视频引伸计┃引伸计技术的未来趋势

日期:2021-02-25 10:51:28阅读:27    作者:Tinius Olsen

随着视频处理技术和计算机软件的发展,新一代非接触式引伸计应运而生,即视频引伸计。  
           

视频引伸计有许多优点。它们为用户提供了更大的灵活性,并在广泛的应用程序中提供了最佳的可用精度。             


视频引伸计是一种非接触式应变测量设备,对被测试样没有任何影响。它通过测量材料上的应变来工作。试样上通常会标记线条、圆点或各种黑白图案。传感器和视频引伸计内的软件算法一起检测这些标记的运动,从而在测试过程中检测长度/位移的变化。        

Tinius Olsen VEM系列视频引伸计宣传视频

这种非接触解决方案特别适用于脆性或薄材料,以及在失效时释放能量的试样。比如,在断开时发生剧烈断裂的材料,如电缆、绳索和皮带等材料。当然也能够对在高温炉或者环境箱内的材料进行测量。             


Epsilon One是现代视频引伸计的一个完美例子,它适用于所有Tinius Olsen的试验机。无论是液压驱动,还是电子驱动的试验机,无论是用于研发,还是商业用途,亦或是实验室。它能够达到ASTM E83 B-1级和ISO 9513 0.5级的精度水平,该系统具有激光辅助对中功能,可加快试样放置速度,并能够进行快速重复测试。

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Tinius Olsen Epsilon One系列视频引伸计

它有许多材料应用,包括但不限于金属、塑料、复合材料、弹性体等。它还具有易于安装、激光对中以及始终在线和实时分析的特点。Epsilon One还适用于要求延伸率和截面变化测量的试验,以及ISO 10113和ISO 10275要求横向延伸率和r&n值的试验。此外,Epsilon One对于各种高应变、小试样几何结构提供了一个很好的解决方案。             


随着视频技术和图像分析软件的改进,如Tinius Olsen自己的Horizon材料测试软件,材料测试系统制造商将重点放在视频引伸计(VE)上,以便为许多特定应用提供精确测量,尤其是接触式引伸计可能对试验结果或准确性产生不利影响的地方。             


视频引伸计从20世纪90年代初就出现了,最新的带有视频引伸计技术的仪器,是机械式引伸计、激光扫描系统和应变计等强有力的替代品。


与传统的接触式装置相比,它们有许多优势和优点,例如对试样没有影响,消除了由于磨损或部件损坏或部件运动的惯性而引起的误差,以及在失效时产生能量释放,也不会对其造成损坏。             


然而,视频引伸计技术的最大优势是它的多功能性。该技术简单易用。一个镜头可同时用于纵向和横向应变测量。只需对试验轴进行简单的调整和对中。该技术允许多个视野、多个应变、多种材料测试以及进行实时观察和分析。             


此外,试样中不引入任何载荷,它可以一直跟踪到试样断裂,而且不会存在刀口滑动问题。


视频引伸计操作


视频引伸计结合了高分辨率数码相机和先进的实时图像处理功能,可对各种类型的试样进行高精度的应变测量。摄像机捕捉图像,通过IEEE1394(Firewire)接口传输到PC或笔记本电脑。   

纵向应变通过测量用色标、贴纸或夹子在试样上做的两个标记之间的距离变化来确定。可提供多种打标用笔和打标方式。      
        

视频引伸计通过标记亮/暗边缘的亮度改变来确定标记的位置。相机将图像数字化,图像分析算法测量试样表面上沿一条图像线的灰度变化。这些算法允许仪器以亚像素精度测量边缘位置。

横向变形根据计算试样宽度的变化而测得。标距长度在每次试验开始时自动测量,并用于应变计算,消除了因试样标记不准确而产生的误差。
              

测量值通过数字或模拟接口从视频引伸计传输到试验机。然后,试验机可以像其他应变传感器或应变计一样记录和后处理每个测量值。通常计算E-模量和泊松比。




应用前景


视频引伸计有着广泛的应用前景。这种技术特别适用于金属和复合材料等刚性材料。然而,许多材料也适合于非接触拉伸应变测量,包括塑料、纺织品、纸张、薄板和箔材以及电线。 
             

这种技术也适用于进行各种试验程序,如材料性能的测量、真应变控制拉伸试验、裂纹探测、动态拉伸试验的应变行为研究、动态和高速试验以及振动分析。             


例如,一个研发实验室对各种材料进行拉伸和压缩试验,从金属、木材,到弹性体和塑料。此外,实验室为使用不同测试范围和测试技术,会使用多个不同设备,多种不同测试界面和涉及多种标距。             


在所有可用的引伸计解决方案中,只有视频引伸计提供了多功能性和适应性,以满足实验室的所有需求。有了它,实验室就可以通过两个标距,对仅几毫米的试样进行测试,精度为0.1微米到100毫米。凭借其数字和模拟接口,视频引伸计能够与实验室的所有拉伸试验机兼容。             


视频引伸计还解决了许多其他的问题,比如当试样具有相对柔软的边缘(如热塑性塑料),或避免试样断裂对夹持式引伸计造成损坏等。总的来说,视频引伸计为用户提供了一个高性能、高精度和可靠的解决方案,用于大量的测试和测量应用。



特性和功能


当前一代视频引伸计设备具有先进、灵活和直观的用户界面,以及用于数据通信、管理和导出的多种选项。它的多线程分析内核支持多核处理器以实现低处理器负载。
             

各种配置可用于不同的测量任务。将视频引伸计连接到试验机也可以实现全自动操作。             


根据摄像机的类型(高精度与高速),视频引伸计能够实现完全不同的精度和采样率。采用高精度200万像素相机,精度为0.002%应变(1µm@100mmFow),采样率为50Hz,而快速版相机提供VGA分辨率、0.02%应变(10µm@100mmFow)和4000Hz采样率。



小结


经过130多年的发展,引伸计在材料试验中持续发挥着重要作用。这些设备的性能已经显著提高,因此现在有了更广泛的可用技术。选择正确的技术取决于许多因素,包括成本、准确性和易用性,以及材料和所进行试验的具体性质。
              

对于特定的材料或应用,之于它最好的选择可能不是另一种材料或应用的正确选择。记住,考虑到最近在硬件和软件方面的改进,引伸计用户需要认真考虑是否引入视频引伸计,基于其灵活性、多功能性、可靠性和成本效益,以及它能适用于各种材料和应用的特性。


Tinius Olsen目前能提供两个系列的视频引伸计,分别为应用更为复杂和广泛的VEM系列,以及经济实用的Epsilon One系列。如果您对视频引伸计有需求或者兴趣,欢迎致电021-60790300或点击阅读原文进行咨询。


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