两套测量系统各自独立，又 增加了试验机的制造成本、体积，影响了设备的可靠性和使用寿命等。
发明内容
本发明的目的是为克服上述^有技术的不足，提供一种用于试验机的测量装置及测量方 法，其是一种全新的非接触式测量装置及测量方法，既可以满足微米级精密测量的需要，符 合上述两种国家标准规定的要求，又能将试样原始横截面积测定和变形测量这两套测量系统 合二为一。既降低了测量系统的生产和调试难度，又方便用户使用，同时降低了设备的成本。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案 一种用于验试验机的测量装置，其包括数 据采集系统和数据处理系统，数据采集系统与数据处理系统通过导线连接，数据采集系统包 括拍照设备和标准块规，其中，拍照设备A安装在试验机的一个立柱上；拍照设备B安装在 支撑架上，支撑架固定在试验机上，标准块规通过支架安装在试验机的另一个立柱上，标准 块规的一个计量基准面正对着拍照设备A，与前述计量基准面垂直的另一个计量基准面正对 着拍照设备B。
所述拍照设备A和拍照设备B成90度角布置。
所述标准块规安装在试验机的固定夹头上。
所述标准块规和试样的标距在拍照设备A和拍照设备B的视角范围内，由拍照设备A和 拍照设备B所拍出的每一张照片中都完成包含标准块规的一个计量基准面和试样的标距。 所述拍照设备为照相机。 所述数据处理系统为计算机。
一种利用用于试验机的测量装置的测量方法，包括试样原始横截面积的测量和变形测量，测量方法如下
A. 原始横截面积的测量
1) .将拍照设备A、拍照设备B、标准块规和计算机设置好；
2) .将试样夹持好，并使其标距处于拍照设备A和拍照设备B的视角范围内；
3) .拍照设备A、拍照设备B将试样和标准块规一起拍照，随后将照片传输到计算机；
4) .由计算机对输入数据进行处理，并计算出按国家标准中要求的试样原始横截面积，并 存储以备用；
B. 变形测量
1) .将拍照设备A、拍照设备B、标准块规和计算机设置好；
2) .试验机开始工作，试样被拉伸或压缩时，拍照设备B按照事先设定的采样间隔，将试 样和标准块规一起拍照，并随时将照片传输到计算机；
3) .由计算机对输入数据进行处理，并计算出按国家标准中要求的形变量，并存储以备用。 所述A中步骤4)和B中步骤3)中的由计算机对输入数据进行处理包括以下步骤
1) .分辨照片中标准块规和试样的轮廓；
2) .确定照片中的试样的标距和测量点及标准块规的测量点；
3) .计算照片中试样的测量点间的距离及标准块规的测量点间的距离； '4).根据标准块规的物理尺寸，计算所要测量的试样上的尺寸；
5) .绘制试验报告所需的图、表；
6) .显示、打印试验报告。
本发明在整个工作过程中，试样和标准块规一直处于同一张照片中，对照片进行相同比 例识别和测量，二者具有相同的精度等级。标准块规的物理测量精度可以达到微米级甚至更 精密，因此本发明的测量精度可以满足上述两种国家标准中规定的试样原始横截面积测定和 变形测量的精度的要求。
本发明既可以单独用于上述两种国家标准中规定的试样原始横截面积的测量和试样被拉 伸或压縮时位移形变的测量，也可以同时用于这两种测量中。
本发明的原理简单，配套硬件少。所使用的拍照设备、标准块规和计算机都是市场上可 以购买到的商品，有较高的性价比和可靠性，有效地解决了接触式测量设备设计复杂、制造 难度高、安装调试不容易、用户标定不方便、售后服务难保证的缺点。可以减少制造商设计、 制造时间，縮短交货周期，提升产品利润和经济效益。
本发明可以使试验机的外形尺寸大为减少，降低了制造商的材料消耗和加工成本，有利 于节能减排。
图1是本发明的数据采集系统组成示意图。图2是本发明的工作原理图。 图3为计算机数据处理流程图。
其中1、立柱，2、移动夹头，3、拍照设备A， 4、支架，5、标准块规，6、试样，7、 固定夹头，8、拍照设备B， 9、支撑架，10、计算机。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1中，本发明由数据采集系统和数据处理系统两部分组成。数据采集系统与数据处理 系统通过导线连接，数据处理系统为计算机10。数据采集系统由拍照设备A3、拍照设备B8 和标准块规5组成。拍照设备A3安装在试验机的一个立柱1上；拍照设备B8安装在支撑架 9上，支撑架9固定在试验机上。拍照设备A3和拍照设备B8成90度角布置。标准块规5 通过支架4安装在试验机的另一个立柱1上(标准块规5也可以直接安装在固定夹头7上)， 标准块规5的一个计量基准面正对着拍照设备A3,与其垂直的另一个计量基准面正对着拍照 设备B8。标准块规5和试样6的标距在拍照设备A3和拍照设备B3的视角范围内，由拍照 设备A3和拍照设备B8所拍出的每一张照片中都完成包含标准块规5的一个计量基准面和试 样6的标距。
按《GB/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》和《GB/T 7314-2005金属材料室温 压縮试验方法》两种国家标准要求的试样原始横截面积的测定既可以在试样'6装夹在固定夹 头7和移动夹头2之前测量，也可以在试样6装夹在固定夹头7和移动夹头2之后测量，选 择的依据是试样6的标距能否处于拍照设备A3的视角范围内。
当试样6被夹持，其标距处于拍照设备A3和拍照设备B 8的视角范围内时，拍照设备A 3、拍照设备B 8将试样6和标准块规5—起拍照，随后将照片传输到计算机10，如图2所 示，由计算机10进行数据处理。按照图3的处理流程，计算出按《GB/T228-2002金属材料 室温拉伸试验方法》和《GB/T 7314-2005金属材料室温压縮试验方法》两种国家标准中要 求的试样原始横截面积，并存储以备用。具体描述如下
原始横截面积的测量
1) .将拍照设备A3、拍照设备B8、标准块规5和计算机10设置好；
2) .将试样6夹持好，并使其标距处于拍照设备A3和拍照设备B8的视角范围内；
3) .拍照设备A3、拍照设备B8将试样6和标准块规5—起拍照，随后将照片传输到计算 机10;
4) .由计算机IO对输入数据进行处理，并计算出按国家标准中要求的试样原始横截面积， 并存储以备用；
所述步骤4)中的由计算机对输入数据进行处理包括以下步骤 l).分辨照片中标准块规5和试样6的轮廓；2) .确定照片中的试样6的标距和测量点及标准块规5的测量点；
3) .计算照片中试样6的测量点间的距离及标准块规5的测量点间的距离；
4) .根据标准块规5的物理尺寸，计算所要测量的试样6上的尺寸；
5) .绘制试验报告所需的图、表；
6) .显示、打印试验报告。
当试验机开始工作，试样6被拉伸或压縮时，拍照设备B 8按照事先设定的采样间隔， 将试样6和标准块规5—起拍照，并随时将照片传输到计算机10，如图2所示，由计算机IO 进行数据处理。按照图3的处理流程，计算出按《GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方 法》和《GB/T 7314-2005金属材料室温压縮试验方法》两种国家标准中要求的形变量，并 存储以备用。具体描述如下
变形测量
1) .将拍照设备A3、拍照设备B8、标准块规5和计算机10设置好；
2) .试验机开始工作，试样6被拉伸或压缩时，拍照设备B按照事先设定的采样间隔，将 试样6和标准块规5 —起拍照，并随时将照片传输到计算机10;
3) .由计算机10对输入数据进行处理，并计算出按国家标准中要求的形变量，并存储以备用。
所述步骤3)中的由计算机对输入数据进行处理包括以下步骤
1) .分辨照片中标准块规5和试样6的轮廓；
2) .确定照片中的试样6的标距和测量点及标准块规5的测量点；
3) .计算照片中试样6的测量点间的距离及标准块规5的测量点间的距离；
4) .根据标准块规5的物理尺寸，计算所要测量的试样6上的尺寸；
5) .绘制试验报告所需的图、表；
6) .显示、打印试验报告。
当试验完成后，计算机IO按照上述两种国家标准中试验报告的要求计算出需要的数据，
绘制要求的图形和表格，在显示器上显示出试验结果并按要求打印出试验报告。
权利要求
1. 一种用于试验机的测量装置，其特征在于其包括数据采集系统和数据处理系统，数据采集系统与数据处理系统通过导线连接，数据采集系统包括拍照设备和标准块规，其中，拍照设备A安装在试验机的一个立柱上；拍照设备B安装在支撑架上，支撑架固定在试验机上，标准块规通过支架安装在试验机的另一个立柱上，标准块规的一个计量基准面正对着拍照设备A，与前述计量基准面垂直的另一个计量基准面正对着拍照设备B。
2. 根据权利要求1所述的用于试验机的测量装置，其特征在于所述拍照设备A和拍照设备B成90度角布置。
3. 根据权利要求1所述的用于试验机的测量装置，其特征在于所述标准块规安装在试验机的固定夹头上。
4. 根据权利要求1或3所述的用于试验机的测量装置，其特征在于所述标准块规和试样的标距在拍照设备A和拍照设备B的视角范围内，由拍照设备A和拍照设备B所拍出的 每一张照片中都完成包含标准块规的 一个计量基准面和试样的标距。
5. 根据权利要求1所述的用于试验机的测量装置，其特征在于所述拍照设备为照相机。
6. 根据权利要求1所述的用于试验机的测量装置，其特征在于所述数据处理系统为计算机。
7. —种利用用于试验机的测量装置的测量方法，其特征在于包括试样原始横截面积的 测量和变形测量，测量方法如下A. 原始横截面积的测量1) .将拍照设备A、拍照设备B、标准块规和计算机设置好；2) .将试样夹持好，并使其标距处于拍照设备A和拍照设备B的视角范围内；3) .拍照设备A、拍照设备B将试样和标准块规一起拍照，随后将照片传输到计算机；4) .由计算机对输入数据进行处理，并计算出按国家标准中要求的试样原始横截面积，并 存储以备用；B. 变形测量1) .将拍照设备A、拍照设备B、标准块规和计算机设置好；2) ..试验机开始工作时，试样被拉伸或压縮时，拍照设备B按照事先设定的采样间隔， 将试样和标准块规一起拍照，并随时将照片传输到计算机；3) .由计算机对输入数据进行处理，并计算出按国家标准中要求的形变量，并存储以备用。
8. 根据权利要求7所述的利用用于试验机的测量装置的测量方法，其特征在于所述A 中步骤4)和B中步骤3)中的由计算机对输入数据进行处理包括以下步骤1) .分辨照片中标准块规和试样的轮廓；2) .确定照片中的试样的标距和测量点及标准块规的测量点；3) .计算照片中试样的测量点间的距离及标准块规的测量点间的距离;4) .根据标准块规的物理尺寸，计算所要测量的试样上的尺寸；5) .绘制试验报告所需的图、表；6) .显示、打印试验报告。
全文摘要
本发明涉及一种用于试验机的测量装置，其包括数据采集系统和数据处理系统，数据采集系统与数据处理系统通过导线连接，数据采集系统包括拍照设备和标准块规，其中，拍照设备A安装在试验机的一个立柱上；拍照设备B安装在支撑架上，支撑架固定在试验机上，标准块规通过支架安装在试验机的另一个立柱上，标准块规的一个计量基准面正对着拍照设备A，与前述计量基准面垂直的另一个计量基准面正对着拍照设备B。同时本发明公开了利用上述装置的测量方法。本发明既可以单独用于试样原始横截面积的测量和变形测量，也可以同时用于这两种测量中。本发明的原理简单，配套硬件少，使试验机的外形尺寸大为减少，降低了材料消耗和加工成本。
文档编号G01B11/28GK101476884SQ200910013840
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者侯宪伦, 刘广亮, 东 张, 葛兆斌 申请人:山东省科学院自动化研究所