标记点追踪应变测量设备、测量方法及拉伸实验系统与流程

本发明涉及被测试样实验设备，特别是涉及一种标记点追踪应变测量设备、测量方法以及拉伸实验系统。

背景技术：

1、单轴拉伸实验是对单轴向被测试样进行力学检测的常规手段，用以采集应力应变曲线。拉伸试验机通常采用力传感器测得载荷作为应变参考量，拉伸试验机的夹具间距作为应变参考物理量。然而被测试样拉伸过程中由于存在边缘效应，会导致靠近拉伸试验机的夹具中被测试样受到的载荷更高，从而导致非中心区域产生的形变更大，因此会引入测量误差，所以拉伸实验中，被测试样应变的测量逐渐采用标记点位移追踪的方式实现。

2、标记点位移追踪方式具体的实施过程是在被测试样的中间目标区域，沿着轴线方向对两个相邻有一定间距的位置标记另一种颜色的记号作为标记点，在拉伸过程中，被测试样伸长，标记点也产生相对位移，追踪标记点的位移，计算距离和距离变化量，进而采用数字图像测量设备可测得应力作用下的被测试样的相对应变。

3、然而目前的数字图像测量设备虽然精度高，但是对被测试样以及其上标记点的尺寸下限有限制，尤其不能满足微小被测试样，例如腱索、小血管及跟腱等小直径材料上标记点的追踪，不便于被测试样的单轴拉伸实验。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对目前无法追踪微小被测试样上标记点的问题，提供一种满足微小被测试样追踪需求的标记点追踪应变测量设备、测量方法以及拉伸实验系统。

2、一种标记点追踪应变测量设备，用于追踪拉伸试验机拉伸过程中被测试样的第一标记点与第二标记点，所述标记点追踪应变测量设备包括：

3、视频采集装置，包括第一视频采集部件与第二视频采集部件，分别用于设置于所述被测试样的两侧，并同时对准所述被测试样的所述第一标记点与所述第二标记点中的一个，用于采集所述第二标记点与所述第一标记点的位移与形变数据；

4、数据采集装置，与所述视频采集装置及所述拉伸试验机的拉伸传感器传输连接，用于采集所述视频采集装置所采集的所述位移与形变数据，还用于采集所述拉伸传感器的载荷数据；以及

5、上位机，与所述数据采集装置传输连接，用于接收并处理所述数据采集装置所采集的位移与形变数据以及所述载荷数据。

6、在其中一个实施例中，所述第一视频采集部件及所述第二视频采集部件与所述被测试样处于同一水平面。

7、在其中一个实施例中，所述第一视频采集部件的轴线与所述被测试样的拉伸方向垂直；

8、所述第二视频采集部件的轴线与所述被测试样的拉伸方向垂直。

9、在其中一个实施例中，所述标记点追踪应变测量设备还包括至少一个第三视频采集部件，所述第三视频采集部件与所述第一视频采集部件同时对准所述被测试样的所述第一标记点与所述第二标记点中的一个，至少一个所述第三视频采集部件设置于所述被测试样的周侧，并与所述第一视频采集部件、第二视频采集部件存在周向间距。

10、在其中一个实施例中，所述数据采集装置包括数据采集卡以及多根连接线，所述数据采集卡通过所述连接线连接所述第一视频采集部件、所述第二视频采集部件以及所述拉伸传感器，所述数据采集卡还通过所述连接线与所述上位机连接。

11、在其中一个实施例中，所述数据采集装置包括数据采集卡以及无线传输模块，所述数据采集卡通过所述无线传输模块传输连接所述第一视频采集部件、所述第二视频采集部件、所述拉伸传感器以及所述上位机。

12、一种标记点追踪应变测量的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

13、将被测试样安装于拉伸试验机的夹具；

14、在所述被测试样上间隔标记第一标记点与第二标记点；

15、对所述被测试样进行预加载，数据采集装置采集预加载数据并反馈至上位机；

16、控制视频采集装置记录所述被测试样的位移与形变数据，并通过所述数据采集装置将被测试样的位移与形变数据反馈至所述上位机。

17、在其中一个实施例中，所述控制视频采集装置记录所述被测试样的位移与形变数据，并通过所述数据采集装置将被测试样的位移与形变数据反馈至所述上位机的步骤，包括：

18、控制所述第一视频采集部件与所述第二视频采集部件采集所述第二标记点与所述第一标记点的位移与形变数据，并反馈给数据采集装置；

19、控制拉伸传感器采集载荷数据，并反馈给所述数据采集装置；

20、所述数据采集装置将所述位移与形变数据及所述载荷数据反馈给上位机；

21、所述上位机处理所述位移与形变数据及所述载荷数据，得到所述被测试样的应力应变关系。

22、在其中一个实施例中，所述控制第一视频采集部件与第二视频采集部件采集所述第二标记点与所述第一标记点的位移与形变数据包括如下步骤：

23、控制所述第一视频采集部件与所述第二视频采集部件采集初始状态时所述第一标记点与所述第二标记点的像素间距与像素直径；

24、对所述第二标记点的位置进行追踪；

25、控制所述第一视频采集部件与所述第二视频采集部件采集所述第二标记点的直径；控制所述第一视频采集部件与所述第二视频采集部件采集所述第一标记点与所述第二标记点的轴向像素距离与径向的像素宽度。

26、在其中一个实施例中，所述对所述被测试样进行预加载，数据采集装置采集预加载数据并反馈至上位机的步骤包括：

27、测量所述第一标记点与所述第二标记点的径向直径以及轴向间距，并反馈至所述数据采集装置；

28、所述数据采集装置采集所述径向直径以及轴向间距数据反馈至所述上位机进行存储与分析。

29、一种拉伸实验系统，包括拉伸试验机及如上述任一技术特征所述的标记点追踪应变测量设备；

30、所述拉伸试验机用于夹持被测试样，所述标记点追踪应变测量设备用于采集所述被测试样的位移与形变数据，还用于采集所述拉伸试验机中拉伸传感器的载荷数据。

31、采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

32、本发明的标记点追踪应变测量设备、测量方法以及拉伸实验系统，进行单轴拉伸实验时，在被测试样上标记间隔的第一标记点与第二标记点，通过拉伸试验机夹持被测试样后，将视频采集装置中的第一视频采集部件与第二视频采集部件设置于被测试样的两侧，并将第一视频采集部件与第二视频采集部件对准被测试样的第一标记点与第二标记点中的一个，并以其中一个为基准采集第二标记点与第一标记点的位移与形变数据，数据采集装置接收第一视频采集部件与第二视频采集部件采集的位移与形变数据，还接收拉伸试验机的拉伸传感器的载荷数据，并反馈给上位机，上位机能够对位移与形变数据及载荷数据处理，以计算被测试样在拉伸载荷作用下被测试样的应力应变关系，从而得到被测试样的材料属性。该标记点追踪应变测量设备能够适配拉伸试验机，能够实现标记点的高精度定位，有效的解决目前微小生物被测试样无法追踪标记点的问题，适用于微小被测试样，保证检测实验结果的准确性；同时，还能够实现功能拓展，实时采集被测试样的图像数据并进行存储和计算，预算相关物理量，缩减流程，避免科研人员从无到有搭建实验台，在保证实验精度的前提下缩短研发周期，提高科研效率。