一种板料成型极限曲线的视觉测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种板料成型极限曲线的视觉测量装置，由散斑动态应变测量系统和杯突成型试验机组成，其中，散斑动态应变测量系统包括双目立体测量头(1)；杯突成型试验机包括测量头支架(2)、整体式机架(3)、杯突成形冲压装置(4)以及内置的冲压机。该视觉测量装置可进行高精度测量，得到高精度的材料数据，并且可以快速得到测量结果，成本低廉。
【专利说明】一种板料成型极限曲线的视觉测量装置
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种板料成形极限曲线的视觉测量装置。
【背景技术】
[0002]成形极限曲线(FormingLimit Curve, FLC),又称成形极限图(Forming LimitDiagram, FLD),用于确定指定的材料在受到拉伸、胀形或拉伸胀形结合时能够达到的变形程度。板料成形极限曲线FLC是板料成形的重要指标数据，传统测量装置获取FLC极其麻烦，如在板料腐蚀网格，成形后多采用工具显微镜进行测量。
[0003]传统方法的缺点包括:(I)应定位各种应变发生的曲线，但是这将花费大量的时间(每个宽度都要做大量的试验)；(2)断裂后曲线需要更改；(3)仿真中需要补偿两条曲线的差别，而且要给一定的余量；(4) 一些材料需要比平时更小的网格。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种高效率、高精度的板料成形极限曲线的视觉测量装置。
[0005]为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种板料成型极限曲线的视觉测量装置，由散斑动态应变测量系统和杯突成型试验机组成，其中，
[0007]散斑动态应变测量系统包括双目立体测量头；
[0008]杯突成型试验机包括测量头支架、整体式机架、杯突成形冲压装置以及内置的冲压机；
[0009]其中，所述测量头支架与双目立体测量头连接，用于支撑双目立体测量头；
[0010]所述杯突成型冲压装置包括上盖、下盖、凹模、凸模、压边圈、冲头、两个曲柄、两个气筒导杆和两个固定块，其中，下盖由多个内六角螺钉固定在整体式机架上，凸模安装在下盖的内部，可上下移动，冲头位于凹模中间，上盖关闭时通过U型滑槽与下盖配合形成转动畐IJ，可以相对转动，凸模和压边圈紧固在上盖中间，两个曲柄和两个气筒导杆构成的两组曲柄-气筒导杆装置对称地分布在上盖两侧，其中，每个曲柄的一端与上盖的侧边通过螺栓连接，另一端连接一个气筒导杆，两个气筒导杆通过铰链分别与整体式机架连接，在每个曲柄的拐角处，各通过螺栓连接一个固定块的一端，两个固定块的另一端与上盖的转动轴铰接，当打开上盖时，上盖绕其转动轴转动，并通过曲柄带动气筒导杆伸缩和转动。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0012](I)可进行高精度测量，得到高精度的材料数据；
[0013](2)快速得到测量结果、成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]参照下面的说明，结合附图，可以对本发明有最佳的理解。在附图中，相同的部分可由相同的标号表不。
[0015]图1是本发明的整体结构图；
[0016]图2是本发明的杯突成型试验机结构图；
[0017]图3是本发明的杯突成型冲压装置结构图；
[0018]图4是按照国标剪切成标准尺寸和几何形状的金属材料薄板试样示意图；
[0019]图5是散斑动态应变测量系统的八步标定法。
[0020]图中各附图标记的含义为:
[0021]①一双目测量头，②一测量头支架，③一机架，④一冲压装置，⑤一控制面板，⑥一显示屏，注释:⑦一凹模，⑧一压边圈，⑨一下盖，⑩一冲头，?一凸模，?—上盖，?一把手，?一固定块?一曲柄，⑩一气筒导杆
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的适用范围。
[0023]如图1所示，本发明为一种板料成型极限曲线的视觉测量装置，由散斑动态应变测量系统和杯突成型试验机组成，其中，散斑动态应变测量系统包括双目立体测量头I ;杯突成型试验机包括测量头支架2、整体式机架3、杯突成形冲压装置4以及内置的冲压机(未示出)。
[0024]在一个特定实施例中，散斑动态应变测量系统可以采用由西安交通大学自主研发的XJTUDIC系统。该系统的技术原理采用三维数字图像相关法DIC，测量幅面为几毫米?几十米，应变测量范围达0.01 %?500%，测量频率为IHz?50000Hz，可用于各种材料的力学性能测试和数值模拟分析。
[0025]所述双目立体测量头I包括2个LED光源、2个CXD相机、2套相机调节部件、I套可伸缩式横梁调节部件以及I个云台。
[0026]测量头支架2与双目立体测量头I连接，用于支撑双目立体测量头I。其中，测量头支架2由套筒上的内六角螺钉紧固于整体式机架3。
[0027]如图1、2所示，杯突成型试验机包括测量头支架2、整体式机架3、杯突成型冲压装置4以及内置的冲压机(未示出)。
[0028]优选地，杯突成型试验机还包括操作面板5和控制显示屏6。其中，操作面板5安装在整体式机架3的侧面，控制显示屏6与套筒相连，通过套筒上的内六角螺钉固定于整体式机架3。
[0029]为保证试样夹紧时受力均匀，杯突夹具压模结构采用了如图3所示的球窝自动调心结构。另外，杯突夹具为敞开式结构，以便于观察板材是否出现裂纹。
[0030]如图3所示，杯突成型冲压装置4包括上盖12、下盖9、凹模7、凸模11、压边圈8、冲头10、曲柄15、气筒导杆16和固定块14。
[0031]其中，下盖9由多个内六角螺钉固定在整体式机架3上，凸模11安装在下盖9的内部，可以上下移动，冲头10位于凹模7中间。优选地，所述多个内六角螺钉的数目为12个。并且，该冲头10优选为球形冲头。上盖12关闭时通过U型滑槽与下盖9配合形成转动副，可以相对转动，凸模11和压边圈8紧固在上盖12中间。两组曲柄-气筒导杆装置对称地分布在上盖两侧，其中，每个曲柄15的一端与上盖12的侧边通过螺栓连接，另一端连接一个气筒导杆16 ;两个气筒导杆通过铰链与整体式机架3连接；在每个曲柄15的拐角处，均通过螺栓连接一个固定块14的一端，两个固定块的另一端与上盖12的转动轴铰接。当打开上盖12时，上盖绕其转动轴转动，并通过曲柄15带动气筒导杆16伸缩和转动。优选地，上盖12的侧边还设置有把手13，用于打开上盖。
[0032]采用本发明的测量装置进行FLC成型极限曲线的测量，可利用以下步骤实现:
[0033]第一步，将金属材料薄板试样按照国标剪切成标准尺寸和几何形状，如图4所示，在试样的测量区域喷涂散斑，涂抹润滑油，打开上盖将试样放在凹模上，关闭上盖，旋转转动副进行卡紧。
[0034]第二步，采用图5所示的八步标定法对双目测量头的双目相机进行标定，确定相机的外部参数(相机镜头距试件距离、两镜头之间距离)、相机的内部参数(有效焦距、光学中心、光圈大小)以及镜头畸变参数(主要是相机夹角偏差)；
[0035]第三步，开启冲压机，设定压头速度和最大压紧力，放下压边圈对试样进行压紧，压头向上运动对试样进行变形加载；
[0036]第四步，在试样冲压过程中，利用计算机控制同步拍摄试样变形加载过程中图像序列，通过散斑的相关计算得到试样在不同时刻的全场应变；
[0037]第五步，双目相机获得的图像数据自动同步导入到散斑动态应变测量系统软件，通过创建平行截线，拟合截线节点数据等步骤求解极限应变，拟合成适当的曲线或构成条带形区域，以建立板料的FLC曲线。
[0038]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种板料成型极限曲线的视觉测量装置，由散斑动态应变测量系统和杯突成型试验机组成，其中， 散斑动态应变测量系统包括双目立体测量头(I)； 杯突成型试验机包括测量头支架(2)、整体式机架(3)、杯突成形冲压装置(4)以及内置的冲压机； 其中，所述测量头支架(2)与双目立体测量头(I)连接，用于支撑双目立体测量头(I); 所述杯突成型冲压装置⑷包括上盖(12)、下盖(9)、凹模(7)、凸模(11)、压边圈⑶、冲头(10)、两个曲柄(15)、两个气筒导杆(16)和两个固定块(14)，其中，下盖(9)由多个内六角螺钉固定在整体式机架(3)上，凸模(11)安装在下盖(9)的内部，可上下移动，冲头(10)位于凹模(7)中间，上盖(12)关闭时通过U型滑槽与下盖(9)配合形成转动副，可以相对转动，凸模(11)和压边圈(8)紧固在上盖(12)中间，两个曲柄(15)和两个气筒导杆(16)构成的两组曲柄-气筒导杆装置对称地分布在上盖两侧，其中，每个曲柄(15)的一端与上盖(12)的侧边通过螺栓连接，另一端连接一个气筒导杆(16)，两个气筒导杆(16)通过铰链分别与整体式机架(3)连接，在每个曲柄(15)的拐角处，各通过螺栓连接一个固定块(14)的一端，两个固定块(14)的另一端与上盖(12)的转动轴铰接，当打开上盖(12)时，上盖绕其转动轴转动，并通过曲柄(15)带动气筒导杆(16)伸缩和转动。
2.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其中，所述双目立体测量头(I)包括2个LED光源、2个CCD相机、2套相机调节部件、I套可伸缩式横梁调节部件以及I个云台。
3.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其中，所述测量头支架(2)由套筒上的内六角螺钉紧固于整体式机架(3)。
4.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其中，优选地，所述杯突成型试验机还包括操作面板(5)和控制显示屏(6)。
5.根据权利要求4所述的视觉测量装置，其中，所述操作面板(5)安装在整体式机架(3)的侧面，控制显示屏(6)与套筒相连，通过套筒上的内六角螺钉固定于整体式机架(3)。
6.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其中，所述冲头(10)为球形冲头。
7.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其中，所述上盖(12)的侧边还设置有把手(13)，用于打开上盖。
【文档编号】G01N3/28GK103969134SQ201310698709
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】梁晋, 魏斌, 张东东, 郭翔, 于淼 申请人:西安交通大学