УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерений перемещения и деформации в физико-механических испытаниях на растяжение, сжатие и изгиб, а также при нормировании условий эксплуатации различных образцов металлоконструкций.
Известно устройство, включающее в себя силоизмерительную машину и эталонный динамометр, закрепленный для измерения растяжения в захватах испытательной машины, а для измерения сжатия установленный на катковую опору этой машины. Согласно изобретению в него введены штрих-кодовая рейка, жестко закрепленная с помощью металлической скобы на подвижной траверсе силоизмерительной машины, и высокоточный цифровой нивелир, установленный на расстоянии не менее 2 метров от силоизмерительной машины [Патент 2447400 Российская Федерация, МПК G01B 15/06, G01B 21/00. Устройство измерения перемещения и деформации / Уставич Г.А., Теплых А.Н. Заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" - №2010146107/28; заявл. 11.11.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. №10].
Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения при использовании нивелира, установленного, на большом удалении от измеряемого объекта, а так же его отдельное расположение от силоизмерительной машины, что тоже влияет на точность измерения при малейшей вибрации пола.
Наиболее близким к данному устройству, является устройство для осуществления способа измерения деформации, содержащее две каретки с фотоэлектрическими датчиками и электроприводную систему слежения за перемещением фотоэлектрических датчиков и для отслеживания перемещения меток на образце [Патент 1467382 СССР, МПК G01B 7/16; 11/16. Способ измерения деформации / Ларионов В.А., Улитин А.М.; №4170788/25-28; заявл. 30.12.86; опубл. 23.03.89, Бюл. №11].
Недостатками прототипа сложность изготовления электроприводной системы слежения и настройки конструкции, низкая точность измерения за счет низкой сбалансированности и инерционности при скоростных измерениях, сложность механической системы настройки устройства при определении физико-механических свойств исследуемого материала.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерения деформации, а также упрощение механической системы настройки устройства при определении физико-механических свойств исследуемого материала.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве, содержащем каретку и детектирующее устройство, согласно полезной модели, на вертикальной цилиндрической направляющей со снабженной крепежными элементами для крепления к станине испытательного прибора расположены две каретки с фиксаторами и линейными шариковыми подшипниками, запрессованными во внутренние отверстия втулок с приваренными к ним фланцами, при этом каретки установлены с возможностью вертикального перемещения вдоль оси направляющей и вращения вокруг нее, дополнительно к одной из кареток привернута плита с профильной рельсовой направляющей, соединенной винтовым соединением, на которую установлен модуль линейного перемещения с привернутым к нему детектирующим устройством, в качестве которого использована цветная видеокамера, связанная с персональным компьютером проводом, ко второй каретке привернуты плита с источником подсветки.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве бесконтактного измерения деформации отсутствует электроприводная система слежения, и противовесы для сбалансирования системы, так же заявляемое устройство жестко крепится к испытательной машине и в процессе испытания отсутствуют динамические смещения детектирующего устройства, ввиду этого упрощается настройка устройства и повышается точность измерения как при статических, так и при динамических (скоростных) испытаниях.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид устройства, установленного на испытательной машине, на фиг. 2 - узел детектирующего устройства, на фиг. 3 - узел источника подсветки, на фиг. 4 - разрез узла каретки.
Устройство бесконтактного измерения деформации установлено на силоизмерительную машину 1 с выполненными на ней захватами 2, в которых закреплен испытуемый образец 3 с метками 4, и состоит из следующих частей: цилиндрической направляющей 5 с крепежными элементами к силоизмерительной машине 1, двух кареток 6 с фиксаторами 9 и плитами 7, расположенной на одной из них профильной рельсовой направляющей 8, с установленным на ней модулем линейного перемещения 12 с цветной видеокамерой 10, подключенной к персональному компьютеру 14 проводом 13, источник подсветки 11, состоящий из светодиодной матрицы, пластикового корпуса и шаровой опоры, размещенный на плите 7 второй каретки 6.
Устройство бесконтактного измерения деформации работает следующим образом: в основании силоизмерительной машины 1 жестко закреплена цилиндрическая направляющая 5, по которой плавно может перемещаться каретка 6, выполненная в виде стакана с цилиндрическим линейным шариковым подшипником 15 и фиксатором 9, чтобы регулировать высоту горизонта обзора. К каретке 6 прикреплена плита 7 с профильной линейной направляющей 8, по которой перемещается модуль линейного перемещения 12 с цветной видеокамерой 10 для регулирования фокусного расстояния. Таким образом, устанавливается уровень обзора измеряемого образца 3, но так, чтобы обе метки 4 располагались в центре обзора цветной видеокамеры 9. Для правильного определения цветности меток, при анализе их подсвечивают источником подсветки 11, состоящим из светодиодной матрицы, пластикового корпуса и шаровой опоры. После того, как были произведены предварительные настройки, можно перейти непосредственно к измерению. Для этого включается силоизмерительная машина 1 в захватах 2, которой закреплен образец 3 с метками 4, начальное расстояние между которыми регламентируется ГОСТом на испытание того или иного вида материала. На персональном компьютере 14, с заранее подключенной к нему цветной видео камерой 10 проводом 13, открывается программный комплекс для управления силоизмерительной машиной 1 и измерения расстояния между метками в процессе испытания при анализе изображения, полученного с цветной видеокамеры 10. При испытании образца 3 подвижная траверса силоизмерительной машины 1 начинает двигаться, создавая усилие для растяжения или сжатия, при этом начинает изменяться расстояние между метками на образце 3. Цветная видеокамера 10 начинает съемку перемещения меток 4, полученная картинка анализируется программой для персонального компьютера 14 и автоматически полученное значение деформации выводится в основное окно экрана монитора персонального компьютера 14. Применение предложенного устройства для бесконтактного измерения деформации обеспечило простоту использования, так как отсутствует сложная механическая система настройки с подбором противовесов, при этом увеличивается чувствительность в связи с отсутствием механических передач, а так же точность измерения, также появляется возможность наблюдения за поведением материала или частей конструкций после испытания при замедленном воспроизведении.