材料延伸率测试系统及方法与流程

本发明涉及材料延伸率测试技术领域，尤其涉及一种材料延伸率测试系统及一种材料延伸率测试方法。

背景技术：

材料的延伸率测试通常采用引伸计或引伸尺记录被测试样的延伸长度。高分子材料具有延伸长度大、延伸率大的特点，对于高分子材料的延伸率测试，普遍是采用人工手持引伸尺进行人工读数或采用夹持在被测试样上的机械引伸计。人工手持引伸尺测量完全依赖人为操作，无法保证测试结果的准确性。机械引伸计测量是基于图像的引伸计测试方法，采用相机拍摄被测试样的标距线，进行计算，现有技术中，该方法用于采集被测试样图像的相机是固定不动的，由于光学视场的局限性，导致其无法适应如高分子材料等大延伸率材料的延伸率测试要求，或者需要采用物距非常大的相机来满足大延伸率材料的延伸率测试要求，会造成设备空间需求非常大，且不利于操作。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种材料延伸率测试系统及一种材料延伸率测试方法，能够满足大延伸率材料的延伸率测试要求，且设备空间需求小、操作方便，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种材料延伸率测试系统，包括：拉伸装置，用于夹持并拉伸被测试样，被测试样上标有相间隔的第一标距线和第二标距线；第一图像采集器，用于采集被测试样上的第一标距线的图像；第二图像采集器，用于采集被测试样上的第二标距线的图像；驱动装置，用于驱动第一图像采集器和第二图像采集器沿被测试样的拉伸方向反向运动；控制器，拉伸装置、第一图像采集器、第二图像采集器和驱动装置均与控制器相连接，控制器控制驱动装置驱动第一图像采集器和第二图像采集器分别随被测试样上的第一标距线和第二标距线同步移动。

优选地，第一图像采集器和第二图像采集器分别设置在第一支架和第二支架上，第一支架和第二支架均与驱动装置相连接，驱动装置驱动第一支架和第二支架沿被测试样的拉伸方向反向运动。

优选地，还包括与被测试样的拉伸方向相平行设置的支撑杆，第一支架和第二支架均可滑动地套设在支撑杆上。

优选地，驱动装置包括驱动第一支架运动的第一驱动机构和驱动第二支架运动的第二驱动机构，第一驱动机构和第二驱动机构均与控制器相连接。

优选地，第一驱动机构包括与被测试样的拉伸方向相平行设置的第一螺杆和驱动第一螺杆转动的第一驱动件，第一支架与第一螺杆螺纹连接，第一驱动件与控制器相连接。

优选地，第二驱动机构包括与被测试样的拉伸方向相平行设置的第二螺杆和驱动第二螺杆转动的第二驱动件，第二支架与第二螺杆螺纹连接，第二驱动件与控制器相连接。

优选地，第一图像采集器和/或第二图像采集器为摄像头。

一种材料延伸率测试方法，依次包括以下步骤：步骤一、将标有相间隔的第一标距线和第二标距线的被测试样夹持在拉伸装置上；步骤二、将第一图像采集器和第二图像采集器分别定位在与被测试样上的第一标距线和第二标距线相对应的位置；步骤三、启动拉伸装置对被测试样进行拉伸，同时由控制器控制驱动装置驱动第一图像采集器和第二图像采集器分别随被测试样上的第一标距线和第二标距线同步移动，当被测试样断裂时，控制器控制驱动装置停止驱动第一图像采集器和第二图像采集器移动；步骤四、根据驱动装置驱动第一图像采集器和第二图像采集器移动的位移量获得被测试样的延伸量，并计算延伸率。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

采用两个随动的图像采集器(第一图像采集器和第二图像采集器)，在拉伸装置对被测试样进行拉伸试验的过程中，由控制器控制驱动装置驱动两个图像采集器分别跟随被测试样上的第一标距线和第二标距线同步移动，使得两个图像采集器能够与被测试样上的第一标距线和第二标距线保持相对应的位置而对其图像分别进行实时采集，因此能够适应如高分子材料等大延伸率材料的延伸率测试要求，不会受限于图像采集器的光学视场的局限性，也不需要通过采用大物距的图像采集器来满足大延伸率材料的延伸率测试要求，具有设备空间需求小、操作方便的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的材料延伸率测试系统的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、第一图像采集器2、第二图像采集器

3、控制器4、被测试样

4a、第一标距线4b、第二标距线

51、试样上夹具52、试样下夹具

61、第一传输线62、第二传输线

63、第三传输线64、第四传输线

7、第一支架8、第二支架

9、支撑杆10、第一螺杆

11、第二螺杆12、螺杆底座

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明实施例提供一种材料延伸率测试系统。本实施例的材料延伸率测试系统包括拉伸装置、第一图像采集器1、第二图像采集器2、驱动装置和控制器3。

其中，拉伸装置用于夹持并拉伸被测试样4，以实现被测试样4的拉伸试验，被测试样4上标有相间隔的第一标距线4a和第二标距线4b，通过被测试样4拉伸前后第一标距线4a和第二标距线4b间距的变化量表征被测试样4的延伸量，从而可计算被测试样4的延伸率。本实施例中，拉伸装置的形式并不局限，可以采用现有技术中的能够实现拉伸试验的拉伸装置，常规地，拉伸装置具有试样上夹具51和试样下夹具52，试样上夹具51位于试样下夹具52的上方，试样上夹具51和试样下夹具52分别夹持被测试样4的上端和下端，使被测试样4竖直夹持固定于试样上夹具51和试样下夹具52之间。拉伸装置通过第一传输线61与控制器3相连接，使得拉伸装置可以将拉伸试验过程中的测试数据(如拉力值等)实时传输给控制器3，控制器3接收该测试数据，实现拉伸试验数据的采集。

第一图像采集器1用于采集被测试样4上的第一标距线4a的图像。第一图像采集器1与控制器3通过第二传输线62相连接，使得第一图像采集器1可以将采集到的被测试样4上的第一标距线4a的图像实时传输给控制器3，控制器3接收该图像信息，实现被测试样4上的第一标距线4a的图像的采集和显示。优选地，第一图像采集器1可以采用摄像头。工作时，第一图像采集器1被定位在与被测试样4上的第一标距线4a相对应的位置，使得第一图像采集器1的光学焦点与被测试样4上的第一标距线4a位于同一水平线上，以使第一图像采集器1能够准确采集到被测试样4上的第一标距线4a的图像。

第二图像采集器2用于采集被测试样4上的第二标距线4b的图像。第二图像采集器2与控制器3通过第三传输线63相连接，使得第二图像采集器2可以将采集到的被测试样4上的第二标距线4b的图像实时传输给控制器3，控制器3接收该图像信息，实现被测试样4上的第二标距线4b的图像的采集和显示。优选地，第二图像采集器2可以采用摄像头。工作时，第二图像采集器2被定位在与被测试样4上的第二标距线4b相对应的位置，使得第二图像采集器2的光学焦点与被测试样4上的第二标距线4b位于同一水平线上，以使第二图像采集器2能够准确采集到被测试样4上的第二标距线4b的图像。

驱动装置用于驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2沿被测试样4的拉伸方向反向运动，使得在拉伸装置拉伸被测试样4时，第一图像采集器1和第二图像采集器2能够分别跟随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b移动，从而使得在拉伸试验的过程中第一图像采集器1和第二图像采集器2能够分别与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b保持相对应的位置而对其图像进行实时采集。被测试样4的拉伸方向是指拉伸试验过程中被测试样4在拉伸装置拉力作用下被拉伸的方向。驱动装置与控制器3通过第四传输线64相连接，由控制器3控制驱动装置开始或停止工作，并控制驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的速度，实现第一图像采集器1和第二图像采集器2移动过程的自动控制，并保证第一图像采集器1和第二图像采集器2分别随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，同时，驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的工作数据也传输给控制器3，控制器3接收该工作数据，实现驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量的采集。由于第一图像采集器1和第二图像采集器2分别随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，因此被测试样4拉伸前后第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量之和即为被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b间距的变化量，亦即为被测试样4的延伸量，由此，控制器3通过对驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量的采集即可实现拉伸试验过程中被测试样4的延伸量的采集，从而可计算被测试样4的延伸率。

本实施例的材料延伸率测试系统，采用两个随动的图像采集器(第一图像采集器1和第二图像采集器2)，在拉伸装置对被测试样4进行拉伸试验的过程中，由控制器3控制驱动装置驱动两个图像采集器分别跟随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，使得两个图像采集器能够与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b保持相对应的位置而对其图像分别进行实时采集，因此能够适应如高分子材料等大延伸率材料的延伸率测试要求，不会受限于图像采集器的光学视场的局限性，也不需要通过采用大物距的图像采集器来满足大延伸率材料的延伸率测试要求，具有设备空间需求小、操作方便的优点。

本实施例中，控制器3的形式并不局限，可以采用现有技术中的控制器，如plc控制器或单片机。为使操作人员能够直观读取控制器3采集到的测试数据，优选地，控制器3与用于显示测试数据的显示屏相连接。

本实施例中，优选地，第一图像采集器1和第二图像采集器2分别设置在第一支架7和第二支架8上，第一支架7和第二支架8均呈水平设置，用于分别对第一图像采集器1和第二图像采集器2进行支撑。第一支架7和第二支架8均与驱动装置相连接，驱动装置驱动第一支架7和第二支架8沿被测试样4的拉伸方向反向运动，由第一支架7和第二支架8分别带着第一图像采集器1和第二图像采集器2移动。

较佳地，本实施例的材料延伸率测试系统还包括支撑杆9，支撑杆9与被测试样4的拉伸方向相平行设置且位于被测试样4的一侧，第一支架7和第二支架8均可滑动地套设在支撑杆9上。由支撑杆9对第一支架7和第二支架8起到支撑导向的作用，可以保证第一支架7和第二支架8在驱动装置的驱动下沿被测试样4的拉伸方向平稳运动，从而保证第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的平稳性。

本实施例中，优选地，驱动装置包括驱动第一支架7运动的第一驱动机构和驱动第二支架8运动的第二驱动机构，第一驱动机构和第二驱动机构均通过第四传输线64与控制器3相连接。由控制器3控制第一驱动机构和第二驱动机构分别驱动第一支架7和第二支架8运动，有利于分别对第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量进行精确采集。

较佳地，第一驱动机构包括第一螺杆10和第一驱动件(图中未示出)。第一螺杆10与被测试样4的拉伸方向相平行设置，因此，第一螺杆10与支撑杆9相平行。第一驱动件与第一螺杆10相连接，且第一驱动件驱动第一螺杆10转动。第一支架7与第一螺杆10螺纹连接，第一螺杆10的外周面上设有外螺纹，第一支架7设有具有内螺纹的第一螺纹通孔，该第一螺纹通孔的内螺纹与第一螺杆10的外螺纹配合连接。第一驱动件驱动第一螺杆10转动时，通过螺纹配合可使第一支架7沿第一螺杆10发生位移，通过控制第一螺杆10的转速可以控制第一支架7的位移速度，从而控制第一图像采集器1的移动速度；通过改变第一螺杆10的转动方向可以改变第一支架7的位移方向。第一驱动件与控制器3相连接，由控制器3控制调节第一驱动件驱动第一螺杆10转动的转速和转动方向。第一驱动件的形式并不局限，可以采用任意能够驱动第一螺杆10转动的动力件，例如电机。

较佳地，第二驱动机构包括第二螺杆11和第二驱动件(图中未示出)。第二螺杆11与被测试样4的拉伸方向相平行设置，因此，第二螺杆11与支撑杆9相平行。第二驱动件与第二螺杆11相连接，且第二驱动件驱动第二螺杆11转动。第二支架8与第二螺杆11螺纹连接，第二螺杆11的外周面上设有外螺纹，第二支架8设有具有内螺纹的第二螺纹通孔，该第二螺纹通孔的内螺纹与第二螺杆11的外螺纹配合连接。第二驱动件驱动第二螺杆11转动时，通过螺纹配合可使第二支架8沿第二螺杆11发生位移，通过控制第二螺杆11的转速可以控制第二支架8的位移速度，从而控制第二图像采集器2的移动速度；通过改变第二螺杆11的转动方向可以改变第二支架8的位移方向。第二驱动件与控制器3相连接，由控制器3控制调节第二驱动件驱动第二螺杆11转动的转速和转动方向。第二驱动件的形式并不局限，可以采用任意能够驱动第二螺杆11转动的动力件，例如电机。

本实施例中，第一螺杆10和第二螺杆11均可转动地支撑在螺杆底座12上，第一驱动件和第二驱动件均容置于该螺杆底座12内。

本实施例的材料延伸率测试系统的工作原理为：在被测试样4上标好相间隔的第一标距线4a和第二标距线4b，通过拉伸装置的试样上夹具51和试样下夹具52分别夹持被测试样4的上端和下端，将被测试样4竖直夹持固定在拉伸装置上；然后，由控制器3根据第一图像采集器1和第二图像采集器2采集到的图像信息，控制第一驱动件和第二驱动件启动并分别驱动第一螺杆10和第二螺杆11转动，使第一支架7和第二支架8分别带着第一图像采集器1和第二图像采集器2移动，至第一图像采集器1和第二图像采集器2分别达到与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b相对应的位置时控制器3控制第一驱动件和第二驱动件停止工作，该相对应的位置可以通过第一图像采集器1和第二图像采集器2采集到的图像信息判断得到，此时第一图像采集器1和第二图像采集器2的光学焦点分别与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b位于同一水平线上；然后，启动拉伸装置对被测试样4进行拉伸，与此同时，控制器3控制第一驱动件和第二驱动件启动，并且，控制器3根据第一图像采集器1和第二图像采集器2采集到的图像信息，控制第一驱动件和第二驱动件分别驱动第一螺杆10和第二螺杆11转动的转速和转动方向，使第一支架7和第二支架8分别带着第一图像采集器1和第二图像采集器2跟随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，该过程中，第一图像采集器1和第二图像采集器2的光学焦点分别与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b保持在同一水平线上，第一驱动件和第二驱动件的工作数据实时传输给控制器3，拉伸装置拉伸试验过程中的测试数据实时传输给控制器3，当控制器3接收到的该测试数据信息显示被测试样4断裂时，控制器3控制第一驱动件和第二驱动件停止工作，第一图像采集器1和第二图像采集器2停止移动；最后，控制器3根据接收到的第一驱动件和第二驱动件的工作数据获得第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量并计算得出被测试样4的延伸量，从而可计算被测试样4的延伸率，同时控制器3根据接收到的拉伸装置拉伸试验过程中的测试数据可获得拉伸试验相关参数测试结果并形成数据报告。由此，本实施例的材料延伸率测试系统能够实现试验数据的全自动采集，减少人为采集所产生的误差，提高试验精度。

本发明实施例还提供一种材料延伸率测试方法。本实施例的材料延伸率测试方法可以采用本实施例的上述材料延伸率测试装置实现。参见图1，本实施例的材料延伸率测试方法依次包括以下步骤。

步骤一、将标有相间隔的第一标距线4a和第二标距线4b的被测试样4夹持在拉伸装置上。具体为，通过拉伸装置的试样上夹具51和试样下夹具52分别夹持被测试样4的上端和下端，将被测试样4竖直夹持固定在拉伸装置的试样上夹具51和试样下夹具52之间。拉伸装置可以采用现有技术中的能够实现拉伸试验的拉伸装置。

步骤二、将第一图像采集器1和第二图像采集器2分别定位在与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b相对应的位置。具体为，第一图像采集器1和第二图像采集器2分别用于采集被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b的图像，且有驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2沿被测试样4的拉伸方向运动。由控制器3根据第一图像采集器1和第二图像采集器2采集到的图像信息，控制驱动装置启动并驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2分别移动，至第一图像采集器1和第二图像采集器2分别达到与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b相对应的位置时控制器3控制驱动装置停止工作，该相对应的位置可以通过第一图像采集器1和第二图像采集器2采集到的图像信息判断得到，此时第一图像采集器1和第二图像采集器2的光学焦点分别与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b位于同一水平线上。第一图像采集器1和第二图像采集器2均可以采用摄像头。驱动装置可以采用如本实施例的上述材料延伸率测试装置中的驱动装置结构。

步骤三、启动拉伸装置对被测试样4进行拉伸，与此同时，控制器3控制驱动装置启动，并且，控制器3根据第一图像采集器1和第二图像采集器2采集到的图像信息，控制驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2分别跟随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，该过程中，第一图像采集器1和第二图像采集器2的光学焦点分别与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b保持在同一水平线上，驱动装置的工作数据实时传输给控制器3，拉伸装置拉伸试验过程中的测试数据实时传输给控制器3，当控制器3接收到的该测试数据信息显示被测试样4断裂时，控制器3控制驱动装置停止工作，第一图像采集器1和第二图像采集器2停止移动。

步骤四、由于第一图像采集器1和第二图像采集器2分别随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，因此被测试样4拉伸前后第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量之和即为被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b间距的变化量，亦即为被测试样4的延伸量。由此，控制器3根据接收到的驱动装置的工作数据获得驱动装置驱动第一图像采集器1和第二图像采集器2移动的位移量并计算得出被测试样4的延伸量，从而可计算被测试样4的延伸率，同时控制器3根据接收到的拉伸装置拉伸试验过程中的测试数据可获得拉伸试验相关参数测试结果并形成数据报告。

由此，本实施例的材料延伸率测试方法，采用两个随动的图像采集器(第一图像采集器1和第二图像采集器2)，在拉伸装置对被测试样4进行拉伸试验的过程中，由控制器3控制驱动装置驱动两个图像采集器分别跟随被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b同步移动，使得两个图像采集器能够与被测试样4上的第一标距线4a和第二标距线4b保持相对应的位置而对其图像分别进行实时采集，因此能够适应如高分子材料等大延伸率材料的延伸率测试要求，不会受限于图像采集器的光学视场的局限性，也不需要通过采用大物距的图像采集器来满足大延伸率材料的延伸率测试要求，具有设备空间需求小、操作方便的优点，并且，本实施例的材料延伸率测试方法能够实现试验数据的全自动采集，减少人为采集所产生的误差，提高试验精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。