[发明专利]高温错位相关系统

说明书

技术领域

本发明涉及光测力学、工程材料、构件变形和位移测试技术领域，特别涉及一种高温错位相关系统。

背景技术

随着国家国防战略和民用发展需求，航天航空领域和民用发动机性能急需提高，而这其中高温材料在性能提高方面起着十分重要的作用。高温材料广泛应用于极端环境工况中，高温材料的力学性能表征可以对材料和结构性能进行评价和分析，进而对整体构件的可靠性进行分析，这方面的研究越来越得到国内外研究者的重视。数字图像相关方法作为一种实验固体力学非接触全场光学测量方法广泛应用在变形测量中。由于该方法具有操作简单、环境要求低、位移精度高等优点得到了广泛的应用。在数字相关方法的基础上，目前有一种采用双CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)技术进行数字相关测量的方法，该方法提高了测量对象的视场，同时保证了数字相关方法的位移精度，从而相应的提高了应变的计算精度，但需要对这两个CCD组成的成像系统的放大倍数进行标定，而这种标定过程要求严格、操作复杂、使用不方便，因此其应用也受到了一定限制。结合光学元器件的特性，目前提出了一种基于错位相关原理的光学引伸计系统，该系统使得应变测量精度有所提高。在高温变形测量中，变形载体应具有耐温、抗氧化、粘结力强等特点，一方面可以保证高温下的变形测量，另一方面还应保证变形前后散斑不“退相关”。因此需要发展高温环境下高温高精度变形测量的技术。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种高温错位相关系统，该系统可以提高图像质量，同时具有操作简便、测量精度高、量程大以及非接触的优点。

为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种高温错位相关系统，包括：至少一个加载装置，高温炉，所述高温炉具有观察窗，所述加载装置各个部分嵌入在所述高温炉内；测试样本，所述测试样本表面制作有高温标记点，所述测试样本放置在所述高温炉内且两端与所述加载装置相连；远心错位成像镜头，用于将所述高温标记点错位并成像；以及数字成像设备，所述数字成像设备与所述远心错位成像镜头相连，所述数字成像设备包括靶面，所述靶面用于采集所述图像。

另外，根据本发明上述实施例的高温错位相关系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述远心错位成像镜头包括镜筒、凹透镜、凸透镜、光阑以及楔形镜。

在本发明的一个实施例中，所述高温标记点通过制模、光刻、显影和镀高温介质膜的方式生成。

在本发明的一个实施例中，所述高温标记点的形状通过平均灰度梯度评价和图像数值平移优化设计。

在本发明的一个实施例中，所述高温标记点可承受的最高温度为1400℃。

在本发明的一个实施例中，具体包括：设计不同形状的标记点，并数值平移标记点图像；通过位移相对误差比较图和平均灰度梯度值比较土优化出最佳标记点的形状；通过制模、光刻、显影和镀高温介质膜的方式生成高温标记点。

在本发明的一个实施例中，所述平均灰度梯度可通过下式计算：

其中，M和N为散斑图的高度和宽度，其单位均为像素，，x_ij表示某一像素点，i和j分别表示该像素点位于数字图像的第i行第j列，g(x_ij)为局部灰度梯度向量。

在本发明的一个实施例中，通过数字相关方法计算标记点的相对位移，以得到所述测试样本的应变信息。

在本发明的一个实施例中，具体包括：根据所述数字成像设备的靶面得到测试样本图像，并分别计算标记点A_上和A_下的位移量和则测试样本的应变信息通过以下公式计算：

根据本发明实施例提出的高温错位相关系统，通过光学设计软件对高温错位相关系统进行优化设计，准确优化出楔形镜楔形角的大小和位置；通过平均灰度梯度和数值平移对不同形状的高温标记点进行分析，寻求最佳形状的标记点；通过制模、光刻、显影、镀高温介质膜的方法制作高温标记点，使得高温标记点可耐1400℃，提高了图像对比度，可以实现高温复杂工作环境下实时高精度、大量程的无损变形测量，并且该系统操作简单方便、测量精度高。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：