基于機器視覺的復合材料疲勞試驗系統

西安獲德

    在玻璃纖維復合材料的多種應用領域內，因為脆性斷裂而導致的安全事故數不勝數。例如，美國的F11飛機僅飛行100 小時（遠低于其安全壽命），就因為初始缺陷的少量擴展導致脆性斷裂而使機翼出現了解體事故。因此，對玻璃纖維復合材料進行疲勞檢測是在這些材料服役前必不可少的一個步驟。
    玻璃纖維復合材料雖然具有強度高的優點，但是其韌性都相對偏低。疲勞實驗是使用機械將特制玻璃板上下拉扯，測試其特性的實驗。西安獲德采用機器視覺技術設計了一款玻璃纖維復合材料的疲勞測試視覺監控系統。

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    待檢材料會發生四種類型的形變破壞，且四種形變類型均會發生在 ABC 三個面上，經過與客戶溝通，需求如下：

    1. 檢測過程要求使用視頻拍攝，需要記錄整個實驗的過程；
    2. 實驗所采用的疲勞拉伸儀震動頻率為 1-5Hz，要求能夠在待檢材料發生形變的瞬間，進行視頻記錄，要求檢測精度為0.1mm。記錄內容為發生形變前5秒， 形變瞬間，形變后5秒的視頻文件；同時，在檢測到形變的時刻，要有聲光報警提示。
    3. 檢測系統需要有錄像功能，其中錄像功能分為兩個子系統，子系統一需要實現的功能：全程錄像，系統開啟后，檢測是否需要全程錄制，如果需要則系統自動以程序啟動時間加相機工位命名，開始錄制三個相機采集到的所有圖片。系統退出時自動停止錄制；子系統二需要實現的功能：分時段錄像，系統開啟后， 檢測是否需要分段錄制，如果需要則根據起始時間是否到達來自動啟動錄制。文件名以啟動時間加相機工位命名。開始錄制三個相機采集到的所有圖片，當到達終止時間停止錄制。
    4. 當檢測系統完成檢測后，要求操作人員在后期可以查看特定時段的視頻， 且可選擇視頻的播放快慢，例如 0.5 倍速播放等。每次檢測的時間不固定，最短為幾個小時，最長為一個月。
    5. 在系統軟件平臺上，可以手動控制檢測平臺的開啟與停止，并在軟件上顯示檢測參數，軟件系統需要支持權限管理功能，且可對形變破壞時刻的報表進行導出。
指標
    工作制：24小時連續運行。
    工作環境：0-40°C。
    電源：交流220V，50HZ，電壓波動范圍5%。
    相機拍攝頻率和震動頻率一致，最高5Hz。
    實現全程自動錄制、視頻壓縮、視頻自動剪輯、視頻自動排序。
    視頻從三個方向對試樣進行監控，分別保存并同一時間的視頻具有一一對應關系。在整個拉伸實驗過程中，工作不能隨意從實驗夾具上拆除，否則再次放上去的試件位置很難保證一致性。