本发明专利技术公开了一种细长构件准静态全场变形测量装置和方法，该装置包括摄像机构(1)和驱动机构(2)，其中，所述摄像机构(1)和驱动机构(2)均与细长构件(3)平行设置，所述摄像机构(1)在驱动机构(2)的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件(3)的图像，进而获得细长构件(3)的全景图像；所述方法包括采集细长构件变形前后的全景图像，比较分析后或得细长构件的应变场。本发明专利技术所述的测量装置结构简单，成本低廉，所述方法易于操作、图像精度高、测量效率高。
A Quasi-static Full-field Deformation Measuring Device and Method for Slender Components
【技术实现步骤摘要】
一种细长构件准静态全场变形测量装置及方法
本专利技术涉及细长构件图像采集
，具体涉及一种细长构件准静态全场变形测量装置及方法。
技术介绍
数字图像相关(digitalimagecorrelation，DIC)技术最初由美国南卡罗来纳州大学的Peters和日本的Yamaguchi于上世纪80年代初分别独立提出，是一种全场形貌、位移和变形测量的基于图像的非接触式光学方法。DIC技术首先使用数字成像设备(光学成像，电子成像及扫描探针成像设备等等)获取被测对象在不同状态下的数字图像，然后使用基于相关性的匹配和数值微分方法进行图像分析，以定量计算被测对象的全场位移和全场应变。在工程实际应用过程中，很多情况下被监测对象的单一方向尺寸都较大，如土木工程中的梁、柱等细长构件，在使用DIC技术进行应变分析时，若只考虑图像高度方向的尺寸，则宽度方向的有效分辨率会降低；若只考虑图像宽度方向的尺寸，则高度高效尺寸会超出相机的视场范围，不能有效地进行全场测量，由此导致单一相机无法对细长构件的准静态全程变形进行测量。为此，相关研究人员采用多个相机搭建相机矩阵的方法进行拍照，但是需要使用的相机较多，耗资较高，图像获取步骤繁琐，效率低，不方便使用。因此，有必要提供一种能够有效获得细长构件全照、成本较低、精度和效率高，且获取步骤简单的细长构件准静态全场变形测量装置及方法。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种细长构件准静态全场变形测量装置和方法，该装置包括单个摄像机构、驱动机构和控制机构，摄像机构在驱动机构的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件的图像，进而获得全景图像；所述方法通过对拍摄的图像进行质量评估，自动调整图像重叠区域，进而提高了图像拼接的配准度和效率，从而完成了本专利技术。具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：第一方面，提供一种细长构件准静态全场变形测量装置，其中，所述装置包括摄像机构1和驱动机构2，其中，所述摄像机构1和驱动机构2均与细长构件3平行设置，所述摄像机构1在驱动机构2的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件3的图像，进而获得细长构件3的全景图像。第二方面，提供一种细长构件准静态全场变形测量方法，优选采用第一方面所述的装置进行，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1，在施加载荷前，采集细长构件的全景图像；步骤2，对细长构件施加载荷，并采集变形后的全景图像；步骤3，对施加载荷前后的细长构件进行分析，获得其应变场。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)本专利技术所提供的细长构件准静态全场变形测量装置，结构简单，仅采用一个摄像机构即能实现细长构件的全景测量，成本低廉，测量效率高，通用性强；(2)本专利技术所提供的细长构件准静态全场变形测量方法，易于操作，能够实现对细长构件的全景拍摄，图像分辨率高；(3)本专利技术所提供的细长构件准静态全场变形测量方法，在每拍摄完一张图像后进行图像质量评估，能够根据图像质量自动调整图像重叠区域的大小，提高了图像拼接的效率和精度；(4)本专利技术所提供的细长构件准静态全场变形测量方法，图像质量评估和摄像机构平移同步进行，提高了测量效率。附图说明图1示出本专利技术一种优选实施方式的细长构件准静态全场变形测量装置的整体结构示意图；图2示出本专利技术一种优选实施方式的细长构件准静态全场变形测量装置的侧视结构示意图；图3示出本专利技术一种优选实施方式的细长构件准静态全场变形测量装置的剖面结构示意图；图4示出本专利技术一种优选实施方式的连接件的结构示意图；图5示出本专利技术一种优选实施方式的图像质量评估的示意图；图6示出本专利技术一种优选实施方式的摄像机构移动拍摄的示意图。图7示出本专利技术一种优选实施方式的细长构件准静态全场变形测量方法的流程图。附图标号说明：1-摄像机构；2-驱动机构；21-驱动电机；22-驱动轨道；23-滑台；3-细长构件；4-控制机构；41-计算机；42-控制器；5-连接机构；51-底座；511-水平仪；52-连接件；521-连接杆；522-叉型架；523-螺纹销；53-升降组件；531-平台；532-内管；533-外管；534-通槽；535-水平螺纹通孔；536-固定件。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本专利技术提供了一种细长构件准静态全场变形测量装置，如图1所示，所述装置包括摄像机构1和驱动机构2，所述摄像机构1和驱动机构2均与细长构件3平行设置，所述摄像机构1在驱动机构2的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件3的图像，进而获得细长构件3的全景图像。其中，所述细长构件为单向走向较大、超出摄像机构视场范围的构件，如工业领域内的梁、柱等细长构件。所述准静态是指系统从一个平衡状态向另一个平衡状态变化时经历的全部状态的总和，在过程中的任意时刻，系统都无线地接近平衡态，因而任何时刻系统的状态都可以当平衡态处理。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述摄像机构1为单个工业相机，其与驱动机构2固定连接。在进一步优选的实施方式中，所述摄像机构1的分辨率为1280×1024。优选地，所述工业相机优选为维视智造MV-130UM系列工业相机，其镜头优选为PentaxTVLENS16mm1:1.4工业镜头。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述驱动机构2包括相互连接的驱动电机21和驱动轨道22，在所述驱动轨道22上设置有滑台23，所述摄像机构1与滑台23固定连接。在进一步优选的实施方式中，所述驱动轨道22为丝杠，优选为滚珠丝杠，其在驱动电机的带动下进行旋转运动，以带动滑台水平移动。优选地，在所述驱动轨道的起始端和终点端均设置限位开关，所述限位开关优选为施耐德9007-TUA1限位开关。其中，在滑台移动的过程中，碰到起始端的限位开关则停止，碰到终点端的限位开关则立即反转返回起始位置。在更进一步优选的实施方式中，所述驱动轨道22与滑台23通过螺纹连接。在本专利技术中，所述驱动电机驱动丝杠运动，进而带动滑台移动，以实现摄像机构对细长构件进行多个位置的拍照。根据本专利技术一种优选的实施方式，如图2和3所示，在所述摄像机构1和滑台23之间还设置有连接机构5，所述连接机构5能够对摄像机构1的位置进行调整。其中，所述连接机构能够对摄像机构的竖直高度和摄像机构与细长构件的平行度进行调整。在进一步优选的实施方式中，所述连接机构5包括由上到下依次连接的底座51、连接件52和升降组件53，其中，所述底座51与摄像机构1固定连接，所述升降组件53与滑台23固定连接。在更进一步优选的实施方式中，在所述底座51上设置有水平仪511，以监测摄像机构的水平度。根据本专利技术一种优选的实施方式，如图3和4所示，所述连接件52包括连接杆521和叉型架522，所述连接杆521和叉型架522通过螺纹销523固定连接。在进一步优选的实施方式中，所述连接杆521的底端与升降组件固定连接，所述连接杆521的顶端与叉型架522的叉型端配合连接；所述叉型架522的叉体端与底座51固定连接。在更进一步优选的实施方式中，在所述连接杆521的顶端径向设置有第一螺纹孔，在所述叉型架522的叉型端开设有第二螺纹孔，所述连接杆52本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种细长构件准静态全场变形测量装置，其特征在于，所述装置包括摄像机构(1)和驱动机构(2)，其中，所述摄像机构(1)和驱动机构(2)均与细长构件(3)平行设置，所述摄像机构(1)在驱动机构(2)的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件(3)的图像，进而获得细长构件(3)的全景图像。
【技术特征摘要】
1.一种细长构件准静态全场变形测量装置，其特征在于，所述装置包括摄像机构(1)和驱动机构(2)，其中，所述摄像机构(1)和驱动机构(2)均与细长构件(3)平行设置，所述摄像机构(1)在驱动机构(2)的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件(3)的图像，进而获得细长构件(3)的全景图像。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动机构(2)包括相互连接的驱动电机(21)和驱动轨道(22)，在所述驱动轨道(22)上设置有滑台(23)，所述摄像机构(1)与滑台(23)固定连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述细长构件准静态全场变形测量装置还包括控制机构(4)，其设置在摄像机构(1)和驱动电机(21)之间，以控制驱动电机的运动；所述控制机构(4)包括相互连接的计算机(41)和控制器(42)，所述计算机(41)与摄像机构(1)连接，所述控制器(42)与驱动电机(21)连接。4.一种细长构件准静态全场变形测量方法，优选采用权利要求1至3之一所述的装置进行，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，在施加载荷前，采集细长构件的全景图像；步骤2，对细长构件施加载荷，并采集变形后的全景图像；步骤3，对施加载荷前后的细长构件进行分析，获得其应变场。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：步骤1-1，在细长构件表面制作散斑；步骤1-2，采集细长构件的第一张图像，对其进行质量评估；步骤1-3，根据上述符合要求的图像质量，获取摄像机构需要移...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵健，付饶，王羽，张建忠，王志奇，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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