一种结构件应力应变的测量方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种结构件应力应变的测量方法、装置及系统，用以实现对结构件的应力应变进行非接触式测量，该测量方法包括：当所述结构件被施加作用力时，不断获取至少两个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息；根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像；跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线；根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据处理
，尤指一种结构件应力应变的测量方法、装置及系统。
技术介绍
具有一定形状结构，并能够承受载荷的作用的构件，称为结构件。如支架、框架、臂架、内部的骨架及支撑定位架等。结构件制造完毕后，需进行性能测试，包括结构件表面的应力应变测量。目前，都是在表面贴满应变片或者应变花，或者，在需要关注的断裂处安装机械式位移计来测量结构件的应力应变。其中，通过在表面贴满应变片或者应变花进行测量时，其准备工作很繁琐，如果结构件上的测量点多，那么在上面贴数十个甚至几百个应变片式很大的劳动强度。并且，对于结构件的焊接处，由于其表面不平，不能通过贴应变片或者应变花进行测量。通过机械式位移计进行测量时，该位移计的测量触点会在因为结构件发生扭曲变形而与结构件滑落，无法进行后续测量。可见，现有的应力应变测量都是接触式的测量，很难对结构件上的每一个测量点都进行应力应变的测量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种结构件应力应变的测量方法、装置及系统，用以实现对结构件的应力应变进行非接触式测量，提高结构件性能测试的应用范围。本专利技术实施例提供的一种结构件应力应变的测量方法，包括当所述结构件被施加作用力时，不断获取多个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息；根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像；跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线；根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。本专利技术实施例提供的一种结构件应力应变的测量装置，包括获取单元，用于当所述结构件被施加作用力时，不断获取多个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息；拼接单元，用于根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像；跟踪单元，用于跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线；形变单元，用于根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。本专利技术实施例提供一种结构件应力应变的测量系统，包括多个图像采集装置，用于当所述结构件被施加作用力时，不断对结构件上标识的标记点采集图像；测量装置，用于不断获取多个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息，根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像，跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线，根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。本专利技术实施例提供的结构件应力应变的测量方法、装置及系统，在结构件被施加作用力时，使用多个图像采集装置不断对结构件上标识的标记点采集图像，这样，测量装置可不断获取采集的图像，并确定图像上每个像素点的位置信息，将多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像，跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个 标记点的运动轨迹曲线，最后，根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变，实现了结构件应力应变的测量。本专利技术实施例使用非接触测量的方式，不需要在结构件上安装额外的测量仪器和设备，就能够实现对体积较大的结构件应力应变的测量，测量方式简单、方便，测量精度较高，并且，对于结构件上的焊接处，以及结构件发生扭曲变形时，也可进行应力应变的测量，提高了结构件性能测试的应用范围。附图说明图I为本专利技术实施例中结构件应力应变的测量系统示意图；图2为本专利技术实施例中结构件应力应变测量的流程图；图3为本专利技术实施例中图像采集装置的标定示意图；图4为本专利技术实施例中结构件应力应变的测量装置的结构图；图5为本专利技术实施例中结构件应力应变的测量系统的架构图；图6为本专利技术实施例中无线传输系统的示意图；图7为本专利技术实施例中远端设备的数据传输过程。具体实施例方式本专利技术实施例中，采用非接触式测量实现对结构件的应力应变测量，即当结构件被施加作用力时，使用两个或多个图像采集装置不断对结构件上标识的标记点进行采集，测量装置可获得采集的图像，并确定采集的图像上每个像素点的位置信息，将两个或多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像后，跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线，最后，根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。这样，对于结构件上的焊接处，以及结构件发生扭曲变形时，也可进行应力应变的测量，提高了结构件性能测试的应用范围。下面结合说明书附图，对本专利技术实施例提供的一种结构件应力应变的测量方法、装置及系统的具体实施方式进行说明。参见图1，本实例中结构件上标识有多个标记点，标记点可以是十字丝、圆形、对角圆、标记点编码点等类型，图I中标记点为十字丝。然后，在结构件周边安装至少两个图像采集装置，使得每一标记点能在最少两个图像采集装置的视场中完全成像。这里，图像采集装置为CCD相机。测量装置与每个图像采集装置连接，获取图像采集装置采集到的图像，并进行对应的图像处理，最终获得每个标记点在结构件被施加作用力时产生的形变。当然，该系统还包括光源，便于图像采集装置的图像采集。在该测量系统中，结构件应力应变的测量过程如图2所示，包括步骤201 :当结构件被施加作用力时，测量装置不断获取多个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定采集到的图像上每个像素点的位置信息。 本专利技术实施例中，当结构件被施加作用力时可同时启动多个图像采集装置进行图像采集。位置信息包括世界坐标系下的三维坐标。步骤202 :测量装置根据采集到的图像上每个像素点的位置信息，将多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像。步骤203 :测量装置跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线。步骤204 :测量装置根据每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在结构件被施加作用力时产生的形变。下面分别对上述各步骤分别进行详细说明。专利技术实施例提供的结构件应力应变的测量方法中的步骤201中，由于结构件由多部分焊接而成，可以在各部分需要测量的位置上，设置标记点，并且，由于结构件体积庞大，为了测量的方便，需要使用多个图像采集装置分别对结构件进行拍摄。每个图像采集装置采集到每帧图像上，每个像素点都有图像坐标系下二维坐标，须将这些二维坐标转换为世界坐标系下的三维坐标，即确定采集到的图像上每个像素点的位置信息包括根据预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，将图像上每个像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标，较佳地，将每帧图像上每个像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标。而本实例中，图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，通过图像采集装置的标定过程来确定。图像采集装置标定过程可采用非接触式测量中的图像采集装置标定方法，非接触式测量是基于双目立体视觉测量原理，该原理是基于视差，根据三角法原理进行三维信息的获取，由两个图像采集装置的图像平面和标定物之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构件应力应变的测量方法，其特征在于，包括：当所述结构件被施加作用力时，不断获取至少两个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息；根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像；跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线；根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。

【技术特征摘要】
1.一种结构件应力应变的测量方法，其特征在于，包括 当所述结构件被施加作用力时，不断获取至少两个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息； 根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像； 跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线； 根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述确定所述图像上每个像素点的位置信息包括 根据预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，将所述图像上每个像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标； 其中，所述图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，通过下述方式确定 对所述每个图像采集装置分别进行标定，获取每个图像采集装置的内外参数； 根据每个图像采集装置的内外参数中的旋转矩阵和平移转换矢量，确定图像坐标系下二维坐标转换成世界坐标系下三维坐标的表达式。3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像包括 对所述多个图像采集装置同时采集的图像分别进行几何校正； 根据每帧图像上每个像素点的位置信息，对几何校正后的各图像进行图像配准； 将图像配准后的各图像进行融合，消除拼接痕迹； 输出拼接完成的整体图像。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对几何校正后的各图像进行图像配准包括 利用模型参数估计RANSAC算法将第一图像以及第二图像中的误差大的像素点剔除，其中，所述第一图像以及所述第二图像分别为相邻两个图像采集装置同时采集到的图像；将所述第一图像中保留的每个像素点的位置信息与所述第二图像中保留的每个像素点的位置信息进行匹配； 当所述第一图像中第一像素点与所述第二图像中的第二像素点之间的距离小于设定值时，将所述第一像素点和所述第二像素点确定为特征点； 根据确定的特征点配准所述第一图像和所述第二图像。5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息包括 采用均值偏移跟踪算法，获得每个标记点在每帧整体图像上的位置信息。6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变后，该方法还包括 通过无线传输，将所述形变发送给远端设备。7.—种结构件应力应变的测量装置，其特征在于，包括获取单元，用于当所述结构件被施加作用力时，不断获取至少两个图像采集装置对结构件上标识的标记点采集的图像，并确定所述图像上每个像素点的位置信息； 拼接单元，用于根据所述图像上每个像素点的位置信息，将所述多个图像采集装置同时采集的图像拼接为一帧整体图像； 跟踪单元，用于跟踪每帧整体图像上每个标记点的位置信息，获得每个标记点的运动轨迹曲线； 形变单元，用于根据所述每个标记点的运动轨迹曲线，获得每个标记点在所述结构件被施加作用力时产生的形变。8.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于， 所述获取单元，具体用于根据预先确定的图像坐标系下二维坐标与世界坐标系下的三维坐标的转换关系，将所述每帧图像上每个像素点的二维坐标转换为对应的三维坐标； 则该装置还包括 标定单元，用于对所述每个图像采集装置分别进行标定，获取每个图像采集装置的内外参数，根据每个图像采集装置的内外参数中的旋转矩阵和平移转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂宏斌，付玲，任会礼，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：