一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置，由散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)和杯突成型試驗機組成，其中，散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)包括雙目立體測量頭(1)；杯突成型試驗機包括測量頭支架(2)、整體式機架(3)、杯突成形沖壓裝置(4)以及內(nèi)置的沖壓機。該視覺測量裝置可進行高精度測量，得到高精度的材料數(shù)據(jù)，并且可以快速得到測量結(jié)果，成本低廉。
【專利說明】一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工領域，尤其涉及一種板料成形極限曲線的視覺測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]成形極限曲線(FormingLimit Curve, FLC),又稱成形極限圖(Forming LimitDiagram, FLD),用于確定指定的材料在受到拉伸、脹形或拉伸脹形結(jié)合時能夠達到的變形程度。板料成形極限曲線FLC是板料成形的重要指標數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)測量裝置獲取FLC極其麻煩，如在板料腐蝕網(wǎng)格，成形后多采用工具顯微鏡進行測量。
[0003]傳統(tǒng)方法的缺點包括:(I)應定位各種應變發(fā)生的曲線，但是這將花費大量的時間(每個寬度都要做大量的試驗)；(2)斷裂后曲線需要更改；(3)仿真中需要補償兩條曲線的差別，而且要給一定的余量；(4) 一些材料需要比平時更小的網(wǎng)格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是提供一種高效率、高精度的板料成形極限曲線的視覺測量裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置，由散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)和杯突成型試驗機組成，其中，
[0007]散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)包括雙目立體測量頭；
[0008]杯突成型試驗機包括測量頭支架、整體式機架、杯突成形沖壓裝置以及內(nèi)置的沖壓機；
[0009]其中，所述測量頭支架與雙目立體測量頭連接，用于支撐雙目立體測量頭；
[0010]所述杯突成型沖壓裝置包括上蓋、下蓋、凹模、凸模、壓邊圈、沖頭、兩個曲柄、兩個氣筒導桿和兩個固定塊，其中，下蓋由多個內(nèi)六角螺釘固定在整體式機架上，凸模安裝在下蓋的內(nèi)部，可上下移動，沖頭位于凹模中間，上蓋關(guān)閉時通過U型滑槽與下蓋配合形成轉(zhuǎn)動畐IJ，可以相對轉(zhuǎn)動，凸模和壓邊圈緊固在上蓋中間，兩個曲柄和兩個氣筒導桿構(gòu)成的兩組曲柄-氣筒導桿裝置對稱地分布在上蓋兩側(cè)，其中，每個曲柄的一端與上蓋的側(cè)邊通過螺栓連接，另一端連接一個氣筒導桿，兩個氣筒導桿通過鉸鏈分別與整體式機架連接，在每個曲柄的拐角處，各通過螺栓連接一個固定塊的一端，兩個固定塊的另一端與上蓋的轉(zhuǎn)動軸鉸接，當打開上蓋時，上蓋繞其轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，并通過曲柄帶動氣筒導桿伸縮和轉(zhuǎn)動。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012](I)可進行高精度測量，得到高精度的材料數(shù)據(jù)；
[0013](2)快速得到測量結(jié)果、成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參照下面的說明，結(jié)合附圖，可以對本發(fā)明有最佳的理解。在附圖中，相同的部分可由相同的標號表不。
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的杯突成型試驗機結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的杯突成型沖壓裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4是按照國標剪切成標準尺寸和幾何形狀的金屬材料薄板試樣示意圖；
[0019]圖5是散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)的八步標定法。
[0020]圖中各附圖標記的含義為:
[0021]①一雙目測量頭，②一測量頭支架，③一機架，④一沖壓裝置，⑤一控制面板，⑥一顯示屏，注釋:⑦一凹模，⑧一壓邊圈，⑨一下蓋，⑩一沖頭，?一凸模，?—上蓋，?一把手，?一固定塊?一曲柄，⑩一氣筒導桿
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及示例性實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的示例性實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的適用范圍。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明為一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置，由散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)和杯突成型試驗機組成，其中，散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)包括雙目立體測量頭I ;杯突成型試驗機包括測量頭支架2、整體式機架3、杯突成形沖壓裝置4以及內(nèi)置的沖壓機(未示出)。
[0024]在一個特定實施例中，散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)可以采用由西安交通大學自主研發(fā)的XJTUDIC系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)原理采用三維數(shù)字圖像相關(guān)法DIC，測量幅面為幾毫米?幾十米，應變測量范圍達0.01 %?500%，測量頻率為IHz?50000Hz，可用于各種材料的力學性能測試和數(shù)值模擬分析。
[0025]所述雙目立體測量頭I包括2個LED光源、2個CXD相機、2套相機調(diào)節(jié)部件、I套可伸縮式橫梁調(diào)節(jié)部件以及I個云臺。
[0026]測量頭支架2與雙目立體測量頭I連接，用于支撐雙目立體測量頭I。其中，測量頭支架2由套筒上的內(nèi)六角螺釘緊固于整體式機架3。
[0027]如圖1、2所示，杯突成型試驗機包括測量頭支架2、整體式機架3、杯突成型沖壓裝置4以及內(nèi)置的沖壓機(未示出)。
[0028]優(yōu)選地，杯突成型試驗機還包括操作面板5和控制顯示屏6。其中，操作面板5安裝在整體式機架3的側(cè)面，控制顯示屏6與套筒相連，通過套筒上的內(nèi)六角螺釘固定于整體式機架3。
[0029]為保證試樣夾緊時受力均勻，杯突夾具壓模結(jié)構(gòu)采用了如圖3所示的球窩自動調(diào)心結(jié)構(gòu)。另外，杯突夾具為敞開式結(jié)構(gòu)，以便于觀察板材是否出現(xiàn)裂紋。
[0030]如圖3所示，杯突成型沖壓裝置4包括上蓋12、下蓋9、凹模7、凸模11、壓邊圈8、沖頭10、曲柄15、氣筒導桿16和固定塊14。
[0031]其中，下蓋9由多個內(nèi)六角螺釘固定在整體式機架3上，凸模11安裝在下蓋9的內(nèi)部，可以上下移動，沖頭10位于凹模7中間。優(yōu)選地，所述多個內(nèi)六角螺釘?shù)臄?shù)目為12個。并且，該沖頭10優(yōu)選為球形沖頭。上蓋12關(guān)閉時通過U型滑槽與下蓋9配合形成轉(zhuǎn)動副，可以相對轉(zhuǎn)動，凸模11和壓邊圈8緊固在上蓋12中間。兩組曲柄-氣筒導桿裝置對稱地分布在上蓋兩側(cè)，其中，每個曲柄15的一端與上蓋12的側(cè)邊通過螺栓連接，另一端連接一個氣筒導桿16 ;兩個氣筒導桿通過鉸鏈與整體式機架3連接；在每個曲柄15的拐角處，均通過螺栓連接一個固定塊14的一端，兩個固定塊的另一端與上蓋12的轉(zhuǎn)動軸鉸接。當打開上蓋12時，上蓋繞其轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，并通過曲柄15帶動氣筒導桿16伸縮和轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，上蓋12的側(cè)邊還設置有把手13，用于打開上蓋。
[0032]采用本發(fā)明的測量裝置進行FLC成型極限曲線的測量，可利用以下步驟實現(xiàn):
[0033]第一步，將金屬材料薄板試樣按照國標剪切成標準尺寸和幾何形狀，如圖4所示，在試樣的測量區(qū)域噴涂散斑，涂抹潤滑油，打開上蓋將試樣放在凹模上，關(guān)閉上蓋，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副進行卡緊。
[0034]第二步，采用圖5所示的八步標定法對雙目測量頭的雙目相機進行標定，確定相機的外部參數(shù)(相機鏡頭距試件距離、兩鏡頭之間距離)、相機的內(nèi)部參數(shù)(有效焦距、光學中心、光圈大小)以及鏡頭畸變參數(shù)(主要是相機夾角偏差)；
[0035]第三步，開啟沖壓機，設定壓頭速度和最大壓緊力，放下壓邊圈對試樣進行壓緊，壓頭向上運動對試樣進行變形加載；
[0036]第四步，在試樣沖壓過程中，利用計算機控制同步拍攝試樣變形加載過程中圖像序列，通過散斑的相關(guān)計算得到試樣在不同時刻的全場應變；
[0037]第五步，雙目相機獲得的圖像數(shù)據(jù)自動同步導入到散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)軟件，通過創(chuàng)建平行截線，擬合截線節(jié)點數(shù)據(jù)等步驟求解極限應變，擬合成適當?shù)那€或構(gòu)成條帶形區(qū)域，以建立板料的FLC曲線。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置，由散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)和杯突成型試驗機組成，其中， 散斑動態(tài)應變測量系統(tǒng)包括雙目立體測量頭(I)； 杯突成型試驗機包括測量頭支架(2)、整體式機架(3)、杯突成形沖壓裝置(4)以及內(nèi)置的沖壓機； 其中，所述測量頭支架(2)與雙目立體測量頭(I)連接，用于支撐雙目立體測量頭(I); 所述杯突成型沖壓裝置⑷包括上蓋(12)、下蓋(9)、凹模(7)、凸模(11)、壓邊圈⑶、沖頭(10)、兩個曲柄(15)、兩個氣筒導桿(16)和兩個固定塊(14)，其中，下蓋(9)由多個內(nèi)六角螺釘固定在整體式機架(3)上，凸模(11)安裝在下蓋(9)的內(nèi)部，可上下移動，沖頭(10)位于凹模(7)中間，上蓋(12)關(guān)閉時通過U型滑槽與下蓋(9)配合形成轉(zhuǎn)動副，可以相對轉(zhuǎn)動，凸模(11)和壓邊圈(8)緊固在上蓋(12)中間，兩個曲柄(15)和兩個氣筒導桿(16)構(gòu)成的兩組曲柄-氣筒導桿裝置對稱地分布在上蓋兩側(cè)，其中，每個曲柄(15)的一端與上蓋(12)的側(cè)邊通過螺栓連接，另一端連接一個氣筒導桿(16)，兩個氣筒導桿(16)通過鉸鏈分別與整體式機架(3)連接，在每個曲柄(15)的拐角處，各通過螺栓連接一個固定塊(14)的一端，兩個固定塊(14)的另一端與上蓋(12)的轉(zhuǎn)動軸鉸接，當打開上蓋(12)時，上蓋繞其轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，并通過曲柄(15)帶動氣筒導桿(16)伸縮和轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺測量裝置，其中，所述雙目立體測量頭(I)包括2個LED光源、2個CCD相機、2套相機調(diào)節(jié)部件、I套可伸縮式橫梁調(diào)節(jié)部件以及I個云臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺測量裝置，其中，所述測量頭支架(2)由套筒上的內(nèi)六角螺釘緊固于整體式機架(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺測量裝置，其中，優(yōu)選地，所述杯突成型試驗機還包括操作面板(5)和控制顯示屏(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的視覺測量裝置，其中，所述操作面板(5)安裝在整體式機架(3)的側(cè)面，控制顯示屏(6)與套筒相連，通過套筒上的內(nèi)六角螺釘固定于整體式機架(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺測量裝置，其中，所述沖頭(10)為球形沖頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺測量裝置，其中，所述上蓋(12)的側(cè)邊還設置有把手(13)，用于打開上蓋。
【文檔編號】G01N3/28GK103969134SQ201310698709
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】梁晉, 魏斌, 張東東, 郭翔, 于淼 申請人:西安交通大學