[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

说明书

本发明公开基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置及方法，装置包括试样盒、上压板、下压板、称重传感器、位移传感器、摄像机、光源、数据记录器、计算机、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；工作台的内部设有驱动机构，上压板通过连接柱与称重传感器连接，下压板固定连接在底板上，试样盒置于上压板和下压板之间，在试样盒内放置试样，通过驱动机构驱动第二支柱做垂直的升降运动，进而带动下压板对试样盒中的试样进行单轴压缩试验。本发明可快速、精确测量无侧限压缩试验中的轴向应变和径向应变，并实时处理，为评价岩土工程无侧限抗压强度应变特性提供了更好的测试手段。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及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。

背景技术

一般的无侧限压缩试验中的应变测量，常采用应变控制式无侧限压缩仪，是一种接触式测量方法，在压缩变形的过程中，试样端部与压板之间的摩擦会产生相对运动，必然产生测量误差。此外，传统的无侧限压缩试验应变接触式测量方法存在诸如：测量误差大、操作繁琐、不能测量压缩变形全过程、工作量较大等缺陷，使其在众多领域和场合的使用受到限制。

同时，无侧限压缩试验中最显著的不确定性是试件在加载过程中横截面积的变化，即需要对面积进行修正。然而对修正面积的影响研究较少。同时，测试无侧限强度径向应变的试验设备也十分缺乏。因此，针对无侧限强度试验应变研究与测试的现状，亟需开发准确、实时测试其应变的试验设备，为岩土工程设计及优化提供指导与借鉴。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了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，可快速、精确测量无侧限压缩试验中的轴向应变和径向应变，并实时处理，为评价岩土工程无侧限抗压强度应变特性提供了更好的测试手段。

为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：一种基于计算机视觉的单轴试验自动应变测量装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。