玻璃材料落球冲击性能测试系统技术方案

一种玻璃材料落球冲击性能测试系统，该系统包括用于固定玻璃试件的基座、标杆、用于固定钢球的磁力固定座、控制器、第一相机、第二相机及处理单元。第一相机设置于钢球下落路径的侧面上，并对钢球下落的轨迹进行拍摄，第二相机设置于玻璃试件的下方，并对玻璃试件的裂纹延伸过程进行拍摄，处理单元与控制器、第一相机及第二相机相连，处理单元控制第一相机及第二相机进行拍摄，并对第一相机及第二相机拍摄的内容进行分析。该系统能够在符合国标测试要求的前提下，还能够对钢球下落的轨迹进行记录及分析，以及对试件受到冲击时的裂纹演化过程和最终破裂形式进行有效的观察，测试结果能够更加有效地用于材料强度表征和分析。

【技术实现步骤摘要】
玻璃材料落球冲击性能测试系统
本技术涉及玻璃品质检测领域，尤其是一种玻璃材料落球冲击性能测试系统。
技术介绍
玻璃材料因其卓越的透明特性在生活和工程中被广泛使用，另一方面因为材料本身脆性导致其在实际应用过程中经常出现碰撞破裂等现象，对材料强度性能的测试是应用中安全性设计的关键，落球冲击测试是检验玻璃材料抗冲击性能的标准实验方法，通过使一定质量的钢球从某高度自由落体冲击到材料表面并观察相应玻璃表面的破裂程度来定义其抗冲击强度，GB15763.3-2009等文件中已对落球冲击试验方法做了标准要求，但对钢球的高度调节和下落控制方式未做具体说明，现有实施手段比较简陋，受到人为因素的影响较大，而且获取的数据较为单一，无法对钢球下落过程的真实速度、加速度进行测量，也无法对玻璃材料受冲击时的裂纹衍生过程及破裂形式进行标准化观测。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种玻璃材料落球冲击性能测试系统，该系统能够在符合国标测试要求的前提下，还能够对钢球下落的轨迹进行记录及分析，以及对试件受到冲击时的裂纹演化过程和最终破裂形式进行有效的观察，测试结果能够更加有效地用于材料强度表征和分析。本技术提供了一种玻璃材料落球冲击性能测试系统，其特征在于：包括用于固定玻璃试件的基座、标杆、用于固定钢球的磁力固定座、控制器、第一相机、第二相机及处理单元，所述标杆竖直设置，所述磁力固定座位置可调的设置于所述标杆上，且位于所述基座的上方，所述控制器与所述磁力固定座相连，控制所述钢球的下落，所述第一相机设置于所述钢球下落路径的侧面上，所述第二相机设置于所述玻璃试件的下方，所述处理单元与所述控制器、所述第一相机及所述第二相机相连，所述处理单元控制所述第一相机及所述第二相机分别对所述钢球下落的轨迹及所述玻璃试件的裂纹延伸过程进行拍摄，并对所述第一相机及所述第二相机拍摄的内容进行分析。进一步地，所述第一相机观测幅面的下边缘至少包含所述玻璃试件。进一步地，所述第二相机设置于所述钢球的正下方，并聚焦于所述玻璃试件的下表面的位置。进一步地，所述第二相机的视场至少包含以所述玻璃试件的冲击中心为中心的300mm*300方形区域的范围。进一步地，所述第一相机和/或所述第二相机为高速CDD相机。进一步地，所述基座上设置有支撑框，所述玻璃试件支撑于所述支撑框上。进一步地，所述支撑框上还设置有框型的橡胶垫，所述玻璃试件夹设于两个所述框型的橡胶垫之间。进一步地，在基座上设置有支撑板，所述第二相机设置于所述支撑板上，所述第二相机与所述玻璃试件之间还设置有透明的防护板。进一步地，在所述基座上远离所述第一相机的一侧，还竖直设置有与所述钢球具有视觉色差的背景幕。进一步地，所述磁力固定座的端部设置有容置所述钢球的凹槽。综上所述，本技术通过第一相机及第二相机的设置，使其能够分别对钢球的下落过程及玻璃试件的裂纹延伸过程进行图像采集，这能够在符合国标测试要求的前提下，还能够对钢球下落的轨迹进行记录及分析，以及对试件受到冲击时的裂纹演化过程和最终破裂形式进行有效的观察，测试结果能够更加有效地用于材料强度表征和分析。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1所示为本技术实施例提供的玻璃材料落球冲击性能测试系统的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。有鉴于此，本技术提供了一种玻璃材料落球冲击性能测试系统，该系统能够在符合国标测试要求的前提下，还能够对钢球下落的轨迹进行记录及分析，以及对试件受到冲击时的裂纹演化过程和最终破裂形式进行有效的观察，测试结果能够更加有效地用于材料强度表征和分析。图1所示为本技术实施例提供的玻璃材料落球冲击性能测试系统的结构示意图。如图1所示，本技术实施例提供的玻璃材料落球冲击性能测试系统包括用于固定玻璃试件11的基座20、标杆30、用于固定钢球12的磁力固定座40、控制器50、第一相机61、第二相机62及处理单元70。标杆30竖直设置，磁力固定座40位置可调地设置于标杆30上，且位于基座20的上方，控制器50与磁力固定座40相连，控制钢球12的下落。第一相机61设置于钢球12下落路径的侧面上，第二相机62设置于玻璃试件11的下方，处理单元70与控制器50、第一相机61及第二相机62相连，处理单元70控制第一相机61及第二相机62分别对钢球12下落的轨迹及玻璃试件11的裂纹延伸过程进行拍摄，并对第一相机61及第二相机62拍摄的内容进行分析。为了能够较好地对钢球12下落的轨迹进行拍摄，在本实施例中，第一相机61观测幅面下边缘，也即第一相机61拍摄图像的下边界至少需要包含玻璃试件11，这样能够对钢球12冲击玻璃试件11前至发生碰撞时的运动轨迹进行精确的测量；处理单元70在处理数据时，以第一张图像中钢球12的下边缘中心点为参考点，基于目标搜索匹配算法对第一相机61拍摄的序列图像中的钢球12位置及进行分析，并通过钢球12实际直径尺寸做物面分辨标定，从而得到钢球12冲击试件前至发生碰撞时的位移时程曲线(x-t)，然后对位移-时间曲线进行求偏导处理得到下落速度时程曲线(v-t)，再对下落速度时程曲线进行求偏导以得到对应的加速度时程曲线(a-t)。在通过第二相机62对玻璃试件11破裂过程进行观测和记录时，第二相机62设置于钢球12的正下方，并聚焦于玻璃试件11下表面的位置，第二相机62的视场至少包含以玻璃试件11的冲击中心为中心的300mm*300方形区域的范围，该范围可以通过刻度尺等工具提前对第二相机62的物面分辨率进行标定。在第二相机62进行拍摄后，处理单元70选取从钢球12与玻璃试件11发生碰撞至拍摄结束的图像，依据第二相机62拍摄的序列图像分析玻璃试件11裂纹延伸过程，并提取最终玻璃试件11破裂后的裂纹分布图像。优选地，第一相机61和/或第二相机62为高速CDD(chargecoupleddevicecamera电荷耦合器件)相机。在本实施例中，为了能够对玻璃试件11进行较好的支撑及固定，在基座20上设置有支撑框21，玻璃试件11支撑于支撑框21上。在支撑框21上还设置有框型的橡胶垫22，玻璃试件11夹设于两个框型的橡胶垫22之间。为了与GB15763.3-2009的测试要求统一，试件框的工作空间为610mm*610mm，橡胶垫22的厚度为3mm，硬度为A50。在基座20上还设置有支撑第二相机62的支撑板23，在第二相机62与玻璃试件11之间，还设置有透明的防护板24，以防止冲击试验对第二相机62造成损伤。进一步地，标杆30上刻有0.5mm精度的刻度尺，最高可满足5m高度的下落高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃材料落球冲击性能测试系统，其特征在于：包括用于固定玻璃试件的基座、标杆、用于固定钢球的磁力固定座、控制器、第一相机、第二相机及处理单元，所述标杆竖直设置，所述磁力固定座位置可调的设置于所述标杆上，且位于所述基座的上方，所述控制器与所述磁力固定座相连，控制所述钢球的下落，所述第一相机设置于所述钢球下落路径的侧面上，所述第二相机设置于所述玻璃试件的下方，所述处理单元与所述控制器、所述第一相机及所述第二相机相连，所述处理单元控制所述第一相机及所述第二相机分别对所述钢球下落的轨迹及所述玻璃试件的裂纹延伸过程进行拍摄，并对所述第一相机及所述第二相机拍摄的内容进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种玻璃材料落球冲击性能测试系统，其特征在于：包括用于固定玻璃试件的基座、标杆、用于固定钢球的磁力固定座、控制器、第一相机、第二相机及处理单元，所述标杆竖直设置，所述磁力固定座位置可调的设置于所述标杆上，且位于所述基座的上方，所述控制器与所述磁力固定座相连，控制所述钢球的下落，所述第一相机设置于所述钢球下落路径的侧面上，所述第二相机设置于所述玻璃试件的下方，所述处理单元与所述控制器、所述第一相机及所述第二相机相连，所述处理单元控制所述第一相机及所述第二相机分别对所述钢球下落的轨迹及所述玻璃试件的裂纹延伸过程进行拍摄，并对所述第一相机及所述第二相机拍摄的内容进行分析。


2.根据权利要求1所述的玻璃材料落球冲击性能测试系统，其特征在于：所述第一相机观测幅面的下边缘至少包含所述玻璃试件。


3.根据权利要求1所述的玻璃材料落球冲击性能测试系统，其特征在于：所述第二相机设置于所述钢球的正下方，并聚焦于所述玻璃试件的下表面的位置。


4.根据权利要求3所述的玻璃材料落球冲击性能测试系统，其特征在于：所述第二相机的视场至少包含以所述玻璃试...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志峰，朱海斌，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，
类型：新型
国别省市：浙江;33