【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于板材变形测量领域，更具体地，涉及一种板材柔性成形后的局部变形测量方法及装置。
技术介绍
1、曲面板材是船舶、汽车、飞机和建造等行业中广泛使用的重要零部件。考虑到模具制造的成本，以及由产品个性化需求带来的目标曲面形状的复杂性，柔性成形工艺如水火弯板或冷热一体成形(如专利cn107234151a)成为曲面板材成形加工的主要发展方向。这些柔性成形工艺的原理通常是在板材的局部加热或加机械力或加热-机械力耦合载荷来驱使板材发生局部变形，局部变形包括局部收缩和角变形。对被加工板局部变形的有效控制是完成曲面形状的关键。由于成形过程高度非线性，很难完全依靠理论方法发展和完善成形工艺。因此，对被加工板局部变形的测量是研究柔性工艺的必要手段。
2、由于柔性成形工艺的特点(如存在高温、强磁场和机械接触)，传统的接触式测量方法(如应变片测量)可能无法应用或成本过高。为有效追踪关心区域的变形，现有的非接触式测量方法(如三维激光扫描测量或数字图像测量)通常需要在板材表面额外附着标记材料(如油漆)，但这些用于标记的材料很可能在经过高温或机械接触后消失，进而导致测量失败。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种板材柔性成形后的局部变形测量方法及装置，其目的在于，实现柔性成形后，对板材局部变形的非接触式准确测量。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提出了一种板材柔性成形后的局部变形测量方法，包括如下步骤：
3、柔性成形前，
4、分别获取柔性成形前板材上下表面的图像、柔性成形后板材上下表面的图像；
5、根据柔性成形前、后板材上下表面的图像，获取柔性成形前、后相邻标记孔的距离变化，进而得到板材柔性成形的局部收缩量δ和角变形量θ。
6、作为进一步优选的，所述局部收缩量δ的计算式为：
7、
8、所述角变形量θ的计算式为：
9、
10、其中，lb为柔性成形前板材上表面或下表面相邻标记孔中心的距离，lta为柔性成形后板材上表面相邻标记孔中心的距离，lba为柔性成形后板材下表面相邻标记孔中心的距离，h为板材厚度。
11、作为进一步优选的，所述标记孔的直径为2mm～3mm，标记孔的深度为板材厚度的0.5％～1％。
12、作为进一步优选的，相邻标记孔中心间的最大间距不超过30mm。
13、作为进一步优选的，通过单个相机多次拍摄板材各局部图像，再对局部图像进行拼接，得到板材上下表面的图像；每次拍摄时保证画面内有不少于2个标记孔。
14、作为进一步优选的，通过多个相机同时拍摄板材各局部图像，再对局部图像进行拼接，得到板材上下表面的图像；每次拍摄时保证画面内有不少于2个标记孔。
15、作为进一步优选的，拍摄前，通过张正友标定法对相机进行标定，得到世界坐标系和相机像素坐标系的转换关系；进而根据柔性成形前、后板材上下表面的图像，通过该转换关系，得到柔性成形前、后相邻标记孔的距离。
16、作为进一步优选的，在板材上下表面分别加工阵列状的标记孔后，对每个标记孔周围的板材表面进行打磨，直至出现明显的光亮面。
17、按照本专利技术的另一方面，提供了一种用于实现上述板材柔性成形后的局部变形测量方法的装置，包括打孔模块、照相模块、光照模块和计算机，其中：
18、所述打孔模块用于在板材上下表面加工阵列状的标记孔；
19、所述照相模块通过相机夹具安装在板材表面，所述光照模块通过光照模块夹具安装在板材表面；所述照相模块于拍摄柔性成形前、后板材上下表面的图像，光照模块用于提高板材拍摄区域亮度；
20、所述计算机用于根据柔性成形前、后板材上下表面的图像，确定板材柔性成形的局部收缩量和角变形量。
21、作为进一步优选的，还包括表面清理模块，该表面清理模块用于对标记孔周围的板材表面进行打磨。
22、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
23、1.本专利技术针对柔性成形时存在的高温和机械接触的加工场景，通过在板材上下表面设置对应标记孔的方式，结合柔性成形前后图像实现非接触式的板材局部变形准确测量，不受加工环境影响，具有简单、易于实施、工作环境适应性强的优势。
24、2.本专利技术所提出的方法属于非接触式测量，测量过程不需要安装昂贵的耐高温或耐磨应变片，测量过程中所使用的工具或设备可以重复使用，成本较低；测量过程不需要额外附着标记材料，避免了因附着材料消失导致测量失败；且测量方法通用性高，可以适应不同成型方法的结果测量。
25、3.板材的局部变形量级通常在10～100μm量级，一般的测量手段无法使用，而通过局部照相测量可通过使用足够高分辨率的镜头实现高精度的测量，而且结果稳定。
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1.一种板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，所述局部收缩量δ的计算式为：
3.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，所述标记孔的直径为2mm～3mm，标记孔的深度为板材厚度的0.5％～1％。
4.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，相邻标记孔中心间的最大间距不超过30mm。
5.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，通过单个相机多次拍摄板材各局部图像，再对局部图像进行拼接，得到板材上下表面的图像；每次拍摄时保证画面内有不少于2个标记孔。
6.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，通过多个相机同时拍摄板材各局部图像，再对局部图像进行拼接，得到板材上下表面的图像；每次拍摄时保证画面内有不少于2个标记孔。
7.如权利要求5或6所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，拍摄前，通过张正友标定法对相机进行标定，得
8.如权利要求1-6任一项所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，在板材上下表面分别加工阵列状的标记孔后，对每个标记孔周围的板材表面进行打磨，直至出现明显的光亮面。
9.一种用于实现如权利要求1-8任一项所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法的装置，其特征在于，包括打孔模块(3)、照相模块(4)、光照模块(5)和计算机(9)，其中：
10.如权利要求9所述的板材柔性成形后的局部变形测量装置，其特征在于，还包括表面清理模块(2)，该表面清理模块(2)用于对标记孔周围的板材表面进行打磨。
...【技术特征摘要】
1.一种板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，所述局部收缩量δ的计算式为：
3.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，所述标记孔的直径为2mm～3mm，标记孔的深度为板材厚度的0.5％～1％。
4.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，相邻标记孔中心间的最大间距不超过30mm。
5.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，通过单个相机多次拍摄板材各局部图像，再对局部图像进行拼接，得到板材上下表面的图像；每次拍摄时保证画面内有不少于2个标记孔。
6.如权利要求1所述的板材柔性成形后的局部变形测量方法，其特征在于，通过多个相机同时拍摄板材各局部图像，再对局部图像进行拼接，得到板材上下表面的图像；每次拍摄...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀，魏振帅，常利春，袁华，杨哲，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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