一种新型便携式应变测试系统和测试方法技术方案

本发明专利技术公开一种新型便携式应变测试系统和测试方法。系统包括应变放大机构，可移动设备和软体显微镜，以及图片采集，处理，数据处理和显示方法。应变放大机构有两个固定面，用来固定在应变测试部位，移动设备可以是个人数码相机，智能手机，笔记本电脑，平板电脑等具有图像处理能力的设备；显微镜是增强移动设备图像分辨功能的放大镜；测试方法是指采用位移放大机构将应变转换为机构输出位移，并进行放大，然后利用图像设备和放大镜/显微镜等采集应变放大图像。然后分析图像，确定放大机构的输出位移，通过输出位移和应变的关系，便可得出应变的实际值，然后将测试结果以图形和图标的方式显示出来。

A new portable strain measuring system and testing method

The invention discloses a new portable strain measuring system and testing method. The system includes strain amplification mechanism, mobile device and software microscope, as well as picture acquisition, processing, data processing and display methods. The strain amplification mechanism has two fixed surface, used for fixing in strain testing site, mobile devices can be a personal digital camera, intelligent mobile phone, notebook computer, tablet computer with image processing ability of the equipment; microscope is to enhance the resolution function of mobile devices placed mirror image; test method refers to the displacement amplification mechanism will be transformed into strain the output displacement and amplification, then use image equipment and a magnifying glass microscope image acquisition / strain amplification. Then, the output displacement of the amplification mechanism is determined by analyzing the image, and the actual value of strain can be obtained through the relationship between the displacement and strain, and then the test results are displayed in the form of graphics and icons.

【技术实现步骤摘要】
一种新型便携式应变测试系统和测试方法
本专利技术公开了一种新型便携式应变测试系统和测试方法。其中涉及微型位移放大机构，微型放大镜的制作和使用，以及使用图像的处理来测量应变的方法。
技术介绍
对材料或结构在不同负载条件下的应变分析为工程设计和分析，以及结构负载，安全监测等提供了有价值的信息。应变的检测在生产和工程建设中广泛使用。测量应变最常见的方法是使用电阻式应变片和电子应变测试仪，通过电子应变片的电阻的变化来反映应变的值。这种电子应变仪一般采用专用的桥式放大器来读取因应变引起的电阻变化值。这种专业的电子应变仪价格比较贵，携带不方便。由于耗电量高，需要供电，在野外现场使用非常的不方便。而且应变片的黏贴需要特别的黏结胶和黏贴步骤，为工程人员的使用带来诸多不便。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题提供一种新型便携式应变测试系统和测试方法。本专利技术中新型便携式应变测试系统：它包括微型位移放大机构，软体光学放大镜，用于在个人便携式平台（如数码相机、智能手机、平板电脑和笔记本电脑等）的图像采集处理和信息显示应用程序等。所述的微型位移放大机构，包括两个固定端黏固在待测件的表面上用于位移输入，一个位移指针指示输出位移，一个两级位移放大机构，和一个位移及长度参考部件。所述的微型位移放大机构可以采用3D打印，注塑，压模等加工方法加工。所述的软体光学放大镜是采用PDMS或其他软体可成型的材料热加工而成的单面放大镜，可以直接黏附在个人便携平台的照相机的镜头上。所属的图像采集处理和结果显示程序提供图像采集功能、图像模式搜索功能、图像尺寸标定功能、数字图形显示功能。本专利技术新型应变测试方法是：采用一个一级或多级微型位移放大机构将待测结构表面的应变转换为位移并且进行放大输出，然后采用热成型方法加工而成的软体透镜与个人便携设备（如数码相机、智能手机、平板电脑和笔记本电脑等）组成具备显微功能的图像拍摄设备，并通过应用程序获取位移放大机构的输出指示器图像、分析位移放大机构输出指示器的输出位移，参照预先标定的位移-应变关系，便可得出相应的待测的应变值，并通过个人便携设备的显示屏显示给用户。本专利技术的优点是：使用方便，无需采用专用的桥式电阻信号放大器来读取应变，只需要与普遍使用的个人便携式设备相结合就可以，不受现场供电等诸多状况的限制；性价比高，采用本专利技术的方法基本与目前市场上普遍使用的应变片所测得的分辨率相当，但价格却便宜得多；本专利技术中的微型位移放大器的固定比通常的应变片的黏贴固定要简单容易得多，采用普通强力胶即可。本专利技术中的系统和方法使用简单，非工程专业人员亦可操作。附图说明图1为本专利技术的方法基本功能构成示意图。图2为本专利技术中的4种微型位移放大机构原理示意图。图3为本专利技术中的软体透镜及其制作方法示意图以及透镜样品。图4为本专利技术中的采用3D打印的两个微型位移放大机构实例样品图。图5为本专利技术中的采用3D打印的两个微型位移放大机构进行应变测试结果。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术中新型应变测量方法采用微型位移放大机构固定在待测物体表面，然后采用个人图像/信息平台，如数码相机、智能手机、平板电脑和笔记本电脑等，配合使用图像放大设备，如放大镜，显微镜等，拍摄微型位移放大机构的位移输出指示器在不同应变下的指示位置，然后通过图像分析和预先对位移放大机构的输入输出位移的标定关系得出应变的测得值。图2所示是本专利技术中的4种微型位移放大机构，即传感器。和通常的传感器不同是，本专利技术中的传感器将应变转换成机械位移信号输出，而不是电信号输出。图中所示为位移输入固定件，为直式放大器件，’为斜式放大器件，为放大中间件，为位移输出指示器，为非位移输入固定件。除外，所有部件厚度都相同，而且都小于所述的的厚度。固定在待测应变物体的表面，其他部件都和待测表面不接触。当待测表面产生应变ϵ，两个固定件之间就会产生输入位移QUOTE，其中QUOTE为两个固定件之间的跨距。传感器-1为一级放大机构，输入位移作用在上，使得产生一个小的旋转角QUOTE，通过输出位移指示器放大为QUOTE的输出位移，其中QUOTE为的中心到位移指示器的末端A的距离。传感器-2，-3，-4均为二级位移放大机构。其中传感器-2和3的工作原理相同，结构的布局不同。第一级为斜式放大器件，由两个对称的杆件组成，各自于对称轴的垂直线成QUOTE角。输入位移QUOTE放大为QUOTE在C处输出。C处的输出位移为第二级放大机构（和传感器-1结构类似）的输入位移，而被再次放大并在位移输出指示器的末端A处输出。传感器-4的第一级斜式位移放大器将输入的位移输入位移QUOTE放大为QUOTE在C处输出（与传感器-2和3相同）。第二级放大器由两个间距很近的杆件所构成；其中两个杆件的一个末端连接在一起作为位移输出器指示器的输出点A,另外一个末端各自固定在基座B（与固定件相连）和第一级位移输出点C相连。二级放大机构的两个杆件的距离BC越短，其放大倍数越高。图3为本专利技术中的软体透镜其制作方法示意图以及透镜样品。通过专利技术中的制作方法加工而成的软体透镜可以直接黏贴在智能手机、平板电脑、笔记本电脑、iPAD等平台的内置照相机的镜头上，使得这些照相机具有图像放大/显微功能，能够分辨位移指示器的细小位置变化。加工步骤如图所示一共有四步：(a)将PDMS（或其他软体可成型的材料的）基剂和固化剂按照10：1的比例在小容器中混合均匀；（b）将混合均匀的PDMS胶状体放置在低压或真空器皿中30分钟来除去其中的气泡；(c)将PDMS载入到针筒中，垂直放置并使其末端漏嘴离下方的加热板(hotplate)的表面相距20毫米；（d）在加热板表面放置干净的薄玻璃片，将加热板的表面加热到指定的温度，并将PDMS滴到玻璃片上。加热板的表面温度不同，成型的软体放大镜的曲率就不同，放大倍数也相应不同。图4所示的是采用ABS材料3D打印而成的微型位移放大器（如图3中所示的传感器-1）。表中是5个样品的相应尺寸。本专利技术中所述的传感器（位移放大器）可以通过注塑成型、压模成型、3D打印等价格便宜的方法加工。图5所示是使用本专利技术所述的方法测得一悬臂梁在末端加载时的应变案例结果。采用图4中所示的5个位移放大器、iPhone6和在215.6oC时成型的软体透镜相结合而测得的应变和指示器的输出位移关系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式应变测试系统，其特征在于所述的测试系统包括位移放大机构，光学放大镜、用于个人便携式平台（包括相机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等）的图像采集处理和结果显示的应用程序。

【技术特征摘要】
1.一种便携式应变测试系统，其特征在于所述的测试系统包括位移放大机构，光学放大镜、用于个人便携式平台（包括相机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等）的图像采集处理和结果显示的应用程序。2.根据权利要求1所述的位移放大机构，其特征在于所述的位移放大机构具有两个位移输入端和位移输出指示端；两个位移输入端可以用强力胶固定在应变测试件的测试表面；测试表面的微小应变经两个输入端转化为输入位移，通过机构放大后在位移输出端显示放大的位移。3.根据权利要求1所述的光学放大镜，其特征在于所述的放大镜采用聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）热加工而成的单面凸透镜，可以自然黏附在图像设备（如相机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等）内置照相机的镜头前，从而使该照相机具有显微镜的功能。4.根据权利要求1所述的光学放大镜，其特征在于所述的放大镜可以和放置在图像设备（如相机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等）内置照相机的镜头前，从而使该照相机具有显微镜的功能。5.根据权利要求1所述的用于个人便携式平台的图像采集处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖拥军，谢孔英，
申请(专利权)人：浙江微科机电有限公司，赖拥军，谢孔英，
类型：发明
国别省市：浙江,33