裂纹扩展测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种裂纹扩展测量系统，包括运动控制系统、图像采集系统和数据处理工作站，其中运动控制系统包括龙门架横梁、移动滑台、丝杠导轨、伺服电机、同步触发器和PLC控制系统，所述移动滑台设置于两个龙门架横梁上端中心位置，其中移动滑台设有丝杠导轨，所述丝杠导轨与伺服电机连接，其中伺服电机连接PLC控制系统，所述PLC控制系统连接数据处理工作站，所述图像采集系统设置于移动滑台上，其中图像采集系统分别连接同步触发器和数据处理工作站。

Crack propagation measurement system

The invention discloses a crack propagation measurement system, which comprises a motion control system, an image acquisition system and a data processing workstation, wherein the motion control system comprises a gantry frame crossbeam, a moving slide table, a lead screw guide rail, a servo motor, a synchronous trigger and a PLC control system, and the moving slide table is arranged on two gantry frames crosswise. In the center position of the upper end of the beam, the sliding table is equipped with a lead screw guide rail, and the lead screw guide rail is connected with a servo motor. The servo motor is connected with a PLC control system, and the PLC control system is connected with a data processing workstation. The image acquisition system is arranged on the sliding table, and the image acquisition system is connected with synchronous trigger respectively. Device and data processing workstation.

【技术实现步骤摘要】
裂纹扩展测量系统
本专利技术属于裂纹扩展测量实验领域，特别是裂纹扩展测量系统，用于于大型壁板损伤容限试验，获得裂纹扩展曲线。
技术介绍
目前大型壁板损伤容限试验，为了获得裂纹扩展曲线，必须实时跟踪测量裂纹长度。以往的做法采用人工测量的方式，具体步骤为：停止试验、卸压，试验人员爬上检查框架，利用读数显微镜等工具观察和读取裂纹长度信息。这种方式存在以下问题：卸压后，试验件受载变小，裂纹尖端将会闭合，读取的数值会比实际值略小，影响测量精度；不卸压，在试验件受载情况下读取的裂纹长度相对准确，但读数人员需要冒着试验件随时破坏甚至破裂的巨大风险去工作。因此，需要一种既能保证试验数据的准确性、降低人工读取数据的风险，同时实时获取裂纹长度与循环数对应关系的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种裂纹扩展测量系统，克服了现有技术中试验数据的准确性不高、人工读取数据的风险大，并且不能实时获取裂纹长度与循环数对应关系等问题。为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：裂纹扩展测量系统，包括运动控制系统、图像采集系统和数据处理工作站，其中运动控制系统包括龙门架横梁、移动滑台、丝杠导轨、伺服电机、同步触发器和PLC控制系统，所述移动滑台设置于两个龙门架横梁上端中心位置，其中移动滑台设有丝杠导轨，所述丝杠导轨与伺服电机连接，其中伺服电机连接PLC控制系统，所述PLC控制系统连接数据处理工作站，所述图像采集系统设置于移动滑台上，其中图像采集系统分别连接同步触发器和数据处理工作站。优选的，所述图像采集系统包括第一图像采集设备和第二图像采集设备，其中第一图像采集设备包括第一相机、第一镜头和第一光源，第二图像采集设备包括第二相机、第二镜头和第二光源，所述第一相机设置于移动滑台一侧，其中第一相机连接第一镜头，第一镜头前端设置有第一光源，所述第二相机设置于移动滑台另一侧，其中第二相机连接第二镜头，第二镜头前端设置有第二光源，所述第一镜头和第二镜头倾斜并彼此靠近，其中第一镜头和第二镜头所在直线分别与竖线之间的夹角范围为0~45°。优选的，所述第一镜头所在直线与竖线之间的夹角为30°，所述第二镜头所在直线与竖线之间的夹角为30°。优选的，所述第一相机和第二相机采用Basler相机，所述第一镜头和第二镜头采用远心镜头，所述第一光源和第二光源采用同轴光源。优选的，还包括循环数采集相机，所述循环数采集相机分别连接同步触发器和数据处理工作站。优选的，所述第一相机、第二相机和循环数采集相机分别与数据处理工作站通过网线连接。优选的，还包括伺服驱动器，所述伺服驱动器设置于伺服电机和PLC控制系统之间，其中伺服驱动器分别于伺服电机和PLC控制系统连接。优选的，所述移动滑台设有光栅尺，所述光栅尺连接数据处理工作站。优选的，所述数据处理工作站包括标定系统、裂纹检测与测量系统、循环数识别系统、数据耦合系统和数据库系统，其中标定系统、裂纹检测与测量系统、循环数识别系统、数据耦合系统和数据库系统协同合作完成裂纹扩展的测量。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术图像采集系统的镜头采用双远心镜头，解决了物距变化带来的成像模糊问题，改善了成像质量，并且将两个相机倾斜放置，避免双远心镜头造成的成像盲区，并在镜头与相机之间加入转接角补偿损失的景深；（2）本专利技术采用移动滑台对裂纹进行跟踪，当裂纹超出视场时，移动滑台带动相机移动一定距离满足对裂纹的测量；（3）本专利技术设计合理、精确度高，可以达到0.1mm的检测精度，实验数据真实记录裂纹扩展情况。附图说明图1、本专利技术的结构示意图；图2、本专利技术运动控制系统的结构示意图。附图标记说明：1-数据处理工作站，2-龙门架横梁，3-移动滑台，4-丝杠导轨，5-伺服电机，6-同步触发器，7-PLC控制系统，8-循环数采集相机，9-伺服驱动器，10-第一相机，11-第一镜头，12-第一光源，13-第二相机，14-第二镜头，15-第二光源。具体实施方式下面结合附图及实施例描述本专利技术具体实施方式：需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。实施例1如图1~2所示，裂纹扩展测量系统，包括运动控制系统、图像采集系统和数据处理工作站1，其中运动控制系统包括龙门架横梁2、移动滑台3、丝杠导轨4、伺服电机5、同步触发器6和PLC控制系统7，所述移动滑台3设置于两个龙门架横梁2上端中心位置，其中移动滑台3设有丝杠导轨4，所述丝杠导轨4与伺服电机5连接，其中伺服电机5连接PLC控制系统7，所述PLC控制系统7连接数据处理工作站1，所述图像采集系统设置于移动滑台3上，其中图像采集系统分别连接同步触发器6和数据处理工作站1。实施例2如图1~2所示，裂纹扩展测量系统，包括运动控制系统、图像采集系统和数据处理工作站1，其中运动控制系统包括龙门架横梁2、移动滑台3、丝杠导轨4、伺服电机5、同步触发器6和PLC控制系统7，所述移动滑台3设置于两个龙门架横梁2上端中心位置，其中移动滑台3设有丝杠导轨4，所述丝杠导轨4与伺服电机5连接，其中伺服电机5连接PLC控制系统7，所述PLC控制系统7连接数据处理工作站1，所述图像采集系统设置于移动滑台3上，其中图像采集系统分别连接同步触发器6和数据处理工作站1。所述龙门架横梁左右两个支架上标有刻度，方便定位安装高度，龙门架横梁具有较高平行度（达到0.1mm/1000mm以内），保证后续扩展安装光栅尺主尺的基本要求（光栅尺为扩展部件，系统硬件预留接口）。所述移动滑台可在X、Y、Z轴3个方向进行调节，每个方向都有±20mm的调节空间可以在一定程度上对偏离尺度在20mm以内的裂纹进行测量，其中移动滑台的X轴采用定制线性轨道，平行度高，有效行程大于500mm可达到技术指标要求，当裂纹长度大于视场时，移动滑台带动相机镜头与光源移动，以完成对裂纹的跟踪。所述伺服电机为FR-LS-20-2-05-06-A，由于移动滑台是在低速情况下高精度运行，因此使用伺服电机，伺服电机相比于步进电机具有控制精度高、低频、低惯量等优点。如图1~2所示，优选的，所述图像采集系统包括第一图像采集设备和第二图像采集设备，其中第一图像采集设备包括第一相机10、第一镜头11和第一光源12，第二图像采集设备包括第二相机13、第二镜头14和第二光源15，所述第一相机10设置于移动滑台3一侧，其中第一相机10连接第一镜头11，第一镜头11前端设置有第一光源12，所述第二相机13设置于移动滑台3另一侧，其中第二相机13连接第二镜头14，第二镜头14前端设置有第二光源15，所述第一镜头11和第二镜头14倾斜并彼此靠近，其中第一镜头11和第二镜头14所在直线分别与竖线之间的夹角范围为0~45°。如图1~本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.裂纹扩展测量系统，其特征在于：包括运动控制系统、图像采集系统和数据处理工作站，其中运动控制系统包括龙门架横梁、移动滑台、丝杠导轨、伺服电机、同步触发器和PLC控制系统，所述移动滑台设置于两个龙门架横梁上端中心位置，其中移动滑台设有丝杠导轨，所述丝杠导轨与伺服电机连接，其中伺服电机连接PLC控制系统，所述PLC控制系统连接数据处理工作站，所述图像采集系统设置于移动滑台上，其中图像采集系统分别连接同步触发器和数据处理工作站。

【技术特征摘要】
1.裂纹扩展测量系统，其特征在于：包括运动控制系统、图像采集系统和数据处理工作站，其中运动控制系统包括龙门架横梁、移动滑台、丝杠导轨、伺服电机、同步触发器和PLC控制系统，所述移动滑台设置于两个龙门架横梁上端中心位置，其中移动滑台设有丝杠导轨，所述丝杠导轨与伺服电机连接，其中伺服电机连接PLC控制系统，所述PLC控制系统连接数据处理工作站，所述图像采集系统设置于移动滑台上，其中图像采集系统分别连接同步触发器和数据处理工作站。2.根据权利要求1所述的裂纹扩展测量系统，其特征在于：所述图像采集系统包括第一图像采集设备和第二图像采集设备，其中第一图像采集设备包括第一相机、第一镜头和第一光源，第二图像采集设备包括第二相机、第二镜头和第二光源，所述第一相机设置于移动滑台一侧，其中第一相机连接第一镜头，第一镜头前端设置有第一光源，所述第二相机设置于移动滑台另一侧，其中第二相机连接第二镜头，第二镜头前端设置有第二光源，所述第一镜头和第二镜头倾斜并彼此靠近，其中第一镜头和第二镜头所在直线分别与竖线之间的夹角范围为0~45°。3.根据权利要求2所述的裂纹扩展测量系统，其特征在于：所述第一镜头所在直线与竖线之间的夹角为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑾，景军锋，高原，
申请(专利权)人：西安获德图像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61