專利名稱：用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)機(jī)的測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
目前，.按《GB/T 228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》和《GB/T 7314-2005金屬材 料室溫壓縮試驗(yàn)方法》生產(chǎn)、銷售和使用的試驗(yàn)機(jī)，試樣原始橫截面積的測定采用的是傳統(tǒng) 的機(jī)械式測量或電子式自動(dòng)測量系統(tǒng)，這兩種測量方式都屬于接觸式測量；試樣變形測量一 般采用引伸計(jì)測量，引伸計(jì)也有機(jī)械式和電子式兩種，這兩種測量方式也都屬于接觸式測量。， 在現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)中是獨(dú)立存在，各自測量的。而對于小尺寸試樣和變形測量，測量精度都是 微米級，屬于精密測量，因此兩套測量系統(tǒng)的加工、制造和調(diào)試都很復(fù)雜；用戶使用時(shí)要標(biāo) 定，引伸計(jì)還需要專門的標(biāo)定器；g、之制造和使用都很繁瑣。而兩套測量系統(tǒng)各自獨(dú)立，又 增加了試驗(yàn)機(jī)的制造成本、體積，影響了設(shè)備的可靠性和使用壽命等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述^有技術(shù)的不足，提供一種用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置及測量方 法，其是一種全新的非接觸式測量裝置及測量方法，既可以滿足微米級精密測量的需要，符 合上述兩種國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，又能將試樣原始橫截面積測定和變形測量這兩套測量系統(tǒng) 合二為一。既降低了測量系統(tǒng)的生產(chǎn)和調(diào)試難度，又方便用戶使用，同時(shí)降低了設(shè)備的成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案 一種用于驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其包括數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包 括拍照設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)，其中，拍照設(shè)備A安裝在試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)立柱上；拍照設(shè)備B安裝在 支撐架上，支撐架固定在試驗(yàn)機(jī)上，標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)通過支架安裝在試驗(yàn)機(jī)的另一個(gè)立柱上，標(biāo)準(zhǔn) 塊規(guī)的一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照設(shè)備A，與前述計(jì)量基準(zhǔn)面垂直的另一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對 著拍照設(shè)備B。
所述拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B成90度角布置。
所述標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)安裝在試驗(yàn)機(jī)的固定夾頭上。
所述標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和試樣的標(biāo)距在拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B的視角范圍內(nèi)，由拍照設(shè)備A和 拍照設(shè)備B所拍出的每一張照片中都完成包含標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面和試樣的標(biāo)距。 所述拍照設(shè)備為照相機(jī)。 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)。
一種利用用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置的測量方法，包括試樣原始橫截面積的測量和變形測量，測量方法如下
A. 原始橫截面積的測量
1) .將拍照設(shè)備A、拍照設(shè)備B、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和計(jì)算機(jī)設(shè)置好；
2) .將試樣夾持好，并使其標(biāo)距處于拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B的視角范圍內(nèi)；
3) .拍照設(shè)備A、拍照設(shè)備B將試樣和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)一起拍照，隨后將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；
4) .由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出按國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的試樣原始橫截面積，并 存儲(chǔ)以備用；
B. 變形測量
1) .將拍照設(shè)備A、拍照設(shè)備B、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和計(jì)算機(jī)設(shè)置好；
2) .試驗(yàn)機(jī)開始工作，試樣被拉伸或壓縮時(shí)，拍照設(shè)備B按照事先設(shè)定的采樣間隔，將試 樣和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)一起拍照，并隨時(shí)將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；
3) .由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出按國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的形變量，并存儲(chǔ)以備用。 所述A中步驟4)和B中步驟3)中的由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括以下步驟
1) .分辨照片中標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和試樣的輪廓；
2) .確定照片中的試樣的標(biāo)距和測量點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的測量點(diǎn)；
3) .計(jì)算照片中試樣的測量點(diǎn)間的距離及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的測量點(diǎn)間的距離； '4).根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的物理尺寸，計(jì)算所要測量的試樣上的尺寸；
5) .繪制試驗(yàn)報(bào)告所需的圖、表；
6) .顯示、打印試驗(yàn)報(bào)告。
本發(fā)明在整個(gè)工作過程中，試樣和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)一直處于同一張照片中，對照片進(jìn)行相同比 例識(shí)別和測量，二者具有相同的精度等級。標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的物理測量精度可以達(dá)到微米級甚至更 精密，因此本發(fā)明的測量精度可以滿足上述兩種國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試樣原始橫截面積測定和 變形測量的精度的要求。
本發(fā)明既可以單獨(dú)用于上述兩種國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試樣原始橫截面積的測量和試樣被拉 伸或壓縮時(shí)位移形變的測量，也可以同時(shí)用于這兩種測量中。
本發(fā)明的原理簡單，配套硬件少。所使用的拍照設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和計(jì)算機(jī)都是市場上可 以購買到的商品，有較高的性價(jià)比和可靠性，有效地解決了接觸式測量設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造 難度高、安裝調(diào)試不容易、用戶標(biāo)定不方便、售后服務(wù)難保證的缺點(diǎn)?？梢詼p少制造商設(shè)計(jì)、 制造時(shí)間，縮短交貨周期，提升產(chǎn)品利潤和經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明可以使試驗(yàn)機(jī)的外形尺寸大為減少，降低了制造商的材料消耗和加工成本，有利 于節(jié)能減排。


圖1是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成示意圖。圖2是本發(fā)明的工作原理圖。 圖3為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理流程圖。
其中1、立柱，2、移動(dòng)夾頭，3、拍照設(shè)備A， 4、支架，5、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)，6、試樣，7、 固定夾頭，8、拍照設(shè)備B， 9、支撐架，10、計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1中，本發(fā)明由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩部分組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)10。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由拍照設(shè)備A3、拍照設(shè)備B8 和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5組成。拍照設(shè)備A3安裝在試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)立柱1上；拍照設(shè)備B8安裝在支撐架 9上，支撐架9固定在試驗(yàn)機(jī)上。拍照設(shè)備A3和拍照設(shè)備B8成90度角布置。標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5 通過支架4安裝在試驗(yàn)機(jī)的另一個(gè)立柱1上(標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5也可以直接安裝在固定夾頭7上)， 標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照設(shè)備A3,與其垂直的另一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照 設(shè)備B8。標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5和試樣6的標(biāo)距在拍照設(shè)備A3和拍照設(shè)備B3的視角范圍內(nèi)，由拍照 設(shè)備A3和拍照設(shè)備B8所拍出的每一張照片中都完成包含標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面和試 樣6的標(biāo)距。
按《GB/T 228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》和《GB/T 7314-2005金屬材料室溫 壓縮試驗(yàn)方法》兩種國家標(biāo)準(zhǔn)要求的試樣原始橫截面積的測定既可以在試樣'6裝夾在固定夾 頭7和移動(dòng)夾頭2之前測量，也可以在試樣6裝夾在固定夾頭7和移動(dòng)夾頭2之后測量，選 擇的依據(jù)是試樣6的標(biāo)距能否處于拍照設(shè)備A3的視角范圍內(nèi)。
當(dāng)試樣6被夾持，其標(biāo)距處于拍照設(shè)備A3和拍照設(shè)備B 8的視角范圍內(nèi)時(shí)，拍照設(shè)備A 3、拍照設(shè)備B 8將試樣6和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5—起拍照，隨后將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)10，如圖2所 示，由計(jì)算機(jī)10進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。按照圖3的處理流程，計(jì)算出按《GB/T228-2002金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》和《GB/T 7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》兩種國家標(biāo)準(zhǔn)中要 求的試樣原始橫截面積，并存儲(chǔ)以備用。具體描述如下
原始橫截面積的測量
1) .將拍照設(shè)備A3、拍照設(shè)備B8、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5和計(jì)算機(jī)10設(shè)置好；
2) .將試樣6夾持好，并使其標(biāo)距處于拍照設(shè)備A3和拍照設(shè)備B8的視角范圍內(nèi)；
3) .拍照設(shè)備A3、拍照設(shè)備B8將試樣6和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5—起拍照，隨后將照片傳輸?shù)接?jì)算 機(jī)10;
4) .由計(jì)算機(jī)IO對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出按國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的試樣原始橫截面積， 并存儲(chǔ)以備用；
所述步驟4)中的由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括以下步驟 l).分辨照片中標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5和試樣6的輪廓；2) .確定照片中的試樣6的標(biāo)距和測量點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的測量點(diǎn)；
3) .計(jì)算照片中試樣6的測量點(diǎn)間的距離及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的測量點(diǎn)間的距離；
4) .根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的物理尺寸，計(jì)算所要測量的試樣6上的尺寸；
5) .繪制試驗(yàn)報(bào)告所需的圖、表；
6) .顯示、打印試驗(yàn)報(bào)告。
當(dāng)試驗(yàn)機(jī)開始工作，試樣6被拉伸或壓縮時(shí)，拍照設(shè)備B 8按照事先設(shè)定的采樣間隔， 將試樣6和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5—起拍照，并隨時(shí)將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)10，如圖2所示，由計(jì)算機(jī)IO 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。按照圖3的處理流程，計(jì)算出按《GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方 法》和《GB/T 7314-2005金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》兩種國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的形變量，并 存儲(chǔ)以備用。具體描述如下
變形測量
1) .將拍照設(shè)備A3、拍照設(shè)備B8、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5和計(jì)算機(jī)10設(shè)置好；
2) .試驗(yàn)機(jī)開始工作，試樣6被拉伸或壓縮時(shí)，拍照設(shè)備B按照事先設(shè)定的采樣間隔，將 試樣6和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5 —起拍照，并隨時(shí)將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)10;
3) .由計(jì)算機(jī)10對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出按國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的形變量，并存儲(chǔ)以備用。
所述步驟3)中的由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括以下步驟
1) .分辨照片中標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5和試樣6的輪廓；
2) .確定照片中的試樣6的標(biāo)距和測量點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的測量點(diǎn)；
3) .計(jì)算照片中試樣6的測量點(diǎn)間的距離及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的測量點(diǎn)間的距離；
4) .根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)5的物理尺寸，計(jì)算所要測量的試樣6上的尺寸；
5) .繪制試驗(yàn)報(bào)告所需的圖、表；
6) .顯示、打印試驗(yàn)報(bào)告。
當(dāng)試驗(yàn)完成后，計(jì)算機(jī)IO按照上述兩種國家標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)報(bào)告的要求計(jì)算出需要的數(shù)據(jù)，
繪制要求的圖形和表格，在顯示器上顯示出試驗(yàn)結(jié)果并按要求打印出試驗(yàn)報(bào)告。
權(quán)利要求
1. 一種用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其特征在于其包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括拍照設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)，其中，拍照設(shè)備A安裝在試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)立柱上；拍照設(shè)備B安裝在支撐架上，支撐架固定在試驗(yàn)機(jī)上，標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)通過支架安裝在試驗(yàn)機(jī)的另一個(gè)立柱上，標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照設(shè)備A，與前述計(jì)量基準(zhǔn)面垂直的另一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照設(shè)備B。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其特征在于所述拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B成90度角布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)安裝在試驗(yàn)機(jī)的固定夾頭上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和試樣的標(biāo)距在拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B的視角范圍內(nèi)，由拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B所拍出的 每一張照片中都完成包含標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的 一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面和試樣的標(biāo)距。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其特征在于所述拍照設(shè)備為照相機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)。
7. —種利用用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置的測量方法，其特征在于包括試樣原始橫截面積的 測量和變形測量，測量方法如下A. 原始橫截面積的測量1) .將拍照設(shè)備A、拍照設(shè)備B、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和計(jì)算機(jī)設(shè)置好；2) .將試樣夾持好，并使其標(biāo)距處于拍照設(shè)備A和拍照設(shè)備B的視角范圍內(nèi)；3) .拍照設(shè)備A、拍照設(shè)備B將試樣和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)一起拍照，隨后將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；4) .由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出按國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的試樣原始橫截面積，并 存儲(chǔ)以備用；B. 變形測量1) .將拍照設(shè)備A、拍照設(shè)備B、標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和計(jì)算機(jī)設(shè)置好；2) ..試驗(yàn)機(jī)開始工作時(shí)，試樣被拉伸或壓縮時(shí)，拍照設(shè)備B按照事先設(shè)定的采樣間隔， 將試樣和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)一起拍照，并隨時(shí)將照片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；3) .由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出按國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的形變量，并存儲(chǔ)以備用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置的測量方法，其特征在于所述A 中步驟4)和B中步驟3)中的由計(jì)算機(jī)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括以下步驟1) .分辨照片中標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和試樣的輪廓；2) .確定照片中的試樣的標(biāo)距和測量點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的測量點(diǎn)；3) .計(jì)算照片中試樣的測量點(diǎn)間的距離及標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的測量點(diǎn)間的距離;4) .根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的物理尺寸，計(jì)算所要測量的試樣上的尺寸；5) .繪制試驗(yàn)報(bào)告所需的圖、表；6) .顯示、打印試驗(yàn)報(bào)告。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于試驗(yàn)機(jī)的測量裝置，其包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括拍照設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)，其中，拍照設(shè)備A安裝在試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)立柱上；拍照設(shè)備B安裝在支撐架上，支撐架固定在試驗(yàn)機(jī)上，標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)通過支架安裝在試驗(yàn)機(jī)的另一個(gè)立柱上，標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照設(shè)備A，與前述計(jì)量基準(zhǔn)面垂直的另一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)面正對著拍照設(shè)備B。同時(shí)本發(fā)明公開了利用上述裝置的測量方法。本發(fā)明既可以單獨(dú)用于試樣原始橫截面積的測量和變形測量，也可以同時(shí)用于這兩種測量中。本發(fā)明的原理簡單，配套硬件少，使試驗(yàn)機(jī)的外形尺寸大為減少，降低了材料消耗和加工成本。
文檔編號(hào)G01B11/28GK101476884SQ200910013840
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者侯憲倫, 劉廣亮, 東 張, 葛兆斌 申請人:山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所