基于机器视觉的复合材料疲劳试验系统

西安获德

    在玻璃纤维复合材料的多种应用领域内，因为脆性断裂而导致的安全事故数不胜数。例如，美国的F11飞机仅飞行100 小时（远低于其安全寿命），就因为初始缺陷的少量扩展导致脆性断裂而使机翼出现了解体事故。因此，对玻璃纤维复合材料进行疲劳检测是在这些材料服役前必不可少的一个步骤。
    玻璃纤维复合材料虽然具有强度高的优点，但是其韧性都相对偏低。疲劳实验是使用机械将特制玻璃板上下拉扯，测试其特性的实验。西安获德采用机器视觉技术设计了一款玻璃纤维复合材料的疲劳测试视觉监控系统。

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    待检材料会发生四种类型的形变破坏，且四种形变类型均会发生在 ABC 三个面上，经过与客户沟通，需求如下：

    1. 检测过程要求使用视频拍摄，需要记录整个实验的过程；
    2. 实验所采用的疲劳拉伸仪震动频率为 1-5Hz，要求能够在待检材料发生形变的瞬间，进行视频记录，要求检测精度为0.1mm。记录内容为发生形变前5秒， 形变瞬间，形变后5秒的视频文件；同时，在检测到形变的时刻，要有声光报警提示。
    3. 检测系统需要有录像功能，其中录像功能分为两个子系统，子系统一需要实现的功能：全程录像，系统开启后，检测是否需要全程录制，如果需要则系统自动以程序启动时间加相机工位命名，开始录制三个相机采集到的所有图片。系统退出时自动停止录制；子系统二需要实现的功能：分时段录像，系统开启后， 检测是否需要分段录制，如果需要则根据起始时间是否到达来自动启动录制。文件名以启动时间加相机工位命名。开始录制三个相机采集到的所有图片，当到达终止时间停止录制。
    4. 当检测系统完成检测后，要求操作人员在后期可以查看特定时段的视频， 且可选择视频的播放快慢，例如 0.5 倍速播放等。每次检测的时间不固定，最短为几个小时，最长为一个月。
    5. 在系统软件平台上，可以手动控制检测平台的开启与停止，并在软件上显示检测参数，软件系统需要支持权限管理功能，且可对形变破坏时刻的报表进行导出。
指标
    工作制：24小时连续运行。
    工作环境：0-40°C。
    电源：交流220V，50HZ，电压波动范围5%。
    相机拍摄频率和震动频率一致，最高5Hz。
    实现全程自动录制、视频压缩、视频自动剪辑、视频自动排序。
    视频从三个方向对试样进行监控，分别保存并同一时间的视频具有一一对应关系。在整个拉伸实验过程中，工作不能随意从实验夹具上拆除，否则再次放上去的试件位置很难保证一致性。