[发明专利]基于光栅连续摄像及图像处理的应变测量设备及测量方法

权利要求书

1.基于光栅连续摄像及图像处理的应变测量设备，其特征在于：由贴在钢材表面的光栅应变计(1)、吸附于钢材表面的摄像头组件(2)和用于对摄像头组件(2)定位的辅助铁片(3)组成；

所述光栅应变计(1)为长方形，其上设置光栅(101)；

所述摄像头组件(2)包括置于组件中间的长方形摄像头(201)，摄像头(201)两边分别布有一排照明灯(202)，摄像头(201)和照明灯(202)周围设置有一圈圆形的磁铁(203)，摄像头(201)、照明灯(202)和磁铁(203)安装在橡胶外壳(204)上，磁铁(203)的表面与橡胶外壳(204)的表面在一个水平面上，摄像头(201)表面与磁铁(203)表面有一定距离，橡胶外壳(204)径向截面为圆形，与摄像头(201)对应的两端设有第一凹槽(205)；

所述辅助铁片(3)为圆形，直径大小与橡胶外壳(204)的直径相同，辅助铁片(3)内部开有一个长方形空槽(301)，长方形空槽(301)的大小与光栅应变计(1)的大小相同，长方形空槽(301)的中心线位于辅助铁片(3)的直径上，辅助铁片(3)与长方形空槽(301)长度方向上重合的一条直径两端设有第二凹槽(302)。

2.按照权利要求1所述基于光栅连续摄像及图像处理的应变测量设备，其特征在于：所述光栅应变计(1)采用polyete材料制成，总长度14mm、宽度为5mm，光栅(101)总长度为10mm，由20个宽度为0.5mm的黑白直线光栅条纹(102)组成。

3.按照权利要求1所述基于光栅连续摄像及图像处理的应变测量设备，其特征在于：所述摄像头(201)的像素为1000万。

4.按照权利要求1所述基于光栅连续摄像及图像处理的应变测量设备，其特征在于：所述辅助铁片(3)厚度为2mm。

5.按照权利要求1所述基于光栅连续摄像及图像处理的应变测量设备进行钢材应变测量的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：测量设备的设置；光栅应变计(1)贴在待测钢材表面，光栅条纹(102)方向与钢材的变形垂直，在光栅应变计(1)上覆盖辅助铁片(3)，保持辅助铁片(3)中间的空隙与光栅应变计(1)完全吻合，标记第二凹槽(302)的位置，撤走辅助铁片(3)，将摄像头组件(2)吸附在钢材表面，摄像头(201)对准光栅条纹(102)，摄像头组件(2)的第一凹槽(205)位于标记的第二凹槽(302)的位置；

步骤2：钢材形变的计算；将摄像头(201)拍摄的图像实时发送给计算机进行程序处理，处理过程为计算机首先将图像转换为二维数字图像，并计算出数字图像中每条条纹的宽度、计算相邻光栅之间的距离变化，得出局部应变：ϵit=(lit-lit-1)/li0(i=1~20);]]>

式中为初始时刻第i条条纹的宽度，为t、t-1时刻第i条条纹的宽度，为t时刻第i条条纹的应变；

当钢材表面为均匀变形时，计算同一时刻多条相邻光栅之间距离变化的平均值，得出t时刻的均匀应变ε^t为：

ϵt=Σi=120ϵit20.]]>