专利名称：一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像头安装与调节技术领域，具体指一种用于金属材料疲劳裂纹扩展 实验的摄像头安装与调节装置。
背景技术：
众所周知，金属疲劳失效是导致工程结构和机械失效的主要原因之一。金属疲劳 裂纹的萌生和扩展，在整个金属疲劳失效过程中有决定性的因素，在疲劳寿命监测统计中 也占了很大的比例。现有的测试方法是，通过实时测量金属疲劳交变载荷作用下所产生裂 纹长度的变化的疲劳裂纹扩展实验，来评估金属材料疲劳性能的。目前国际标准规定的主 要有三点弯曲疲劳裂纹扩展速率实验和预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试验，通常金属疲劳裂纹 的扩展沿着预制裂纹方向发展，可以准确地测量裂纹长度。
使用传统的显微镜观察和复型法监测需要由人工操作来完成，不仅工作效率低而 且容易受到检测人员主观因素的影响，既不能保证检测的效率和精度要求，又不能满足实 验的要求。采用由高速摄像系统与显微镜、视频放大器等器件组成的检测装置的检测方法， 可定量地实时监测短裂纹的扩展过程，并具有实时显示、记录和分析图像的能力。可以更直 观，精确，实时地分析裂纹扩展过程中的一些规律。
采用上述高速摄像系统与显微镜、视频放大器等器件组成的检测装置，可以进一 步保证裂纹图像的采集以及裂纹长度测量精度的大大提高。这就对摄像头的固定及位置调 节精度的要求也需相应的提高。为了满足及保证图像采集的清晰度，摄像头安装机构与摄 像头连接处必须是绝缘的。如今市面上大部分是采用金属材料作为支架连接摄像头结构的 材料，但这种方式结构复杂、绝缘性差且费用高。还有一种是采用PVC塑钢，虽然避免了绝 缘性的问题，但是复合材料的成本居高不下。发明内容
为了解决现有摄像系统裂纹检测方法中的调节机构庞大复杂、稳定性差、装置成 本高等的不足，本发明提供一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置。
本发明的技术构思
由于金属疲劳高频试验机和低频试验机各种机型的不同，金属疲劳裂纹扩展实验 在针对高周疲劳试验和低周疲劳试验时所处的实验环境也不同，为了适应和匹配各种不同 的试验环境，摄像头需要在高度垂直方向、水平方向，乃至镜头平面内的任意方向进行调 节。
本发明的技术方案
一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置，包括摄像头安装机 构，垂直方向调节机构，水平方向调节机构，360°旋转机构和连接固定机构。本发明摄像头 仪器支架在与摄像头的连接处采用了注塑成型材料，既绝缘又便宜，结构简单可以任意方 向旋转，提高了观察精度。整个装置的主体采用注塑成型和金属成型两类材料制作。垂直方向调节机构由螺纹直杆、螺纹环和固定杆组成；水平方向调节机构则由旋转直杆和带孔 旋转紧固件组成；装置中有两处360°旋转机构，分别由带孔旋转紧固件、定位螺栓组成和 平移圆台、万向杆组成；垂直方向机构与水平方向机构由旋转紧固件连接，旋转直杆则通过 旋转连接件相连至平移圆台，万向杆顶端与摄像头安装机构连接。
其中，在塑料成型的摄像头仪器支架上，根据CCD摄像头和镜头的尺寸加工出摄 像头安装定位仪器支架，并配有摄像头连接数据线固定夹。
所述垂直方向调节机构的螺纹杆和螺纹环通过松紧来控制高度方向的位置，上端 固定杆与带孔旋转紧固件相连支撑水平方向调节机构。
所述水平方向调节机构包括旋转直杆、带孔旋转紧固件，前者穿过带孔旋转紧固 件即可实现水平方向的来回调节。同时，旋转直杆也可以在垂直螺纹杆的方向平面内360° 任意旋转，调整好水平及360°位置后通过定位螺栓固定。
所述360°旋转机构包括平移圆台和万向杆。平移圆台下端是旋转连接件，其作用 是连接旋转直杆和平移圆台，并且能够在平行于旋转直杆的方向平面内360°转动。平移圆 台本身则是一个可以在垂直于旋转直杆的方向平面内高精度来回移动的平台，上端连接万 向杆，使得万向杆可以在空间360°任意旋转从而带动摄像头仪器支架。
所述旋转直杆的旋转既是调节平移圆台的方向，又是固定旋转连接件起。摄像头 仪器支架下端与万向杆连接，使其在摄像镜头垂直方向上下任意调节。
本发明的有益技术效果具有结构合理简洁(各连接部位牢固可靠、可移动、可拆 卸)，稳定性高(无松动、无摇晃)，降低成本，提高安装精度的特点。采用本发明装置，使得金 属疲劳裂纹扩展实验过程中稳定性提高，另外本发明通过精心设计装置结构简洁合理，可 移动，易拆卸，成本较低，可满足实验要求。


图1为本发明疲劳裂纹扩展实验摄像头的安装与调节装置的结构示意图2为本发明带孔旋转紧固件结构示意图3为本发明旋转直杆结构示意图4为本发明旋转连接件结构示意图5为本发明平移圆台结构示意图6为本发明万向杆结构示意图。
附图标记号说明
1:摄像头安装机构；2 :垂直方向调节机构；3 :水平方向调节机构；4 :第一 360° 旋转机构；5 :第二 360°旋转机构；21 :螺纹直杆；22 :螺纹环；23 :固定杆；31 :旋转直杆； 32 :旋转连接件；41 :带孔旋转紧固件；42 :定位螺栓；51 :平移圆台；52 :万向杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述
一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置结构示意图(如附图1 所示)，从下至上发别为底座与螺纹直杆21连接支撑整个装置，螺纹直杆21上端与螺纹环 22连接，通过旋转松紧来微调高度位置，螺纹环22则与固定杆23连接，固定杆23插入带孔旋转紧固件41中，同时，旋转直杆31横向插入带孔旋转紧固件41，两者通过定位螺栓42 固定，旋转直杆31另一端与旋转连接件32相连，旋转连接件32与平移圆台51连接，平移 圆台51经过微调平移后，再与万向杆52连接，万向杆52可以转动与摄像头安装机构I相 连，并且摄像头安装机构I提供摄像头固定的精确位置。
其中，底座主要采用金属材料，支撑及固定整个支架结构，与螺纹直杆21连接，起 到稳定和提高稳定性的作用。螺纹直杆21的上端为开口的螺纹与螺纹环22下端的螺纹相 匹配，为G1/2的55度圆柱管螺纹，其通过旋转来调节松紧，从而可以升高或者降低固定杆 23的高度来微调垂直方向的位置。
本发明带孔旋转紧固件41结构示意图(如附图2所示)，带孔旋转紧固件41与固 定杆23相连来调整高度位置，同时旋转直杆31横向插入带孔旋转紧固件41可以在平行固 定杆23和旋转直杆31的平面内做任意360°的旋转,最终通过定位螺栓42固定。
本发明旋转直杆31结构示意图(如附图3所示)，旋转直杆31横向插入带孔旋转紧 固件41可以在平行固定杆23的平面内做360°任意选择，同时旋转直杆31自身能360° 旋转来控制与旋转连接件32的松紧从而来调节装置的角度位置。
本发明旋转连接件32结构示意图(如附图4所示)，旋转连接件32的一段为齿轮 与旋转直杆31相匹配，可以通过旋转直杆31的自身旋转来调节旋转连接件32的角度，旋 转连接件32的另一端与平移圆台51相连，它可以使平移圆台51在旋转直杆31的方向内 任意旋转来调节平移圆台51位置。
本发明平移圆台51结构示意图(如附图5所示)，平移圆台51下端与旋转连接件 32相连，可以在旋转直杆31方向内任意旋转，平移圆台51上端与万向杆52连接，能使万向 杆52在空间内全方位任意选择，而平移圆台51本身是一个可以在垂直旋转直杆31方向内 左右平移的平台，可以精确的调节左右位置。
本发明万向杆52结构示意图(如附图6所示)，万向杆52下端与平移圆台51连接， 能够在空间内全方位的旋转不受限制，提高了自由度，万向杆52上端与摄像头安装机构I 连接能在万向杆52这个方向内来回旋转。
本发明摄像头安装机构I为塑性成型材质，严格按照摄像头尺寸加工和定做，两 侧卡槽正好托住摄像头，使摄像头稳定牢固。
本发明采用金属和塑料材料经过简单加工后作为疲劳裂纹扩展实验用摄像头安 装调节支架，结构合理简洁，绝缘性好，成本较低，稳定性高，精度高。
权利要求
1.一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置，包括摄像头安装机构(I)、垂直方向调节机构(2 )、水平方向调节机构(3 )、第一 360 °旋转机构(4)和第二 360 °旋转机构(5)，其特征在于垂直方向调节机构(2)由螺纹直杆(21)、螺纹环(22)和固定杆(23)组成；水平方向调节机构(3)由旋转直杆(31)和旋转连接件(32)组成；第一 360°旋转机构(4)，由带孔旋转紧固件(41)、定位螺栓(42)组成；第二 360°旋转机构(5)由平移圆台(51)、万向杆(52)组成；垂直方向机构(2)与水平方向机构(3)穿过带孔旋转紧固件(41)孔槽，由定位螺栓(42 )固定，旋转直杆(31) —端与旋转连接件(32 )相啮合，旋转连接件(32)连接平移圆台(51)，万向杆(52 )顶端与摄像头安装机构(I)连接。
2.如权利要求1所述的一种用于金属疲劳裂纹扩展实验摄像头的安装与调节装置，其特征在于所述摄像头安装机构(1)，为根据CCD摄像头和镜头的尺寸加工的塑料成型件，并配有摄像头连接数据线固定夹。
3.如权利要求1所述的一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置，其特征在于所述垂直方向调节机构(2)，包括通过螺纹环(22)松紧调节高度方向位置的螺纹直杆(21)，固定杆(23)穿过带孔旋转紧固件(41)与支撑水平方向调节机构(3)连接。
4.如权利要求1所述的一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置，其特征在于所述水平方向调节机构(3)，包括可在垂直方向调节机构(2)的螺纹直杆(21)平面内作360°旋转、并通过第一 360°旋转机构(4)的定位螺栓(42)调整水平方向位置的旋转直杆(31)和旋转连接件(32);所述旋转直杆(31)穿过带孔旋转紧固件(41)与旋转连接件(32)连接，经定位螺栓(42)固定。
5.如权利要求1所述的一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置，其特征在于所述第二 360°旋转机构(5)，包括在平行于旋转直杆(31)的方向平面内360°旋转的平移圆台(51)和万向杆(52)，所述平移圆台(51)是一个垂直于旋转直杆(31)的方向平面内高精度移动的平台，上端连接在空间360°旋转带动摄像头安装机构(I)的万向杆(52)，下端连接旋转连接件(32)，平移圆台(51)。
全文摘要
一种用于金属疲劳裂纹扩展实验的摄像头安装与调节装置，涉及摄像头安装与调节技术领域，包括摄像头安装机构、垂直方向调节机构，水平方向调节机构、两处360°旋转机构和连接固定机构。整个装置主体采用注塑型材和金属型材材料制作。垂直方向调节机构由螺纹杆、螺纹环和固定杆组成；水平方向调节机构由旋转直杆和带孔旋转紧固件组成；360°旋转机构，分别由带孔旋转紧固件、定位螺栓组成和平移圆台、万向杆组成。垂直方向机构与水平方向机构由旋转紧固件连接，旋转直杆经旋转连接件连至平移圆台，万向杆顶端与摄像头安装机构连接。本发明具有结构合理简洁，牢固可靠、可移动、可拆卸，稳定性高，无松动、无摇晃，成本低，安装精度高的特点。
文档编号G01N3/02GK102998169SQ20121052526
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者杨尚磊, 徐超, 刘胜, 丁波, 钟健才, 胡亚军, 倪未豪, 赵林骥 申请人:上海工程技术大学