专利名称：一种结构件性能测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种结构件性能测试系统。
背景技术：
具有一定形状结构，并能够承受载荷的作用的构件，称为结构件。如支架、框架、臂架、内部的骨架及支撑定位架等。结构件制造完毕后，需进行性能测试，包括结构件端面的轮廓测量以及结构件表面的应力应变测量。一般，通过包括设定模具或轮廓仪的测试系统来侧量结构件端面，通过包括应变片和应变仪的测试系统来测量结构件表面的应力应变。即需通过至少两个测试平台来实现对结构件性能的测试，可见，现有的结构件性能测试 系统比较复杂。另外，对于大尺寸的结构件一般由多个小的结构件焊接而成，在每个焊接处，由于焊接处表面不平，不能贴应变片，因此，通过应变片还不能测量焊接处的应力应变。即现有的结构件性能测试系统还不够完善。
发明内容
本发明实施例提供一种结构件性能测试系统，用以简化结构件性能测试系统。本发明实施例提供一种结构件性能测试系统，包括旋转装置、固定装置以及测量装置，其中，所述旋转装置，用于放置所述结构件，并能将所述结构件旋转；所述固定装置，用于与所述结构件的端面接触并固定所述结构件，还能通过移动对所述结构件施加作用力；所述测量装置，用于测量所述结构件的性能，其中，所述性能包括轮廓，和/或，应力应变。本发明实施例中，将结构件放置到旋转装置上，并利用固定装置进行固定后，可通过测量装置测量该结构件的性能，该性能包括轮廓，和/或，应力应变，从而，采用该结构件性能测试系统，既可以对结构件的轮廓进行自动测量，还可以对结构件的应力应变进行自动测量，从而不需要针对结构件的一个性能，设置对应的一个测试系统，简化了工程上对结构件性能测试的系统，改善了对结构件性能测试的环境。
图I为本发明实施例中结构件性能测试系统的架构图；图2为本发明实施例一中结构件性能测试系统的架构图；图3为本发明实施例一中获取结构件端面的轮廓参数的流程图；图4为本发明实施例二中结构件性能测试系统的架构图；图5为本发明实施例二中获得第一测试点的应力应变的流程图。
具体实施例方式本发明实施例中，在一个结构件性能测试系统既可以实现对结构件轮廓的自动测量，又可以实现对结构件应力应变的自动测量。参见图1，本发明实施例中结构件性能测试系统包括旋转装置100、固定装置200以及测量装置300。其中，旋转装置100，用于放置结构件，并能将结构件旋转。固定装置200，用于与结构 件的端面接触并固定结构件，还能通过移动对结构件施加作用力。测量装置300，用于测量结构件的性能，其中，性能包括轮廓，和/或，应力应变。旋转装置100可以为圆柱型的旋转平台，而固定装置200可为六面体，较佳地，该固定装置200的中心线与旋转装置100的中心线重合，这样，加载的时候，结构件左右两边受到的力矩一样，产生的应力变化对称。该测试系统测试结构件的不同性能时，旋转装置100和固定装置200不变，而测量装置300则针对不同的性能而不同。其中，测量结构件的轮廓时，测量装置300可以包括图像采集单元和第一控制单元。其中，图像采集单元用于采集结构件与图像采集单元相对的端面的图像，并发送给第一控制单元；而第一控制单元，用于对采集到的图像进行处理，获取结构件端面的轮廓参数。测量结构件的应力应变时，测量装置包括散斑仪、图像采集单元和第二控制单元，其中，散斑仪，与结构件上的第一测试点相对，用于在第一测试点的表面形成包含位置信息的载波干涉条纹；图像采集单元，与结构件上的第一测试点相对，用于在通过固定装置向结构件施加作用力的过程中，采集第一测试点表面的干涉条纹图像，并发送给第二控制单元；第二控制单元，用于对采集到的干涉条纹图像进行处理，获得第一测试点变形的位移，并得到第一测试点的应力应变。这里，第一测试点可以为结构件上任意一点，较佳地为结构件上的焊接处。当然，该系统还可以采用应变片测量测量结构件的应力应变，即该测量装置300还包括应变片和应变仪，其中，应变片，粘贴在结构件上的第二测试点上，用于在通过固定装置向结构件施加作用力的过程中，测量第二测试点变形的位移，并传输给应变仪；应变仪，用于根据第二测试点变形的位移，获得第二测试点的应力应变。此时，第二测试点为结构件上非焊接处。下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。实施例一，本实施例中，结构件性能测试系统测试结构件的轮廓。参见图2，该测试系统包括旋转装置100、固定装置200，第一图像采集单元310和第一控制单元320。即本实例中，测量装置包括第一图像采集单元310和第一控制单元320。由于该测试系统测试的是结构件端面的轮廓，因此，将结构件放置到旋转装置100上，并采用固定装置200固定后，可在旋转装置100附近放置第一图像采集单元310，可以只有一个第一图像采集单元310，较佳地，可有两个第一图像采集单元310，如图2所示，分别放置在与旋转装置100的中心线垂直相对的位置，一个位于旋转装置100的中心线的前方，另一位于旋转装置100的中心线的后方。这样，旋转装置只需旋转90°，就可将结构件的一个端面与一个第一图像采集单元310相对。当然，若只有一个第一图像采集单元310时，则需要求较大地作业空间，可先旋转一个端面，将该端面与第一图像采集单元310相对，测量该端面的轮廓，然后再进行旋转，将另一个端面与第一图像采集单元310相对进行对应的测量。这里，第一图像采集单元310包括摄像机和光源，放置好第一图像采集单元310后，第一控制单元320对摄像机进行标定，获得摄像机的内外参数，包括摄像机的主点坐标、镜头的畸变因子、比例因子。其中，畸变因子反映镜头畸变情况，比例因子用于表示图像坐标系中一个像素点代表实际物体的大小系数。然后，采用已标定的第一图像采集单元310采集该结构件与第一图像采集单元310相对的端面的图像，并发送给第一控制单元320，使得第一控制单元320对采集到的图像进行处理，获取结构件端面的轮廓参数。第一控制单元320获取结构件端面的轮廓参数的具体过程参见图3，包括
步骤301 :读取采集到的图像，提取轮廓在图像坐标系中的坐标点。通过读取采集到的结构件端面的图像，利用亚像素定位算法进行轮廓提取，获得轮廓在图像坐标系中的坐标点。由于亚像素定位精度一般都能在0. 2-0. . 3个像素，有些算法能达到0. 01个像素的特性，所以利用亚像素算法可以获得轮廓在图像坐标系中的精确坐标位置。步骤302 :利用角点检测算法将最大曲率的坐标点确定为角点。步骤303 :在以角点划分的每个区间中，确定相邻两个坐标点之间的长度或曲率。在以角点划分的每个区间中，确定相邻两个坐标点之间是直线连接还是曲线连接，若是直线连接，计算该直线的长度，若是曲线，则确定该曲线的曲率。具体可以为，将当前区间中相邻两个坐标点之间做夹角计算，将该夹角与设定值进行比较，例如设定值为0. 5°，若夹角大于设定值时，确定将两个坐标点拟合为曲线，并获得曲线的曲率，否则，将两个坐标点形成直线，并获得直线的长度。这样，将每条线连接起来后，即可获得端面的轮廓。其中，曲线拟合包括对于不规则曲线，可利用最小二乘曲线拟合方法，而对于圆弧曲线可采用加约束条件的最小二乘曲线拟合方法。对于直线，可采用距离公式获得两个坐标点之间的距离，并将获得距离确定为直线的长度。步骤304 :根据与端面左右两边对应的角点确定出结构件的内腔宽带。步骤305 :根据最高左边点和最低左边点确定出结构件的工件高度。至此，第一控制单元320获得该结构件端面的全部轮廓参数，完成了对结构件的轮廓测量。通过上述过程，结构件性能测试系统实现了对结构件轮廓的非接触式测量，并且，采用亚像素算法可以获得轮廓在图像坐标系中的精确坐标位置，从而使得测量到的轮廓具有较高的精度。实施例二、本实施例中，结构件性能测试系统测试结构件的应力应变。参见图4，该测试系统包括旋转装置100、固定装置200，散斑仪330、第二图像采集单元340和第二控制单元350。即本实施例中，测量装置包括散斑仪330、第二图像采集单元340和第二控制单元350。散斑仪330可为迈克尔逊散斑干涉仪，其原理是采用典型的迈克尔逊干涉光路，将物体偏转一微小角度产生等厚干涉，可在物体的表面引入包含物体位置信息的载波干涉条纹。即散斑仪330，与结构件上的第一测试点相对，用于在第一测试点的表面形成包含位置信息的载波干涉条纹。其中，第一测试点可为结构件上任意一点，较佳地为结构件上的焊接处。这样，结构件放置到旋转装置100上，并采用固定装置200固定后，将散斑仪330与待测试点即第一测试点相对，然后开启该散斑仪330，从而，在第一测试点的表面形成包含位置信息的载波干涉条纹。第二图像采集单元340，例如CXD摄像头，也与该结构件上的第一测试点相对，这 样在通过固定装置200向结构件施加作用力的过程中，该第二图像采集单元340不断地采集第一测试点表面的干涉条纹图像，并发送给第二控制单元350。从而，第二控制单元350，用于对采集到的干涉条纹图像进行处理，获得第一测试点变形的位移，并得到第一测试点的应力应变。其中，第二控制单元350获得第一测试点的应力应变的过程参见图5，包括步骤501 :对采集到的干涉条纹图像进行图像增强处理和平滑处理。干涉条纹图像在采集、量化、传送过程中产生的噪声会污损干涉条纹图像信息，影响数据处理的精度，为了有效地抑制噪声，需要应用图像增强技术与平滑技术进行处理，较佳地，采用直方图均衡化增强处理与中值滤波处理非常有效。其中，直方图均衡化增强处理增强了图像的清晰度，中值滤波处理既抑制了干涉条纹图像中的噪声又保持了斑点轮廓的清晰。干涉条纹图像经过这样的处理后，不仅滤去了干涉条纹图像在采集过程中所形成的噪声，还提高了干涉条纹图像的质量。步骤502 :将处理后的图像二值化。CCD拍摄的干涉条纹图像是具有多个灰度级的单色图像，处理这样的灰度图像花销太大。而灰度图像二值化后，能够较好地突出干涉条纹图像的特征，有利于提取特征斑；从测量要求考虑，要求干涉条纹图像灰度反差越大越好，所以对干涉条纹图像做二值化处理是非常必要的。二值图像是指整幅图像画面内仅有黑(灰度值为0)和白(灰度值为I)二值的图像，在它们上面不呈现出灰度的变化。设f (X，y)表示干涉条纹图像上像素在(i，j)位置上的灰度值，二值化处理可按下式进行
r I.、IH,)/(/,/) =
权利要求
1.一种结构件性能测试系统，其特征在于，包括旋转装置(100)、固定装置(200)以及测量装置(300)，其中， 所述旋转装置(100)，用于放置所述结构件，并能将所述结构件旋转； 所述固定装置(200)，用于与所述结构件的端面接触并固定所述结构件，还能通过移动对所述结构件施加作用力； 所述测量装置(300)，用于测量所述结构件的性能，其中，所述性能包括轮廓，和/或，应力应变。
2.如权利要求I所述的测试系统，其特征在于，所述测量装置(300)包括第一图像采集单元(310)和第一控制单元(320)，其中， 所述第一图像采集单元(310)，用于采集所述结构件与所述第一图像采集单元(310)相对的端面的图像，并发送给第一控制单元(320)； 所述第一控制单元(320)，用于对采集到的图像进行处理，获取所述结构件端面的轮廓参数。
3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于， 所述旋转装置(100)，用于旋转所述结构件，使得所述结构件的端面与所述第一图像采集单元(310)相对。
4.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于， 所述第一控制单元(320 )，具体用于读取所述图像，利用亚像素定位算法提取轮廓在图像坐标系中的坐标点，利用角点检测算法将最大曲率的坐标点确定为角点，在以角点划分的每个区间中，确定相邻两个坐标点之间的长度或曲率，并根据与所述端面左右两边对应的角点确定出所述结构件的内腔宽带，以及根据最高左边点和最低左边点确定出所述结构件的工件高度。
5.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于， 所述第一控制单元(320)，具体用于对当前区间中相邻两个坐标点之间做夹角计算，当所述夹角大于设定值时，确定将所述两个坐标点拟合为曲线，并获得所述曲线的曲率，否则，将所述两个坐标点形成直线，并获得所述直线的长度。
6.如权利要求I或2所述的测试系统，其特征在于，所述测量装置(300)包括散斑仪(330)、第二图像采集单元(340)和第二控制单元(350)，其中， 所述散斑仪(330)，与所述结构件上的第一测试点相对，用于在所述第一测试点的表面形成包含位置信息的载波干涉条纹； 所述第二图像采集单元(340)，与所述结构件上的第一测试点相对，用于在通过固定装置(200)向所述结构件施加作用力的过程中，采集所述第一测试点表面的干涉条纹图像，并发送给第二控制单元(350)； 所述第二控制单元(350)，用于对采集到的干涉条纹图像进行处理，获得所述第一测试点变形的位移，并得到所述第一测试点的应力应变。
7.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于， 所述固定装置(200)，用于向所述结构件施加作用力。
8.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于， 所述第二控制单元(350)，具体用于对采集到的干涉条纹图像进行图像增强处理和平滑处理，并将处理后的图像ニ值化，将ニ值化图像上单连接成分确定为特征斑，跟踪每帧干涉条纹图像上的特征斑的质心的位置信息，根据所述第一测试点变形前后所述的质心的位置信息之差，获得所述第一测试点变形的位移。
9.如权利要求8所述的测试系统，其特征在干， 所述行图像增强处理包括直方图均衡化化增强处理； 所述平滑处理处理包括中值滤波处理。
10.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述测量装置300还包括应变片和应变仪，其中， 所述应变片，粘贴在所述结构件上的第二测试点上，用于在通过固定装置(200)向所述结构件施加作用力的过程中，測量所述第二测试点变形的位移，并传输给应变仪； 所述应变仪，用于根据所述第二测试点变形的位移，获得第二测试点的应カ应变。
全文摘要
本发明公开了一种结构件性能测试系统，用以简化结构件性能测试系统。该测试系统包括旋转装置、固定装置以及测量装置，其中，所述旋转装置，用于放置所述结构件，并能将所述结构件旋转；所述固定装置，用于与所述结构件的端面接触并固定所述结构件，还能通过移动对所述结构件施加作用力；所述测量装置，用于测量所述结构件的性能，其中，所述性能包括轮廓，和/或，应力应变。
文档编号G01M13/00GK102798352SQ20121023773
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者涂宏斌, 付玲, 任会礼 申请人:中联重科股份有限公司