[发明专利]一种基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：包括加载装置、试样盒、采集装置、支撑装置，所述加载装置包括上压板、下压板，所述采集装置包括称重传感器、位移传感器、摄像机、光源、数据记录器和计算机，所述支撑装置包括第一支柱、底板、框架、工作台、支架、柱体、第二支柱、第三支柱和连接柱；

所述工作台的内部设有驱动机构，所述柱体的一端固定连接在工作台、另一端上固定连接有框架，所述第一支柱的一端固定连接在框架上、另一端连接所述称重传感器，所述第二支柱的一端穿过工作台与其中的驱动机构连接、另一端固定连接所述底板，所述支架的一端固定连接在底板上、另一端连接所述摄像机，所述第三支柱的一端固定连接在工作台上、另一端连接所述光源；

所述上压板通过连接柱与称重传感器连接，所述下压板固定连接在底板上，所述试样盒置于上压板和下压板之间，在所述试样盒内放置试样，通过所述驱动机构驱动第二支柱做垂直的升降运动，进而带动所述下压板对所述试样盒中的试样进行单轴压缩试验；

所述称重传感器和位移传感器记录的数据通过数据记录器传输给计算机，所述摄像机获取试样盒的图像传输给计算机，通过所述计算机上的数据处理软件处理分析图像，并基于记录的数据确定试样的任何区域内所有点的位移和应变。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述数据记录器的输入端设有若干个连接器、输出端设有计算机连接端口。

3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述称重传感器和位移传感器分别通过数据线连接两个连接器，以分别将其模拟信号输入所述数据记录器中。

4.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述计算机通过数据线连接计算机连接端口，以接收所述数据记录器输出的数据。

5.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述数据记录器还包括称重传感驱动器、放大电路板和开发板，所述计算机连接端口在开发板上，所述开发板上设有微控制器。

6.根据权利要求5所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述微控制器包括模数转换器，将所述称重传感器和位移传感器的模拟信号进行数字化，传输到所述计算机中作为数字数据存储。

7.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述位移传感器为LVDT微型线性传感器，所述摄像机为CCD摄像机。

8.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述光源由LED灯阵列和白色漫射板组成。

9.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：所述数据处理软件为MATLAB软件。

10.一种基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量方法，利用权利要求1-9任一项所述的基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，其特征在于：包括如下步骤：

制备试样，再放入标准养护室养护一段时间；

将试样放入所述试样盒中，将所述试样盒放在上压板和下压板之间，进行所述称重传感器的零负载读出，将所述位移传感器设置为零读数；

通过调节所述支架，确定所述试样盒与摄像机的工作距离，使所述摄像机的成像镜头对准试样盒的中心；

启动所述数据处理软件，设置图像采集参数、保存路径，并调整所述光源的角度和亮度，准备开始压缩试验和图像采集；

再次检查仪器和系统，确保各方面正常工作，开启所述驱动机构，通过所述下压板的升降对试样盒中的试样进行单轴压缩试验，其中，所述称重传感器和位移传感器的读数通过数据记录器传输至计算机上，同时所述摄像机进行图像采集，采集的试样图像自动存储；

通过所述计算机上的数据处理软件处理分析采集到的图像，对图像进行阈值分割得到二值图像，并进行透视校正和尺寸测量，最后进行圆检测与中心确定，计算出试样的任何区域内所有点的位移和应变。