一种光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器的制作方法

本发明涉及光电机一体化技术领域，具体为一种光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器。

背景技术：

疲劳试验机用于测试材料在受到重复或者交变应力的作用时，经过多次循环试验后，在没有显著外观变形的情况下是否会发生突然地断裂。统计数据表明，航空工程约有60％～80％的断裂时由于结构材料的疲劳破坏造成的。因为目前的技术尚无法从理论上来预测材料在可变负载作用下的强度性能，所以只能暂时使用材料在可变负载下的疲劳极限和疲劳寿命来替代动态强度性能这一指标。疲劳试验广泛应用于航空航天、汽车、船舶、冶金、建筑等行业，与产品质量和人身安全密切相关。因此，保证疲劳试验机的量值准确具有非常重要的意义，医用病床的分类有很多种，具体有以下分类方式：按材质分，可分为ABS医用病床、全不锈钢医用病床、半不锈钢医用病床、全钢制喷塑医用病床等，在医用病床使用前，都需要对病床进行疲劳测试，普通医疗器械用床体疲劳试验机在仅仅只对试样的受力数据进行采集分析，而不对试样在受力时产生的裂纹变化进行采集和分析，使得分析后得出的数据不够准确，为此，我们提出一种光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器，以解决上述背景技术中提出的普通医疗器械用床体疲劳试验机在仅仅只对试样的受力数据进行采集分析，而不对试样在受力时产生的裂纹变化进行采集和分析，使得分析后得出的数据不够准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器，包括底座，所述底座的底部左右两侧均设置有支撑柱，所述底座的顶部左右两侧均设置有支撑架，左侧所述支撑架的右侧壁设置有超声波发生器，右侧所述支撑架的左侧壁设置有摄像机，两组所述支撑架的顶部设置有轻质十字头，所述轻质十字头的顶部设置有液压缸，且液压缸贯穿轻质十字头，所述液压缸的底部设置有连接座，所述连接座的底部设置有压电陶瓷换能器，所述压电陶瓷换能器的底部设置有第一位移放大器，所述第一位移放大器的底部设置有试样，所述试样的底部设置有第二位移放大器，所述第二位移放大器的底部设置有固定座，所述轻质十字头的右侧壁设置有启动按钮，所述轻质十字头的左侧壁设置有显示器，所述显示器电性输入连接驱动单元，所述驱动单元电性输入连接中央处理器，所述中央处理器分别电性双向连接数据采集系统和数据分析系统，所述数据采集系统包括图像采集子系统和样品受力数据采集子系统，所述数据分析系统包括图分析子系统和样品受力数据分析子系统。

优选的，所述超声波发生器的中轴线、摄像机的中轴线和试样的中轴线在同一条水平线上。

优选的，所述图像采集子系统包括摄像机，所述摄像机电性输出连接图像采集单元，所述图像采集单元电性输出连接处理器，所述处理器电性输出连接图像处理单元，所述图像处理单元电性输出连接A/D转换单元，所述A/D转换单元电性输出连接图像存储单元。

优选的，所述样品受力数据采集子系统包括数据采集单元，所述数据采集单元分别电性输入连接第一位移放大器和第二位移放大器，所述数据采集单元电性输出连接微处理器，所述微处理器电性输出连接数据处理单元，所述数据处理单元电性输出连接数据存储单元。

优选的，所述图像分析子系统包括图像数据提取单元，所述图像数据提取单元电性输出连接图像数据优化单元，所述图像数据优化单元电性输出连接控制器，所述控制器分别电性双向连接图像特征提取单元和图像分割单元，所述控制器电性输出连接对比单元，所述对比单元电性输出连接分析数据记录单元。

优选的，所述样品受力数据分析子系统包括数据提取单元，所述数据提取单元电性输出连接数据筛选单元，所述数据筛选单元电性输出连接服务器，所述服务器电性输出连接计算单元，所述计算单元电性输出连接数据分析单元，所述数据分析单元电性输出连接判断推理单元，所述判断推理单元电性输出连接数据反馈单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：与现有的光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器相比，本发明采用的是超声疲劳测试，相对对其他疲劳测试机相比，超声疲劳测试机的测试频率更大，使得测试的结果更加准确，且本发明在现有的光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器的基础上增加了图像采集子系统和图分析子系统，通过对试样疲劳测试时的试样进行实时监测，可以对试样裂纹的扩展方向和扩展速率进行分析计算，配合对试样的受力分析，使得分析后的数据更加准确。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明原理框图；

图3为本发明图像采集子系统原理框图；

图4为本发明样品受力数据采集子系统原理框图；

图5为本发明图像分析子系统原理框图；

图6为本发明样品受力数据分析子系统原理框图。

图中：1底座、2支撑柱、3支撑架、4超声波发生器、5摄像机、6轻质十字头、7液压缸、8连接座、9压电陶瓷换能器、10第一位移放大器、11试样、12第二位移放大器、13固定座、14启动按钮、15显示器、16驱动单元、17中央处理器、18数据采集系统、19数据分析系统、20图像采集子系统、201图像采集单元、202处理器、203图像处理单元、204A/D转换单元、205图像存储单元、21样品受力数据采集子系统、211数据采集单元、212微处理器、213数据处理单元、214数据储存单元、22图分析子系统、221图像数据提取单元、222图像数据优化单元、223控制器、224图像特征提取单元、225图像分割单元、226对比单元、227分析数据记录单元、23样品受力数据分析子系统、231数据提取单元、232数据筛选单元、233服务器、234计算单元、235数据分析单元、236推理判断单元、237数据反馈单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种光机电一体化医疗器械用床体疲劳试验控制器，包括底座1，底座1的底部左右两侧均设置有支撑柱2，支撑柱2对底座起到支撑作用，底座1的顶部左右两侧均设置有支撑架3，对轻质十字头6进行支撑作用，左侧支撑架3的右侧壁设置有超声波发生器4，超声波发生器4发出超声波，超声波对试样11产生作用，从而使得试样发生振动，右侧支撑架3的左侧壁设置有摄像机5，摄像机5实时对试样的振动和裂纹进行监测，两组支撑架3的顶部设置有轻质十字头6，对液压缸7进行固定，轻质十字头6的顶部设置有液压缸7，且液压缸7贯穿轻质十字头6，液压缸7对连接座8起到支撑作用，还可以对试样11进行定位，液压缸7的底部设置有连接座8，连接座8的底部设置有压电陶瓷换能器9，压电陶瓷换能器9将电源发出的电信号转换成振动信号，使得试样11跟随着压电陶瓷换能器9进行振动，压电陶瓷换能器9的底部设置有第一位移放大器10，第一位移放大器10的底部设置有试样11，试样11的底部设置有第二位移放大器12，通过第一位移放大器10和第二位移放大器12对试样11的作用，使得试样11中间截面的位移为零，应力最大，试样11两端的应力为零，位移最大，这样更加便于第一位移放大器10和第二位移放大器12对试样11两端的位移进行感应，第二位移放大器12的底部设置有固定座13，固定座13对第二位移放大器12起到支撑作用，轻质十字头6的右侧壁设置有启动按钮14，轻质十字头6的左侧壁设置有显示器15，显示器15电性输入连接驱动单元16，驱动单元16电性输入连接中央处理器17，中央处理器17分别电性双向连接数据采集系统18和数据分析系统19，数据采集系统18包括图像采集子系统20和样品受力数据采集子系统21，数据分析系统19包括图分析子系统22和样品受力数据分析子系统23，中央处理器17先控制数据采集系统18进行数据采集工作，数据采集系统18分别通过图像采集子系统20和样品受力数据采集子系统21分别对试样11进行疲劳测试时的实时图像数据和试样11的受力数据进行采集，再通过数据分析系统19对数据采集系统18采集来的数据进行分析处理，数据分析系统19控制图分析子系统22对图像数据进行分析处理，来观察试样11在进行疲劳测试时试样11发生裂纹的走向和裂纹拓展的速度，数据分析系统19控制样品受力数据分析子系统23对试样11的受力数据进行分析，判断试样11是否符合疲劳测试的使用要求，通过输入单元24输入样品受力数据分析子系统23在进行受力分析所需的对比基准数值。

其中，超声波发生器4的中轴线、摄像机5的中轴线和试样11的中轴线在同一条水平线上，使得摄像机5可以更加清晰的拍摄到试样11表面的影像，超声波发生器4可以更好的对试样11进行超声激振处理；

图像采集子系统20包括摄像机5，摄像机5电性输出连接图像采集单元201，图像采集单元201电性输出连接处理器202，处理器202电性输出连接图像处理单元203，图像处理单元203电性输出连接A/D转换单元204，A/D转换单元204电性输出连接图像存储单元205，图像采集子系统20通过图像采集单元201对摄像机5拍摄到的试样11表面裂纹拓展变化的图像数据进行采集，采集到的数据通过处理器202传递给图像处理单元203进行图像处理，图像处理单元203对采集来的图像进行进行除噪声和图像增强处理，再将处理后的图像数据传递给A/D转换单元204，A/D转换单元204对处理后的数据再进行数据转换处理，将图像数据信息转换成便于存储和传递的图像数据格式；

样品受力数据采集子系统21包括数据采集单元211，数据采集单元211分别电性输入连接第一位移放大器10和第二位移放大器12，数据采集单元211电性输出连接微处理器212，微处理器212电性输出连接数据处理单元213，数据处理单元213电性输出连接数据存储单元214，样品受力数据采集子系统21通过数据采集单元211分别对第一位移放大器10和第二位移放大器12上的数据进行采集，第一位移放大器10和第二位移放大器12分别对试样11两端的应力大小进行感应，采集后的数据通过微处理器212传递给数据处理单元213进行数据处理，数据处理单元213对采集来的数据进行格式转换、编码和压缩处理，处理后的数据通过数据存储单元214对采集来的数据进行存储；

图像分析子系统22包括图像数据提取单元221，图像数据提取单元221电性输出连接图像数据优化单元222，图像数据优化单元222电性输出连接控制器223，控制器222分别电性双向连接图像特征提取单元224和图像分割单元225，控制器223电性输出连接对比单元226，对比单元226电性输出连接分析数据记录单元227，图像分析子系统22通过图像数据提取单元221进行图像采集子系统20采集来的图像数据进行提取，提取后的数据先通过图像数据优化单元222对提取的数据进行优化处理，优化处理包括补光、放大、除色等过程，优化处理后的数据传递给控制器223,控制器223先控制图像分割单元225对优化处理后的数据进行分割处理，为图像特征提取提供图像数据，分割后的图像反馈给控制器223，再通过控制器223控制图像特征提取单元224对分割后的图像进行特征提取，提取出不同时间拍摄的试样11表面图像，提取后的数据反馈给控制器223,再通过对比单元226对比不同时间下试样11表面的图像，来观察不同时间下试样11表面的裂纹的拓展变化，对比后的数据传递给分析数据记录单元227进行数据记录，便于后期研究者对试样11疲劳测试进行分析；

样品受力数据分析子系统23包括数据提取单元231，数据提取单元231电性输出连接数据筛选单元232，数据筛选单元232电性输出连接服务器233，服务器233电性输出连接计算单元234，计算单元234电性输出连接数据分析单元235，数据分析单元235电性输出连接判断推理单元236，判断推理单元236电性输出连接数据反馈单元237，样品受力数据分析子系统23通过数据提取单元231对样品受力数据采集子系统21采集来的数据进行提取，提取后的数据通过数据筛选单元232进行筛选，筛选出同一时刻第一位移放大器10和第二位移放大器12感应到的试样11受力数据，不同时刻第一位移放大器10感应到的数据，不同时刻第二位移感应器12感应到的数据，筛选后的数据通过服务器233传递给计算单元234进行数据计算，通过特定的算法对试样11的弯曲刚度、谐振长度、位移幅值进行计算，计算后的数据传递给数据分析单元235进行数据分析，将计算后的数据和输入单元24输入的对比基准数值进行对比分析，对比分析后的数据通过推理判断单元236进行推理判断，判断计算后的数据是否在输入单元24输入的对比基准数值范围内，判断推理后的数据再通过数据反馈单元237反馈给中央处理器17，最后通过中央处理17控制驱动单元16驱动显示器15，将反馈后的数据显示出来。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。