专利名称：一种虚拟光学引伸计及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量构件及其他物体两点之间平均线应变的一种仪器及其测量 方法，具体涉及一种无需与试件接触即进行可测量并且使用方便、成本低廉的虚拟光学引 伸计及其测量方法。
背景技术：
引伸计(extensometer)是测量构件及其他物体两点之间平均线应变的一种仪 器，通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。在测量过程中，传感器直接和被测构件接 触。目前，最常用的引伸计为电阻式引伸计。用此种引伸计测量应变时，将引伸计装卡 于试件上，刀刃口与试件接触并将试件变形传递到变形传递杆上，再进一步传递到弹性元 件，通过变形传递杆感知应变，粘贴在弹性元件上的应变片感知应变并将其转换为电阻变 化量，用适当的测量放大电路将电阻变化转换为电压变化后输出，最终通过测得的电压信 号值获得应变的大小。此种引伸计在测量时需接触试件，需要导线引出信号，因此在测量柔 性材料变形或者在特殊环境(如高温高压)中测量时存在困难。此外，因为应变片量程有 限，且刀口间要有一定的距离，此种引伸计也不能测量微小试件的变形，在测量大变形时也 存在问题。

发明内容
发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无需与试件接触即 进行可测量并且测量精度高、线性度好和节省安装空间的虚拟光学引伸计及其测量方法。技术方案为实现上述目的，本发明的一种虚拟光学引伸计，包括图像采集模块和 计算机，所述计算机设置有图像处理模块、数据处理模块和结果输出模块，所述图像采集模 块与计算机连接，所述图像采集模块将采集到的原始图像传送到计算机，所述图像处理模 块从原始图像中提取标记点图像，所述数据处理模块根据所提取的标记点图像进行计算并 将结果通过结果输出模块进行输出。作为优选，所述图像采集模块与计算机通过USB接口连接。所述图像采集模块为CXD相机。CCD相机为以电荷耦合器件作为光敏感器和光电转换器的遥感用相机。CCD英文 全称为Charge-coupled Device,中文全称为电荷耦合元件，可以称为CCD图像传感器。CCD 是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像 素(Pixel)。一块CXD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高；C⑶的作用就 像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号；CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光 线，并将影像转变成数字信号；经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它 相邻的电容。本发明的虚拟光学引伸计的测量方法包括以下步骤
1)在待测试件上标记两个标记点；2)图像采集模块实时记录包含这两个标记点的图片；3)图像处理模块通过滤波、二值化分割、区域选择和图像的闭运算从原始图像中 提取标记点图像；4)数据处理模块首先根据以下公式计算标记点的灰度重心坐标
权利要求
1.一种虚拟光学引伸计，其特征在于包括图像采集模块和计算机，所述计算机设置 有图像处理模块、数据处理模块和结果输出模块，所述图像采集模块与计算机连接，所述图 像采集模块将采集到的原始图像传送到计算机，所述图像处理模块从原始图像中提取标记 点图像，所述数据处理模块根据所提取的标记点图像进行计算并将结果通过结果输出模块 进行输出。
2.根据权利要求1所述的虚拟光学引伸计，其特征在于所述图像采集模块与计算机 通过USB接口连接。
3.根据权利要求2所述的虚拟光学引伸计，其特征在于所述图像采集模块为CCD相机。
4.一种权利要求1至3任一项所述的虚拟光学引伸计的测量方法，其特征在于包括以 下步骤1)在待测试件上标记两个标记点；2)图像采集模块实时记录包含这两个标记点的图片；3)图像处理模块通过滤波、二值化分割、区域选择和图像的闭运算从原始图像中提取 标记点图像，4)数据处理模块首先根据以下公式计算标记点的灰度重心坐标其中，M为图片水平方向上的总像素数，N为图片竖直方向上的总像素数，I为像素的灰 度值，i为像素的横坐标，j为像素的纵坐标；然后，将其转化为实际位移值并绘制位移时间曲线； 5)结果输出模块将上述结果以数字或模拟量输出。
5.根据权利要求4所述的虚拟光学引伸计的测量方法，其特征在于所述标记点的形 状为十字形或圆环形或矩形。
6.根据权利要求4所述的虚拟光学引伸计的测量方法，其特征在于所述步骤2)包括 以下流程①打开相机并初始化；②设置分辨率；③设置采集模式；④设置增益；⑤设置曝光时间；⑥输出。
全文摘要
本发明公开了一种虚拟光学引伸计及其测量方法，该虚拟光学引伸计包括图像采集模块和计算机，计算机设置有图像处理模块、数据处理模块和结果输出模块，图像采集模块与计算机连接，图像采集模块将采集到的原始图像传送到计算机，图像处理模块从原始图像中提取标记点图像，数据处理模块根据所提取的标记点图像进行计算并将结果通过结果输出模块进行输出。本发明的虚拟引伸计安装方便，不占据任何空间；量程不受限制，不会由于测量范围的变化而使引伸计发生破坏；是非接触测量，对被测物无任何附加影响；同时，本发明的虚拟光学引伸计的测量方法具有线性度好、测量精度高和无累计误差等优点。
文档编号G01B11/16GK102003945SQ201010522618
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者于丹, 汪远银, 马少鹏 申请人:汪远银