[发明专利]一种三维变形场测量装置

权利要求书

1.一种三维变形场测量装置，其特征在于，所述测量装置的主体结构包括分光路系统和相机系统；所述分光路系统由LED光源、左平面镜、右平面镜、双棱镜、分光路集成壳组成；所述相机系统由相机镜头、CCD相机、相机外壳、电线出口组成；所述分光路系统中左平面镜位于分光路集成壳左侧内部，所述右平面镜位于分光路集成壳右侧内部，所述双棱镜位于左平面镜与右平面镜中间，LED光源位于分光路集成壳的矩形外框中间位置；所述的相机系统中的CCD相机处于相机外壳后部，通过螺钉与相机外壳连接；相机镜头通过螺纹直接与CCD相机连接，电线出口位于相机外壳外部左侧，所述分光路集成壳与相机外壳通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括热防护系统，所述热防护系统位于测量装置外部，由水冷系统和气冷系统构成，所述水冷系统包括水冷外壳a，水冷外壳b及水冷外壳c、水冷循环入口、水冷循环出口、导流片，水从水冷循环入口依次进入水冷外壳c、水冷外壳b、水冷外壳a中，利用导流片把水分成入、出两部分进行循环；所述气冷系统包括气冷循环入口、入气管、出气管、气冷循环出口，氮气从气冷循环入口通过入气管进入分光路集成外壳的夹层中，从分光路集成外壳另外一端的气孔，通过出气管从气冷循环出口排出，气冷系统对半反半透滤镜进行冷却；所述的分光路集成壳前端与水冷外壳a前端通过一圈螺钉连接；所述分光路集成壳与相机外壳通过螺纹连接；所述的相机外壳后端与水冷外壳b后端通过定位螺钉连接；所述的水冷外壳a后端与水冷外壳b前端通过一圈螺钉连接；所述的水冷外壳b后端与水冷外壳c通过一圈螺钉连接。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述LED光源1为蓝色光源，光源波长450nm。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述分光路系统还包括半反半射透镜，所述半反半透镜在LED光源外侧位置；所述相机系统还包括窄带滤波片，所述窄带滤波片直接安装在相机镜头上，中心波长为450nm，带宽20nm。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置用网线通过电线出口从线缆出口出来，连接图形工作站进行测试，并且需要电源供电工作。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置的测量试验过程，包括如下步骤：

1)所述测量装置参数事前标定；

2)对测量装置的供电、热防护系统进行检查，排除故障；

3)对加热器施加较小电压20V，加热系统调试，检查测量装置是否正常；

4)加热器温控能力调试，确定各温升率所对应的PID参数；

5)把所述测量装置放置到被测物10cm处的位置并通过安装孔固定；

6)对所述测量装置进行调试；

7)试验开始，以恒定速率升温，所述测量装置以恒定的采集频率进行图像采集；

8)不同温度下图像采集结束后，试验结束；

9)把所采集的图像通过数字图像算法，进行变形场计算。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述步骤1还包括如下具体步骤：

①选择合适尺寸的平板棋盘格或者平板圆点标定板；

②采集标定板平移、平面内转动以及面外转动的系列图像；

③所采集的一张图片分为左右两个部分，把含有左右两个部分的图像分开成两张图片；

④把所述两张图片进行标定运算，确定测量装置的标定参数，以完成标定程序。

8.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述步骤9还包括如下具体步骤：

①把采集的一张被测物未加载状态下的图像作为初始图像，然后把采集一系列被测物不同温度下的系列图像作为变形图像；

②把所采集的含有左右两个部分的图像分开成两张图片，左图像和右图像，把所述左图像中的右侧图像部分视为无；把所述右图像中的左侧图像部分视为无；

③根据标定参数，把左图像和右图像成像的图片进行图像重构运算和位移场运算；

④根据位移场差分计算出应变场。