引伸计及其测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种引伸计及其测量方法。所述引伸计的结构包括：激光系统，用于产生激光照射在试验机台上的测试试样；成像系统，用于采集测试试样的图像；测量系统，用于测试图像采集控制和图像信号处理，得出测量数据，并将数据输出；所述测量系统与激光系统和成像系统相连接。本发明还提供一种引伸计的测量方法，其步骤为：设置试样；调节激光系统；调节成像系统；进行试验；进行测量。本发明的引伸计，采用激光系统与成像系统的统一设计，具有结构紧凑、多功能、精度高、环境适应性好的优点，本发明的测量方法，具有方法简便、测量精确、多功能的优点，能够很容易地实现对试验试样的动态、静态参数的测量，极大地提高了测试的效率。
【专利说明】引伸计及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种关于材料的受力测量装置及其方法，特别涉及一种引伸计及其测
量方法。
【背景技术】
[0002]目前关于材料受力变形的非接触测量，通常采用光学引伸计测量，常用的有激光引伸计和视频引伸计两种。现有激光引伸计为单向一维测量，是通过线激光光源相对于试样进行标记间的线性扫描，对扫描获取的电信号的变化进行处理，得到两标记之间的距离，从而测量得出材料的延伸和应变，其缺点是只能输出数据不能输出图像(片)，测量范围受线光源限制一般不超过130mm的长度。现有的视频引伸计没有将光学照明设计与电信号处理统一设计，需要用户自配照明系统，视频的摄取会受环境光干扰，而在试验机上加光屏蔽设备和光照设备不方便也不现实，因此其获取的视频图像质量不能保证，使用不方便，精度不准，在实际使用中仅只有几微米精度，而且现有视频引伸计没有静态图片手动测量功能，不能解决试样断裂后的断口距离测试(测量断后延伸率)、断口直径测试(测量断面收缩率)等问题。由于上述现有技术存在的缺陷，需要对引伸计的光学系统与电学系统进行改进，使之能够有效拓展其测试功能和提高其测量精度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决现有引伸计技术存在的上述技术缺陷，提供一种将光学系统与电学系统统一设计的引伸计，使得视频的获取不受环境光干扰，通过获取的高质量的视频图像对试样的受力变形进行非接触精密测量，既能够提供精确测量数据，又具有动态、静态多项测量功能，同时提供一种利用光学系统与电学系统统一设计的引伸计的测量方法，以克服现有技术存在的测试方法复杂、精密度不高、测试效率不高的缺陷。
[0004]本发明提供一种引伸计的技术方案，所述引伸计的结构包括:激光系统，所述激光系统用于产生连续激光照射试验机台上的测试试样；成像系统，所述成像系统用于采集测试试样的图像；测量系统，所述测量系统用于测试图像采集控制和图像信号处理，得出测量数据，并将数据输出；所述测量系统与激光系统、成像系统相连接。
[0005]本发明还提供一种引伸计的测量方法，所述方法的步骤为:设置试样:在待测的试样上设置测试标记，并将试样固定在试验机台上；调节激光系统:根据试样的大小选择相应功率的连续激光光源，调节激光光束使其正对照射在试样上，并使测试标记大致位于照射范围的中央位置，调节试样平面与光轴基本垂直；调节成像系统:调节成像镜头，使镜头轴线与激光光源的光轴线基本一致，调节图像传感装置，通过调试得到试样的清晰图像；进行试验:通过试验机台对于试样进行加载试验；进行测量:通过成像系统摄取加载试验中的试样图像，并经图像传感装置传送给测量系统，所述测量系统对于试样图像进行采集，对图像进行处理，得出测量结果数据，并将测量结果数据输出、记录、显示。
[0006]进一步的，可以将测量数据传送给试验机台，对试验机台的加载过程进行闭环控制，试验机台加载过程结束后，转为静态图片测量模式，继续完成试验结果参数测试，包括断后延伸率、断面收缩率的测试。
[0007]本发明的引伸计，采用光学系统与成像系统的统一设计，通过激光系统、成像系统和测量系统的相互配合，以及与试验机台的有机结合，具有结构紧凑、多功能、精度高的优点，本发明所采用的具有连续激光光源的视频引伸计设计，很好地解决了测试精度不高的问题，同时，拓展了引伸计的测试功能，使用本发明的引伸计及其测量方法，能够很方便地进行试样断裂后的断口距离测试(测量断后延伸率)、断口直径测试(测量断面收缩率)等测试，使材料受力测量过程十分便捷，测量精度高，可测量的最大应变范围得到很好的提升，误差小，测量一致性和重复性好，所采用的激光光源的光强远大于环境光强度，基本消除杂光干扰，测试环境适应性得到极大提高，能够在恶劣的环境下测量，很好的克服了现有技术的缺陷，具有高效、简便、灵活、精准的多功能测试的特点。
[0008]【专利附图】
【附图说明】
图1本发明实施例一的引伸计的示意图；
图2本发明实施例二的引伸计结构示意图；
图3是本发明的测量系统的动态测量的工作原理示意图。
[0009]附图标记:
I激光系统11激光光源装置12棱镜组 2成像系统21成像装置22传感装置
3测量系统31测试图像采集控制装置32图像信号处理装置33数据输出装置 4试验机台41试验机台接口 5试样 51a、51b测试标记。
【具体实施方式】
[0010]实施例一
图1是本发明的引伸计的示意图，结合图1对于本发明的引伸计的结构进行说明。
[0011]如图1所示的引伸计，包括:激光系统1，所述激光系统I用于产生激光照射在试验机台的测试试样5上；成像系统2，所述成像系统2用于摄取测试试样5的图像；测量系统3，所述测量系统3用于测试图像采集控制和图像信号处理，得出测量数据，并将数据输出；所述测量系统3与所述激光系统I和所述成像系统2相连接。在对试样进行试验时，所述测量系统3通过试验机台接口 41与试验机台4相连接。
[0012]在本发明的引伸计中，所述激光系统I包括激光光源装置，所述激光光源为连续激光光源，连续激光光源可选取多种类型，如固体激光源、半导体激光源、气体激光源和液体激光源。
[0013]在所述成像系统2中，成像系统2包括成像装置、传感装置，通过对摄取的图像的帧频率、分辨率、成像范围、亮度进行调节，获取试样5的清晰的数字图像，将其传送到测量系统3中。同时，也可通过测量系统3调整图像选取的范围、曝光时间、对比度，以提高图像采样频率(即帧频)和图像质量。通常情况下，通过选择小的感兴趣的扫描范围可以提高帧频。所述激光系统I与所述成像系统2是紧凑相邻设置，使得激光光源照射方向与成像装置的方向基本一致。[0014]在所述测量系统3中，包括测试图像采集控制装置、图像信号处理装置、数据输出装置，所述测量系统3对于通过成像系统获取的图像进行采集和实时处理，得出测试结果，最后将测试结果的数据记录、显示或输出，在对试样进行试验时，所述测量系统3通过试验机台接口 41输出给试验机台4。
[0015]所述测量系统3通过所述试验机台接口 41与试验机台4相连接,所述试验机台41可通过试验机台接口 41接收测量系统3的测量数据信号，用于控制试验机台4的工作；所述引伸计的测量系统3还可以与计算机平台6相连接，将测量结果数据输出給计算机平台，通过计算机平台对测量进行操作；所述引伸计的测量系统3也可以与显示装置、存储装置、打印装置相连接，将测量系统3的测试结果数据输出给显示装置、存储装置或打印装置，对于测量结果进行显示、保存和打印。
[0016]实施例二
附图2是关于本实施例的引伸计的结构示意图，结合附图1、附图2对于本发明的引伸计的结构及其测量方法做进一步描述。如图1所示，在所述的引伸计中，包含有激光系统1、成像系统2、测量系统3，在使用过程中，所述测量系统3通过试验机台接口 41与试验机台4相连接，所述引伸计的测试系统可以与计算机平台6相连接。
[0017]在本发明的图2中，图中显示了待测的试样5，试样5上设置有测试标记51a、51b，所述试样5上设置的标记51a、51b为条形标记，所述两条形标记边缘分界明显并且大致平行，同时与试样加载方向垂直；可以根据检测材料的应变范围选择使用不同的标记条，如纸条、不干胶条或使用标记笔进行标记。所述测试标记51a、51b的设置应保持在成像系统成像的范围内，同时拉断后两测试标记也要保持在成像系统成像的范围内。在试样上设置测试标记51a、51b后,将试样5安装在试验机台上,使其位于激光系统I和成像系统2的所正对的方向。
[0018]本发明的激光系统I中，所述激光系统I包括激光光源装置11，所述激光光源装置11选用连续激光光源，为了适应各种不同的试样5的测量要求，可以将所述激光光源装置11的激光光源选择地设置为功率可调的连续激光光源，根据试样5的不同大小，选择不同输出功率的激光光源。为了达到理想的光源效果，所述激光系统I中还包括设置有棱镜组12，对激光光源装置11发出的激光光束进行扩束、整形调整，通过用所述的棱镜组12对激光光束进行整形、扩束，形成一定夹角的锥型光柱，使测试试样5的测试标记51a、51b大致位于激光光束所照射范围的中央位置，调整试样5使其平面与激光光轴基本垂直，使得试样5的平面光强均勻，且光强远大于环境光强，以基本消除杂光干扰。所述激光系统I还可具有调节装置(图中未示出)，用于调节激光光源的输出功率和调节棱镜组12，使激光光源的光轴与成像系统2光轴基本平行。
[0019]在本发明的成像系统2中，所述成像系统2包括成像装置21和与之连接的传感装置22。所述成像装置21包括成像镜头。通过对成像范围、成像镜头的通光孔径、焦距进行调节，获取试样5的清晰图像。为了得到高质量的成像效果，成像镜头可为多个镜头组成的成像镜头组。为了消除杂光干扰对于成像质量的影响，还可以在成像镜头组前设置有偏振片，如采用设置偏振片镜头，将偏振片镜头与成像镜头相套接，通过对于偏振片镜头进行调节，以消除杂光干扰。通过对成像镜头和偏振片进行调节，消除了环境杂光的干扰，对摄取图像的成像范围、亮度、帧频率、分辨率进行调节，实现对于摄取图像的清晰度及动态图像的成像质量的调整，获取得到高品质的图像。成像系统2与激光系统I设置为相邻紧凑设置，尽量使成像系统2的镜头轴线与激光光源的光轴基本相一致。进一步的，所述的成像系统2还可以包括调节装置(图中未示出)，通过所述调节装置实现对成像系统的成像清晰度及动态图像的质量的调整。成像系统2的成像装置21可以选用现有的数码成像装置进行配置，如数码摄像机、数码相机设备，通过对于调节光圈、像素等方式获取试样的高品质清晰图像。所述成像系统2的传感装置22包括CCD图像传感装置，如可选用高灰度分辨率的工业数字CCD传感装置，所述传感装置22与测量系统3通过高速双向数据线相连接，将成像系统2获取的数字化图像信息传送给测量系统3。所述成像系统2还具有存储装置(图中未示出)，传感装置22的工作状态设置参数存储于该存储装置中。通过测量系统3对传感装置22的参数进行调整，如对扫描范围、曝光时间、对比度进行调整，以提高帧频(采样频率)和图像质量。
[0020]本发明的测量系统3中，包括测试图像采集控制装置31、图像信号处理装置32、数据输出装置33，所述图像信号处理装置32与所述测试图像采集控制装置31、数据输出装置33相连接；所述测试图像采集控制装置31其结构包括图像采集卡、存储装置，所述图像信号处理装置32包括存储装置、数据处理器等，所述数据输出装置包括数据输出接口。通过测试图像采集控制装置31对于成像系统2的传感装置22传送的图像进行采样，将图像信息通过图像信号处理装置32进行数据处理，得出测量结果，通过数据输出装置33将测量结果输出。进一步的具体而言，所述测试图像采集控制装置31对于成像系统2获得的图像进行采集并对于图像进行存储，所述图像信号处理装置32的存储装置存储有标定数据库的数据，该数据即是像素距离与物理距离的线性对应关系数据。数据处理器通过检测所采集的试样5图像中的黑白分明的测试标记51a、51b的边缘线的像素数据，根据边缘区域检测的亚像素边缘定位算法，如亚像素插值算法等，计算出两条边缘线之间的亚像素距离，实现对于图像中的测试标记51a、51b间的距离测量，可以由得出的测试标记51a、51b间亚像素距离，根据图像信号处理装置32的存储装置存储的标定数据库的数据(像素距离与物理距离的线性对应关系)换算得出实际的物理距离，还可将测试结果数据通过数据输出装置33输出、记录、显示，并可经试验机台接口 41输出给试验机台。所述测量系统3可与计算机平台6相连接，通过所述数据输出装置33的数据输出接口，可以将取得的试验图像、测试结果通过计算机平台进行显示，也可以通过计算机平台6对于测量系统3的测量和试验机台4的试验进行操作。
[0021]本发明的测量系统3通过试验机台接口 41，与试验机台4相连接。测试时，将做好测试标记的试样5安装在试验机台4上，通过试验机台4的控制装置(图中未示出)对试验机台4的加载工作进行操控，进行对于待测试样的受力加载试验。所述测控装置可与计算机平台6相连接，可以通过计算机平台6输入试验操控条件数据，测控装置接收试验机台4的其他传感器信号及测量系统3的信号输入数据，依据试验方法对试验机台进行操控。
[0022]在本发明引伸计的测量系统3中，对于试样5在加载情况下的动态测量是这样实现的:将成像系统2传送的动态图像通过测量系统3进行实时采集、存储，所述图像存储是以矩阵形式存储每帧各像素点的数字化灰度信号，每帧结束时，基于图像的边缘区域检测的亚像素边缘定位算法，具体的如亚像素插值算法，自动搜索、检测试样上的测试标记51a、51b的边缘线，确定标记51a、51b的坐标，计算出两条边缘线之间的亚像素距离、实际物理距离，通过对实时距离(L)与原始距离(原始标距LO)的比较处理，对试样5的应变((L-LO) /L0)进行动态测试。
[0023]具体测量中，上述测量系统3的数据输出，可以设置两种不同的数据输出:一种是测量到的实际试样的长度L，可以以像素为单位，标定后可以以mm为单位；一种是试样拉伸过程中的形变量，在设置原始标距LO后，输出形变量数据AL=L-1iL测量精度可以通过提高成像系统2的分辨率来提高，所谓提高分辨率是指提高标准单位长度内的像素个数。比如说，在焦距F=29mm的情况下,测量标准距离L=85mm所需要的像素点的个数为368.05个，也就是两个像素点的距离代表85/368.05(mm)。如果通过改变成像系统的聚焦焦距，如使得焦距F=89mm的时候，同样测量标准距离L=85mm所需要的像素点的个数为980.67个，这个时候两个像素点之间的距离代表85/980.67 (mm)。显然，后者精度相对于前者的测量精度有明显的提闻。
[0024]在本实施例中，由于经光学系统扩束整形的半导体激光均匀照射在试样表面，使试样表面光场强度远大于测试现场环境光强以消除杂光干扰，高分辨率的工业CCD面阵列传感器采集反射的激光图像，将图像输入测量系统3中处理后得到需要的实时变形测量数据。
[0025]实施例三
如图3是本发明的测量系统的动态测量的工作原理示意图，结合该示意图，在本实施例中对利用本发明的引伸计进行测试的具体测量方法步骤做进一步的描述。
[0026]在使用所述本发明引伸计的测量中，具有如下步骤:设置试样5:在待测的试样5上设置测试标记51a、51b，并将试样固定在试验机台4上，使所述测试标记51a、51b始终保持在成像装置21的成像范围内；调节激光系统1:根据试样5的大小选择对应功率的激光光源11，调节激光光束，将激光束正对照射在试样5上，使试样5的平面与光轴基本垂直；调节成像系统2:通过调节装置，调节光源光轴线与成像系统2的镜头轴线基本一致，调试得到试样的清晰图像；进行试验:通过试验机台4对于试样进行加载试验，成像系统2摄取加载试验过程的图像；进行测量:测量系统3采集试验过程中获取的试样图像，对图像进行实时处理，给出实时测量数据。测量系统3可以将测量数据传送试验机台4，试验机台4对加载过程进行闭环控制。例如，金属材料拉伸试验，要求试验材料的拉伸应变((L-LO ) /LO )速率要控制到0.00025/S±20%的目标值，试验台4给试验材料试样加载力，同时接收测量系统3传输来的材料应变数据，与控制目标数据对比，增加或减少加载力，循环往复以使材料应变速率达到材料试验标准要求的应变速率。成像系统2、测量系统3对加载过程进行实时地图像摄取和采集测量。试验机台4加载过程结束后，测量系统3转为静态图片测量模式继续完成试验其它结果参数如断后延伸率、断面收缩率的测试。
[0027]在设置安装试样5中，使测试标记5la、5Ib为两个条状标记，大致平行地设置在试样上，应保持测试标记在成像系统2摄像的范围内，同时拉断后两测试标记也要保持在成像系统摄像的范围内。
[0028]在调节激光系统I的步骤中，根据试样选择适当功率的激光光源11，用棱镜组对激光的光束进行整形、扩束，形成一定夹角的锥型光柱，使激光光轴与试样平面基本垂直，调节光源光轴线与成像系统2的镜头光轴线基本平行。
[0029]在调节成像系统2步骤中，通过调节成像镜头组和图像传感器得到试样的清晰图像，根据需要调节成像系统2成像的成像范围、焦距，可以通过对镜头光圈、镜头偏光片、图像传感装置的联调得到试样高质量图像。
[0030]在进行试验中，通过试验机台4的测控装置(图中未示出)对试样5的加载试验进行控制，所述测控装置接收测量系统3测量得出的应变数据，对比应变速率控制，目标控制试验机台4的加载过程，以实现对试样5拉伸应变速率的闭环控制。
[0031]在测量步骤中，通过测量系统3对试样的试验进行静态、动态测量。具体而言，所述静态测量，是通过选择需要测量图片上的两点，经测量系统进行图像数据处理计算得出两点之间的距离，即通过冻结动态图像为单一静态图片，在图片上选择需要测量的任意两点，通过测量系统3对于所述两点进行图像数据处理，计算得出该两点之间的距离，并将测量结果自动输出，通过所述静态测量，实现对试样加载试验完成后的结果参数，如断裂后的断口距离、断口直径进行测量。如图3所示，是本发明的测量系统的动态测量的工作原理示意图，所述动态测量，是对于加载过程中的每一帧图像采集完成后，对该图像的标记带51a，51b之间的距离(L)进行实时测量，与试验刚开始时的原始距离(LO)相比较，转换得出试样的应变((L-LO)/L0)测试数据，即完成一次动态采样、测试，采样频率即为帧频。进一步具体地，引伸计的测量系统3中的测试图像采集控制装置31将成像系统2传送的动态图像进行实时采集、存储，所述图像存储是以矩阵形式存储每帧各像素点的数字化灰度信号，当完成每一帧图像的存储后，图像信号处理装置32对图像进行基本处理，提高图像质量，基于图像的边缘区域检测的亚像素边缘定位算法，如亚像素插值算法，自动搜索、检测试样上的测试标记51a、51b的边缘线，确定标记51a、51b的坐标，计算出两条边缘线之间的亚像素距离，通过标定数据库存有亚像素距离与实际物理距离的线性关系的数据，由试样标记51a、51b间的亚像素距离换算出实际物理距离(L)，与原始距离(LO)相比较，得出试样的应变((L-LO)/LO数据，完成该帧图像的动态测量，所得测量数据可以经数据输出装置33通过数据输出接口输出，测量系统3对获取的每帧图像进行连续处理，实现对测试试样5在加载过程中的应变进行动态测量。对于加载过程中获取的实时图像进行冻结，通过对该幅冻结图像的测量，即可实现对于试验的静态测量。
[0032]例如对钢试样的力学性能测试:通过试验机台接口 41接收测量系统3的应变数据，依据GB/T228.1-2010试验标准，不断调整加载力的大小，进行应变的闭环拉伸控制，闭环控制过程是在一定的采样、控制频率下进行，是动态的。试样拉断后，控制加载过程停止，试样在试验机台台架上静止不动，测量系统3可以转为静态测量模式，测量其他的试验结果参数，如断后延伸率、断面收缩率的测试，所采用的方法是冻结一幅图像，继续测量断后两标记的距离LOd (拉伸前的原始标距为L0)，选择断口的两个测量点，测量系统3自动测量断口距离Ld，依据公式:断后延伸率=(LOd-LO-Ld)/L0，测量系统3自动计算出试样的断后延伸率。对于圆柱形试样，还可以静态测量断口的直径Rd (试验前直径Ro)，依据公式:断面收缩率Z= (Ro2-Rd2)/Ro2 *100%，测量系统3自动计算出断面收缩率。
[0033]使用本发明的引伸计进行测量，具有测量方法简便，功能多、精度高的特点。
[0034]本发明的测量方法，使材料受力测量过程十分便捷，测量精度高，由于现有的电子式引伸计以应变极限2%的应变计为传感器，测量的应变范围小，且标距固定，常规接触式电子引伸计的最大可测量应变范围为5%-100%，本发明的引伸计可将测量范围提高到500%以上，而且没有固定标距限制，在试验过程中标距在图像范围内任意可变，没有线性误差、回程误差、累计误差，不标定也不影响应变测量准确性(应变=(L-LOVLO,由于CXD图像传感器像素是均匀排列，标记的像素距离与实际距离是线性比例关系)，测量一致性、重复性好，激光光强远大于环境光强度，基本消除杂光干扰，能够在恶劣的环境下测量，比如可以通过光学观察窗口测量测高温炉或者高温箱中的试样，对一般金属材料能够在不必卸下试样的情况下方便地的测试断后延伸率、断面收缩率，很好的克服了现有技术的缺陷，具有高效、简便、灵活、精准的多功能测试的特点。
【权利要求】
1.一种引伸计，其特征在于所述引伸计包括: 激光系统，所述激光系统用于产生连续激光照射试验机台上的测试试样； 成像系统，所述成像系统用于采集测试试样的图像； 测量系统，所述测量系统用于测试图像采集控制和图像信号处理，得出测量数据，并将数据输出； 所述测量系统与激光系统、成像系统相连接。
2.如权利要求1所述的引伸计，其特征在于 所述激光系统，包括产生连续激光的激光光源装置； 所述成像系统，包括成像装置和传感装置； 所述测量系统，包括测试图像采集控制装置、图像信号处理装置、数据输出装置； 在对试样进行试验时，所述测量系统与试验机台相连接。
3.如权利要求2所述的引伸计，其特征在于: 所述激光系统中，还包括棱镜组，用于对激光光源装置产生的激光束进行整形、扩束；所述成像系统中，所述成像装置包括多个成像镜头组成的成像镜头组，所述传感装置包括CXD图像传感装置； 所述测量系统中，所述测试图像采集控制装置包括图像采集卡和存储装置，所述图像信号处理装置包括数据处理器和存储装置，所述数据输出装置包括数据输出接口 ； 所述成像系统的传感装置与测量系统的测试图像采集控制装置相连接。
4.如权利要求3所述的引伸计，其特征在于: 所述激光系统中，激光光源装置包括功率可调的连续激光光源； 所述成像系统中，成像装置还包括镜头偏振片，所述偏振片与所述成像镜头套接，传感装置为高灰度分辨率的工业数字CCD传感装置，所述成像系统还包括存储装置，用于存储传感装置的工作状态设置参数； 所述成像系统的传感装置与所述测量系统的测试图像采集控制装置通过高速双向数据线相连接，所述测试图像采集控制装置通过高速双向数据线接收传感装置传送的试样数字化图像，并可通过该高速双向数据线对传感装置的工作参数进行调整，以提高帧频和图像质量； 所述测量系统的数据输出接口可经试验机台接口与试验机台相连接，将测试结果数据输出给试验机台，用于试验机台对加载过程的闭环控制。
5.如权利要求1-4之一所述的引伸计，其特征在于: 所述激光系统还包括调节装置，用于对激光光源输出功率和激光光束的调节； 所述成像系统还包括调节装置，用于对成像清晰度及动态图像质量的调节； 所述的激光系统与所述成像系统是紧凑相邻设置，使得激光光源的光轴与成像装置的镜头轴线基本相一致。
6.如权利要求1-5之一所述的引伸计，其特征在于: 所述激光系统的激光光源为连续激光光源，可为固体激光源、半导体激光源、气体激光源或液体激光源； 所述成像系统的成像 装置为数码成像装置，可为数码摄像机或数码相机设备； 所述测量系统将测试结果数据通过数据输出装置输出、记录、显示；所述测量系统可以与试验机台相连接； 所述测量系统可以与计算机平台相连接； 所述测量系统可以与存储装置、显示装置、打印装置相连接。
7.一种引伸计的测量方法，其特征在于所述测量方法具有如下步骤: 设置试样:在待测的试样上设置测试标记，并将试样固定在试验机台上； 调节激光系统:根据试样的大小选择相应功率的连续激光光源，调节激光光束使其正对照射在试样上，并使测试标记大致位于照射范围的中央位置，调节试样平面与光轴基本垂直； 调节成像系统:调节成像镜头，使镜头轴线与激光光源的光轴线基本一致，调节图像传感装置，通过调试得到试样的清晰图像； 进行试验:通过试验机台对于试样进行加载试验； 进行测量:通过成像系统摄取加载试验中的试样图像，并经图像传感装置传送给测量系统，所述测量系统对于试样图像进行采集，对图像进行处理，得出测量结果数据，并将测量结果数据输出、记录、显示。
8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于: 在进行测量步骤中，可以将测量数据传送给试验机台，对试验机台的加载过程进行闭环控制，试验机台加载过程结束后，转为静态图片测量模式，继续完成试验结果参数测试，包括断后延伸率、断面收缩率的测试。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于: 在所述安装试样步骤中:所述测试标记为两个边缘分界明显的条状标记，大致平行地、与试样加载方向垂直的设置在试样上，使其保持在成像系统的成像范围内； 在所述调节光源步骤中:用棱镜组对激光的光束进行整形、扩束，形成一定夹角的锥型光柱，调节光源光轴线与成像系统的镜头轴线基本平行； 在所述调节成像系统步骤中:通过调节成像镜头、偏振片和图像传感装置得到试样的清晰数字图像； 在所述进行试验步骤中:通过试验机台的测控装置对试样的加载试验进行控制； 在所述进行测量步骤中:通过所述测量系统的测试图像采集控制装置对成像系统的传感装置传送的试样数字化图像进行采集并存储，所述测试图像采集控制装置还可对传感装置的工作参数进行调整，以提高帧频和图像质量，测量系统的图像信号处理装置对图像进行处理，得出测试标记两条边缘线之间的亚像素距离，换算出实际的物理距离，得出测试结果数据。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于: 在调节成像系统步骤中，所述调试是对摄取图像的成像范围、亮度、帧频率、分辨率进行调节；` 在所述进行测量步骤中，对于试样的动态测量的步骤为:通过对于加载过程中的摄取的每一帧图像进行采集，对采集的该图像进行实时处理，得出该图像中试样的实时测试数据，与原始数据相比较，得出其应变数据，以此方式对采集获取的每一帧图像进行连续处理，实现对于测试试样在加载过程中的动态测量；对于试样的静态测量的步骤为:通过冻结成像系统摄取的试验机台加载中的动态图像为单一静态图像，在图像上选择需要测量的任意两点并进行图像数据处理，得出该两点之间的亚像素距离，换算得出该两点之间的物理距离，完成静态测量。
11.如权利要求10所述的测量方法，其特征在于: 在所述动态测量步骤中:通过图像采集卡对加载过程的动态图像进行图像采集，并对采集的图像以矩阵形式存储每帧各像素点的数字化灰度信号，图像进行提高图像质量的基本处理，基于图像的边缘区域检测的亚像素边缘定位算法，搜索、检测试样上的测试标记的边缘线，确定其坐标，计算出两条边缘线之间的亚像素距离，通过标定数据库换算出实际物理距离； 所述静态测量的步骤中:试样拉断后，控制加载过程停止，冻结一幅图像，继续测量断后两标记的距离LOd，选择断口的两个测量点测量断口距离Ld，结合拉伸前的原始标距L0，测量计算出试样的断后延伸率(LOd-LO-Ld) /LO的数据，还可测量计算试样的断面收缩率。
12.如权利要求7或8所述的测量方法，其特征在于: 在进行测量步骤中，经试验机台接口将测量数据传送给试验机台的测控装置，所述测控装置接收测量得出的应变数据，与控制目标数据对比，控制试验机台的加载过程，使材料应变速率达到材料试验标准要求的应变速率，以实现对试样拉伸应变速率的闭环控制。
13.如权利要求12所述的测量方法，其特征在于: 可以将测量数据输出传送给计算机平台及其试验机台测控装置，通过所述计算机平台输入试验操控 条件数据，测控装置接收试验机台的其他传感器信号及测量系统的信号输入数据，依据试验方法对试验和测量进行操作； 可以将取得的图像、测量结果数据通过计算机平台输出、记录、显示。
【文档编号】G01N3/08GK103760025SQ201410047309
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】肖若冰, 曾春英 申请人:深圳三思纵横科技股份有限公司