一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及钢构件应变的测量技术，旨在提供一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统。该测量系统包括：循环加载装置、喷涂在被测构件表面的黑白散斑；相机、配有偏振滤镜片的光学镜头、照明光源、散斑识别标定板、图像采集触发器、控制器和数据存储器；计算机；相机、光学镜头与被测黑白散斑之间无接触；相机和计算机通过数据线分别连接图像采集触发器和控制器，控制器电连接至图像采集触发器和数据存储器。该测量系统能够在钢构件现场不进行粘贴应变片操作、无需拉线条件下，实时无接触对疲劳过程中钢构件表面动态应变数据进行采集；避免人工贴片失误带来的无效测点，实现对异型构件的准确测量；方便动态应变的数字化管理，测量成本低。测量成本低。测量成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统


[0001]本技术涉及钢构件应变的测量技术，具体涉及一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统，直接应用于承受重复荷载钢构件的动态应变的数字化测量。

技术介绍

[0002]承受往复循环荷载的钢构件经过一定年限的使用之后，需要进行疲劳性能评估。一般采用动态应变片电测的方法。在构件上粘贴应变片，由动态应变仪经过标定将实测电量转化为应变历程后进行疲劳性能评估。由于应变片粘贴部位要求平整，实际上不会恰好粘贴到裂纹开裂部位，应变片也不可能密密麻麻粘满所关注的区域里，得到的测量数据自然受到应变片粘贴部位和数量的限制，造成疲劳评估误差大。钢构件很多情况下是有交叉焊缝等复杂外形的实体，应变片将无法实现对角点的应变测量，只能进行推算；在钢结构维护保养即将进入数字化管理的时代，人工贴片测量数据缺少自动化元素，实际操作性不强。因此亟需开发一种更为精确的、体现数字化特征的钢构件动态应变测量系统。
[0003]尽管有文献开展基于计算机图像视觉的疲劳检测和监测技术研究，但是该技术无法引入应变场的测量，因此不能满足对动态应变数字化的需求。迄今为止，采用在钢构件表面布置散斑、在有散斑构件承受重复荷载时通过相机全程拍摄、智能识别和获取疲劳损伤关键参数、数据无线传输进入计算机的钢构件非接触式动态应变数字化测量系统还未有报道。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统。
[0005]为解决技术问题，本技术的解决方案是：
[0006]提供一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统，该测量系统由钢构件动态应变资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统这三个子系统组成；其中，所述钢构件动态应变资料子系统包括：循环加载装置、喷涂在被测构件表面的黑白散斑；所述数据采集与传输子系统包括：相机、配有偏振滤镜片的光学镜头、照明光源、散斑识别标定板、图像采集触发器、控制器和数据存储器；所述数据管理与分析子系统包括：计算机；所述被测黑白散斑和数据采集与传输子系统之间无接触；在数据采集与传输子系统和数据管理与分析子系统中，相机和计算机通过数据线分别连接图像采集触发器和控制器，控制器电连接至图像采集触发器和数据存储器。
[0007]作为一种改进，所述钢构件动态应变资料子系统中还包括用于喷涂黑白散斑的黑色和白色的油漆喷罐。
[0008]作为一种改进，所述数据采集与传输子系统中，相机、光学镜头和照明光源各有两组，所述光学镜头放置在相机的镜头前侧，照明光源放置在相机的侧后方向。
[0009]作为一种改进，所述相机可调节地安装在支架和三角架上。
[0010]作为一种改进，所述照明光源是集成LED照明光源。
[0011]作为一种改进，所述数据采集与传输子系统中，还包括用于定位和辅助安装相机的激光导航器，激光导航器通过数据线连接相机。
[0012]作为一种改进，所述散斑识别标定板用于预先标定相机，标定时散斑识别标定板和相机之间距离保持与被测构件和相机之间的距离相等。
[0013]作为一种改进，所述数据采集与传输子系统中包括8通道模拟接口；所述相机通过数据线和8通道模拟接口与图像采集触发器连接，所述计算机通过数据线和8通道模拟接口与控制器连接。
[0014]作为一种改进，所述数据采集与传输子系统和数据管理与分析子系统中还分别包括220V电源。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0016]1、该系统最大的特点是无需对钢构件表面进行应变片粘贴的操作，可对不限于某点的指定区域在循环荷载作用下进行非接触动态应变测量。通过相机拍摄试样上黑白散斑的连续图像，经数据采集与传输子系统传送给计算机。计算机可以在所获图像数据的基础上，根据利用现有软件技术进行数据分析，获取疲劳裂纹部位及其周边在启裂瞬间、扩展期间直至破坏全过程的应变实时数据，实现对任意形状构造细节动态应变过程的数字化测量。
[0017]2、本技术能够在钢构件现场不进行粘贴应变片操作、无需拉线条件下，实时无接触对疲劳过程中钢构件表面动态应变数据进行采集；避免人工贴片失误带来的无效测点，实现对异型构件的准确测量；方便动态应变的数字化管理，数据采集不受存储容量限制。
[0018]3、本技术在测试时所布设的测点，其耗材为通过普通黑、白油漆制成的散斑用漆，省去应变片、导线、粘接剂、砂纸、绝缘胶等测试耗材的使用，测量成本低。
[0019]4、本技术能够克服传统采用应变片电测由人工布设测点存在评估误差大、实际操作性差、测量数据难以形成完整、系统的数据分析链，对复杂构造无法直接测量的诸多不足。
附图说明
[0020]图1为钢构件非接触式动态应变数字化测量系统的组成图。
[0021]图中附图标记说明：
[0022]I为钢构件动态应变资料子系统，II为数据采集与传输子系统，III为数据管理与分析子系统。
[0023]1.循环加载装置，2.黑白散斑，3.相机，4.光学镜头，5.照明光源，6.散斑识别标定板，7.图像采集触发器，8.控制器，9.数据存储器，10.计算机，11.数据线，12.220V电源。
[0024]其中1、2构成I；3、4、5集成在一起用于数据采集，7、8、9集成在一起用于数据传输，且共同构成II；10即为III。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施方式对本技术进一步说明。
[0026]首先需要说明的是，本技术只涉及钢构件非接触式动态应变数字化测量过程中，用于实现图像采集和数据传送所涉及的硬件设备，以及其位置关系或连接关系的描述。本技术不涉及具体的数据管理和数据分析过程。在数据采集完成后，具体如何针对数据进行处理和分析，可以由本领域技术人员根据实际情况，选择现有的数据管理和分析软件(如GOM公司的ARAMIS 3D软件)，或者根据最终分析目标自行实现编程。但这部分内容不属于本技术的技术方案，不应以此为由对本技术做出评价，特此说明。
[0027]本技术所述钢构件非接触式动态应变数字化测量系统由钢构件动态应变资料子系统I、数据采集与传输子系统II、数据管理与分析子系统III这三个子系统组成；
[0028]钢构件动态应变资料子系统I用于提供实物至图像的三维应变测量原始数据，具体包括：循环加载装置1和喷涂在被测构件表面的黑白散斑2。喷涂操作时直接先喷实白底色，然后雾状喷黑色斑点，不需要使用其他工具。
[0029]数据采集与传输子系统II用于控制相机自动拍摄完成数据采集。具体包括：两个分辨率超过5百万像素的相机3、两个配有偏振滤镜片的光学镜头4、两组集成LED照明光源5、激光导航器、散斑识别标定板6、图像采集触发器7、控制器8和数据存储器9；相机3可调节地安装在支架和三角架上，光学镜头4放置在相机3的镜头前侧，照明光源5放置在相机3的侧后方向，激光导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢构件非接触式动态应变数字化测量系统，其特征在于，该测量系统由钢构件动态应变资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统这三个子系统组成；其中，所述钢构件动态应变资料子系统包括：循环加载装置、喷涂在被测构件表面的黑白散斑；所述数据采集与传输子系统包括：相机、配有偏振滤镜片的光学镜头、照明光源、散斑识别标定板、图像采集触发器、控制器和数据存储器；所述数据管理与分析子系统包括：计算机；所述被测黑白散斑和数据采集与传输子系统之间无接触；在数据采集与传输子系统和数据管理与分析子系统中，相机和计算机通过数据线分别连接图像采集触发器和控制器，控制器电连接至图像采集触发器和数据存储器。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述钢构件动态应变资料子系统中还包括用于喷涂黑白散斑的黑色和白色的油漆喷罐。3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述数据采集与传输子系统中，相机、光学镜头和照明光源各有两组，所述光学镜头放...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢爱华，高占军，张玉玲，张楠，金晖，程泳，吴章土，杨云涛，胡娟，李金波，
申请(专利权)人：中铁第五勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：