一种螺纹钢拉伸测量系统及螺纹钢拉伸测量方法与流程

1.本发明属于拉伸试验技术领域，尤其是指一种螺纹钢拉伸测量系统及螺纹钢拉伸测量方法。


背景技术：

2.现有技术测量螺纹钢断后伸长率a和最大力总延伸率a
gt
，需要在试样的平行长度上标上等分格标记，根据钢筋产品的直径，等分格标距间的距离采用5mm、10mm、20mm。
3.之后进行拉伸试验，拉伸试验结束后，需要使用游标卡尺测量断后标距计算断后伸长率a和手工测量方法获得最大力总延伸率a
gt
。无论标距刻画还是测量断后的标距点都存在测量误差。
4.最大力总延伸率a
gt
在拉伸标准gb/t228.1是在用引伸计得到的力
‑
延伸曲线图上测定最大力总延伸。最大力总延伸率a
gt
。即：
5.a
gt
＝δl
m
/l
e
×
100
6.实验室没有直接测量a
gt
的硬件，使用的人工测量方法测量误差很大。
7.伸长率计算公式：标距的伸长与原始标距的百分比，即：
8.a＝(l
u
‑
l
o
)/l
o
×
100
9.式中：l
o
为试样原始标距；l
u
为试样断后标距，单位mm。
10.螺纹钢使用游标卡尺同时测量断后伸长率a和最大力总延伸率a
gt
，a的原始标距按钢筋规格计算出来，为5d(规格直径的5倍)，a
gt
手工方法的标距为100mm。现实中刻画的等分格标距间的距离必须是a原始标距和100的共同约数。
11.在手工测量时
12.a
gt
＝a
g
r
m
/2000
13.式中：a
g
是最大力f
m
塑性延伸率。a
g
应以一个100mm的标距长度进行测量，距断口的距离至少为50mm或2d(选择较大值)，如果夹持和标距长度之间的距离小于20mm或者d(选择较大值)时，该试验可视作无效。
14.a
gt
手工测量，保证试样拉断后其中一段满足测量长度，规格越大螺纹钢拉伸试样长度越长。造成不同规格螺纹钢试样长度不一致。由上可知，现有的拉伸试验设备无法同时获得最大力总延伸率a
gt
和断后伸长率a；且不同试样进行测量时，需要采用不同的试样长度，给制样工作带来诸多不便，不利于快速大规模进行试样检测，无法满足现有的生产检测需求。
15.现有技术方案一：一种虚拟光学引伸计及其测量方法，公开了一种虚拟光学引伸计及其测量方法，该虚拟光学引伸计包括图像采集模块和计算机，计算机设置有图像处理模块、数据处理模块和结果输出模块，图像采集模块与计算机连接，图像采集模块将采集到的原始图像传送到计算机，图像处理模块从原始图像中提取标记点图像，数据处理模块根据所提取的标记点图像进行计算并将结果通过结果输出模块进行输出。本发明的虚拟引伸计安装方便，不占据任何空间；量程不受限制，不会由于测量范围的变化而使引伸计发生破
坏；是非接触测量，对被测物无任何附加影响；同时，本发明的虚拟光学引伸计的测量方法具有线性度好、测量精度高和无累计误差等优点。但是该系统并未给出可同时高效率检测大规模试样的系统具体设置，且给出设置标记点，但是并未给出针对螺纹钢的标记、不同直径试样处理相关的有效快速检测方法，且不能同时获得最大力总延伸率a
gt
和断后伸长率a。
16.根据以上存在问题，针对螺纹钢的试样检测方法亟待改进，检测效率不高、检测试样制作复杂、系统布置不合理、不能实现多功能检测等弊病。


技术实现要素：

17.本技术实施例的目的在于提供一种螺纹钢拉伸测量系统及螺纹钢拉伸测量方法，检测效率高、检测试样制作简单、系统布置合理、可实现多功能检测。
18.本技术是这样实现的：
19.在第一方面，本技术的示例提供了一种螺纹钢拉伸测量系统，包括：
20.拉伸试验机，包括1#拉伸试验机和2#拉伸试验机，用于螺纹钢拉伸试样的拉伸过程测量，所述1#拉伸试验机和所述2#拉伸试验机相邻设置；
21.机械手，用于夹持所述螺纹钢拉伸试样，取送至所述拉伸试验机；
22.试样架，包括两个1#试样架和两个2#试样架，两个所述2#试样架相邻设置，两个所述2#试样架分别与所述1#拉伸试验机和所述2#拉伸试验机相对设置；两个所述1#试样架相对于所述机械手的中心线倾斜设置。
23.一些示例中，两个所述1#试样架相对于所述机械手的中心线倾斜设置具体为：所述1#试样架中心线与所述机械手的中心线的夹角α为27
°
～33
°
。
24.一些示例中，所述1#试样架和所述2#试样架包括立柱、横杆、倾杆、稳定杆和底座，其中所述立柱与所述底座连接；所述倾杆相对于所述立柱倾斜设置，一端与所述立柱连接，另一端为自由端；所述倾杆的自由端与所述稳定杆垂直连接；所述稳定杆用于支撑所述螺纹钢拉伸试样；所述横杆与左右设置的所述立柱固定连接。
25.一些示例中，所述倾杆相对于所述立柱倾斜设置具体为：所述倾杆与水平方向的倾角β为10
°
～25
°
。
26.一些示例中，所述稳定杆上设置有至少三个凹型槽，用于放置所述螺纹钢拉伸试样。
27.一些示例中，所述1#试样架设置有12行所述倾杆，所述2#试样架设置有9行所述倾杆。
28.一些示例中，所述1#试样架的立柱间距d1：倾杆间距d2为2.8:1～3:1。
29.一些示例中，所述2#试样架的立柱间距d3：倾杆间距d4为1.5:1～1.7:1。
30.在第二方面，本技术的示例提供了一种螺纹钢拉伸测量方法，使用上述的螺纹钢拉伸测量系统，包括如下步骤：
31.步骤一，所述螺纹钢拉伸试样依据所述螺纹钢拉伸试样的纵肋与所述螺纹钢拉伸试样中心线所在平面与水平面成45
°
角摆放在试样架上，直径规格12mm～31mm的螺纹钢试样摆放至所述1#试样架，直径规格32mm～40mm的螺纹钢试样摆放至所述2#试样架；
32.步骤二，机械手自动取不同规格所述螺纹钢拉伸试样，送至拉伸试验机进行夹持；
33.步骤三，调整所述拉伸试验机的视频引伸计摄像头正对夹持的所述螺纹钢拉伸试
样的横肋；采用非接触方式测量所述螺纹钢拉伸试样获得拉伸变形数据；所述视频引伸计识别所述螺纹钢拉伸试样表面横肋作为标记点，同步测量追踪10个标记点局部应变；所述视频引伸计采样频率500pfs/hz；
34.步骤四、拉伸试验开始，由控制室内的控制系统控制所述视频引伸计，采用gb/t228.1应变速率控制试验速率，实时追踪10个标记点局部应变，计算各个局部应变获得局部应变最大点进行标识，并跟踪至试样断裂；
35.步骤五、获得力
‑
延伸曲线图，由所述曲线图获得最大力f
m
、最大力总延伸a
gt
，在试样断裂后，测得断后伸长率a。
36.一些示例中，在所述螺纹钢拉伸试样夹持的过程中，随试样直径规格调整所述视频引伸计识别点大小：
37.直径规格12mm～20mm，识别点大小90dpi*70dpi；
38.直径规格21mm～30mm，识别点大小90dpi*80dpi；
39.直径规格31mm～40mm，识别点大小128dpi*80dpi。
40.本技术的有益效果包括：
41.机械手中心设置，两台拉伸试验机、四个试样架相对设置，两个1#试样架相对于所述机械手的中心线倾斜设置，上述系统部件合理布局，可增强拉伸试验送样、取样以及测试的连贯性，大大提高大批量试样的检测效率，同时可同时获得最大力f
m
、最大力总延伸a
gt
，以及断后伸长率a。进一步地，1#试样架相对于所述机械手的中心线倾斜设置角度优化，设备布置更为紧凑，可进一步提高大批量试样的检测效率。进一步地，试样架倾杆相对于立柱倾斜设置，稳定杆上设置有至少三个凹型槽，用于螺纹钢拉伸试样的纵肋与水平面成45
°
角摆放在试样架上，螺纹钢拉伸试样与试样架接触面积少，且能稳定支撑，在机械手抓取与放至拉伸试验机时，螺纹钢拉伸试样发生偏转程度最小，所有横肋对拉伸试验机对准位置几乎一致，可确保自动拉伸试验时检测结果的准确性与一致性。进一步地，不同试样架的立柱间距：倾杆间距选择合适范围，以及设置不同高度，可以稳定支撑不同直径范围的拉伸试样，且试样翻转程度最小，提高自动拉伸试验时检测结果的准确性与一致性。进一步的，试样直径规格调整视频引伸计识别点大小，通过识别点大小合理设置，实现了不同试样的检测结果的准确性与一致性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
43.图1螺纹钢拉伸测量系统布置图；
44.图2试样架1立体图；
45.图3试样架1正视图；
46.图4试样架2正视图；
47.图5螺纹钢试样拉伸图；
48.图6螺纹钢试样截面图。
49.图标：1
‑
1#拉伸试验机；2
‑
1#拉伸试验机；3
‑
机械手；4
‑
1#试样架；5
‑
2#试样架；6
‑
控制室；7
‑
封闭式防护栏；8
‑
夹角α；9
‑
立柱；10
‑
横杆；11
‑
倾杆；12
‑
稳定杆；13
‑
底座；14
‑
倾角β；15
‑
横肋；16
‑
螺纹钢拉伸试样；17
‑
纵肋；18
‑
中心线；19
‑
纵肋与中心线所在平面；20
‑
水平面；21
‑
倾角γ；d1
‑
间距1；d2
‑
间距2；d3
‑
间距3；d4
‑
间距4。
具体实施方式
50.为了方便理解螺纹钢拉伸测量系统的工作原理和使用方式，以下给出螺纹钢拉伸测量系统的结构，并基于其展开对本技术中的螺纹钢拉伸测量系统使用方法的说明。
51.螺纹钢拉伸测量系统的结构参阅图1
‑
4所示。
52.一种螺纹钢拉伸测量系统，包括：
53.拉伸试验机，包括1#拉伸试验机1和2#拉伸试验机2，用于螺纹钢拉伸试样的拉伸过程测量，1#拉伸试验机1和2#拉伸试验机2相邻设置(参见图1)，1#拉伸试验机1水平设置，2#拉伸试验机垂直设置。拉伸试验机型号不做具体限定，诸如可为以下功能的设备：采用微机控制电液伺服试验机集电液伺服自动控制、自动测量、数据采集、屏幕显示、试验结果处理为一体，以油缸下置式主机为平台，配置精密油泵和电液伺服阀、pc机伺服控制器，实现多通道闭环控制，完成试验过程的全自动控制、自动测量等功能。可采用光电编码器进行位移测量，控制器采用嵌入式单片微机结构，内置功能强大的测控软件，集测量、控制、计算、存储功能于一体。具有自动计算应力、自动统计结果；自动记录最大点、断裂点、指定点的力值或伸长量；采用计算机进行试验过程及试验曲线的动态显示，并进行数据处理，试验结束后可通过图形处理模块对曲线放大进行数据再分析编辑，并可打印报表等功能。
54.试验机由主机、视频引伸计、摄像头、电气控制箱、测量、显示、记录装置等部分组成，其中主机的主要作用是实现对试样的加力操作。拉伸试验机设置有拉伸试样夹持装置，用于夹持机械手3运送过来的拉伸试样，使用时，视频引伸计摄像头正对夹持的所述螺纹钢拉伸试样的横肋进行跟踪标记。
55.机械手3，用于夹持螺纹钢拉伸试样16，取送至拉伸试验机。机械手3型号不做具体限定，按驱动方式可为液压式、气动式、电动式、机械式。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持试样的部件，为夹持型。通过运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，使试样由试样架上水平方向旋转为垂直等需要方向。控制系统与控制室6中电脑相连，实现机械手3控制。
56.试样架，包括两个1#试样架4和两个2#试样架5，两个2#试样架5相邻设置，两个2#试样架5分别与1#拉伸试验机1和2#拉伸试验机2相对设置；两个1#试样架4相对于机械手3的中心线倾斜设置，1#试样架4中心线与机械手3的中心线的夹角α8为27
°
～33
°
，可选为27
°
、28
°
、29
°
、30
°
、31
°
、32
°
、33
°
等，参见图1。
57.机械手中心设置，两台拉伸试验机、四个试样架相对设置，两个1#试样架相对于机械手的中心线倾斜设置，上述系统部件合理布局，设置在封闭式防护栏7内，可增强拉伸试验送样、取样以及测试的连贯性，大大提高大批量试样的检测效率，同时可同时获得最大力f
m
、最大力总延伸a
gt
，以及断后伸长率a。1#试样架相对于所述机械手的中心线倾斜设置角度优化，设备布置更为紧凑，可进一步提高大批量试样的检测效率。
58.一些示例中，1#试样架4和2#试样架5包括立柱9、横杆10、倾杆11、稳定杆12和底座
13，其中立柱9与底座13连接，连接方式为焊接、螺栓连接等固定连接；根据具体的使用需求，立柱9可以有不同的实现方式。例如，立柱9为柱状结构或板状结构或其他的实现形式，立柱9的杆体截面可为圆形、矩形、椭圆形等形状。倾杆11相对于立柱9倾斜设置，一端与立柱9连接，连接方式为焊接、螺栓连接等固定连接；另一端为自由端，根据具体的使用需求，倾杆11可以有不同的实现方式。例如，倾杆11为棒状结构或板状结构或其他的实现形式，倾杆11的杆体截面可为圆形、矩形、椭圆形等形状。
59.倾杆11的自由端与稳定杆12垂直连接，连接方式为焊接、螺栓连接等固定连接。稳定杆12用于支撑所述螺纹钢拉伸试样16，根据具体的使用需求，稳定杆12可以有不同的实现方式。例如，稳定杆12为棒状结构或板状结构或其他的实现形式，稳定杆12的杆体截面可为圆形、矩形、椭圆形等形状。稳定杆12上设置有至少三个凹型槽，用于放置螺纹钢拉伸试样16。凹型槽可为半圆形、半椭圆形、v型等槽，优选的为v型槽。用于螺纹钢拉伸试样16的纵肋17与中心线18所在平面19与水平面20成45
°
角摆放在试样架上，螺纹钢拉伸试样16与试样架接触面积少，且能稳定支撑，在机械手抓取与放至拉伸试验机时，螺纹钢拉伸试样16发生偏转程度最小，所有横肋对拉伸试验机对准位置几乎一致，可确保自动拉伸试验时检测结果的准确性与一致性。在机械手抓取与放至拉伸试验机时，螺纹钢拉伸试样16发生偏转，是指抓取和放置时，螺纹钢试样是圆形的，在刚接触时发生不可避免的转动。
60.横杆10与左右设置的立柱9固定连接，连接方式为焊接、螺栓连接等固定连接，根据具体的使用需求，横杆10可以有不同的实现方式。例如，横杆10为棒状结构或板状结构或其他的实现形式，横杆10的杆体截面可为圆形、矩形、椭圆形等形状。
61.一些示例中，倾杆11相对于立柱9倾斜设置具体为：所述倾杆11与水平方向的倾角β为10
°
～25
°
，可选为10
°
、13
°
、16
°
、18
°
、21
°
、23
°
、25
°
等。
62.一些示例中，靠近拉伸试验机的1#试样架4设置有12行倾杆11，远离拉伸试验机的2#试样架5设置有9行倾杆11。1#试样架4的立柱间距d1：倾杆间距d2为2.8:1～3:1，可选为2.8:1、2.9:1、3:1等。2#试样架5的立柱间距d3：倾杆间距d4为1.5:1～1.7:1，可选为1.5:1、1.6:1、1.7:1等。直径规格12mm～31mm的螺纹钢试样摆放至1#试样架4，直径规格32mm～40mm的螺纹钢试样摆放至所述2#试样架5。
63.靠近拉伸试验机的试样架高度高于远离拉伸试验机的试样架的高度，用于放置较小直径规格的螺纹钢试样，采用更高的立柱间距：倾杆间距比例，可以稳定支撑不同直径范围的拉伸试样，且试样翻转程度最小，提高自动拉伸试验时检测结果的准确性与一致性。
64.在第二方面，本技术的示例提供了一种螺纹钢拉伸测量方法，使用上述的螺纹钢拉伸测量系统，包括如下步骤：
65.步骤一，所述螺纹钢拉伸试样16依据所述螺纹钢拉伸试样16的纵肋19与所述螺纹钢拉伸试样中心线18所在平面19与水平面20的倾角γ成45
°
角摆放在试样架上，直径规格12mm～31mm的螺纹钢试样摆放至所述1#试样架4，直径规格32mm～40mm的螺纹钢试样摆放至所述2#试样架5，拉伸试样长度统一630
±
5mm。
66.螺纹钢拉伸试样16放置在试样架上时，试样与水平面平行，其中螺纹钢拉伸试样16的圆截面与中心线18垂直，螺纹钢拉伸试样16的表面有平行于中心线18的纵肋17，二者所在平面为螺纹钢拉伸试样16的纵肋19与所述螺纹钢拉伸试样中心线18所在平面19；试样与水平面平行时，过中心线18的水平面20与平面19形成一夹角为倾角γ，该倾角最佳的为
45
°
角，由此可确保螺纹钢拉伸试样16的横肋15在拉伸时以最大程度的呈现在显示系统中。
67.步骤二，机械手3自动取不同规格所述螺纹钢拉伸试样16，送至拉伸试验机进行夹持；
68.步骤三，调整所述拉伸试验机的视频引伸计摄像头正对夹持的所述螺纹钢拉伸试样16的横肋15；采用非接触方式测量所述螺纹钢拉伸试样获得拉伸变形数据；所述视频引伸计识别所述螺纹钢拉伸试样表面横肋15作为标记点，同步测量追踪10个标记点局部应变；所述视频引伸计采样频率500pfs/hz；其中视频引伸计固定在拉伸试验机后方，由6个高清usb 3.0摄像头组成阵列，使用对中辅助设置，将摄像头安装在与负载轴线成一直线，自动识别螺纹钢样品表面横肋特种点作为标记，无需额外打标记点，可同步测量追踪至少15个局部应变。
69.在所述螺纹钢拉伸试样16夹持的过程中，随试样直径规格调整所述视频引伸计识别点大小：
70.直径规格12mm～20mm，识别点大小90dpi*70dpi；
71.直径规格21mm～30mm，识别点大小90dpi*80dpi；
72.直径规格31mm～40mm，识别点大小128dpi*80dpi。
73.不同直径规格试样采用相同的长度，依据试样直径规格调整视频引伸计识别点大小，通过识别点大小合理设置，实现了不同试样的检测结果的准确性与一致性，避免了不同长度试样制备的复杂过程，有利于进一步缩短检测时间，提高检测效率。
74.步骤四、试验开始前打开视频引伸计的光源，让螺纹钢试样的图像清晰的呈现在控制室6的电脑软件上。在软件上视频图像中红线和黄线组成了测量轴，这个轴的位置应该始终与试样轴线一致。拉伸试验开始，由控制室6内的控制系统控制所述视频引伸计，采用gb/t228.1应变速率控制试验速率，实时追踪10个标记点局部应变(10个识别点为最优方案，10个识别点保证采集数据精确，两端的识别点通过鼠标移动到夹面处，保证视频监控试样的平行长度范围，覆盖整个视场。)，计算各个局部应变获得局部应变最大点进行标识(自动控制系统中会以绿色进行标识)，并跟踪至试样断裂；
75.步骤五、获得力
‑
延伸曲线图，由所述曲线图获得最大力f
m
、最大力总延伸a
gt
，在试样断裂后，测得断后伸长率a。
76.通过上述螺纹钢拉伸测量系统可实现螺纹钢拉伸试样自动测量，增强拉伸试验送样、取样以及测试的连贯性，大大提高大批量试样的检测效率，同时可同时获得最大力f
m
、最大力总延伸a
gt
，以及断后伸长率a。螺纹钢拉伸试样与试样架接触面积少，且能稳定支撑，在机械手抓取与放至拉伸试验机时，螺纹钢拉伸试样发生偏转程度最小，所有横肋对拉伸试验机对准位置几乎一致，可确保自动拉伸试验时检测结果的准确性与一致性。
77.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以上内容结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以上对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
78.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
79.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
80.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
81.在本技术中，在不矛盾或冲突的情况下，本技术的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本技术中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本技术公开的内容自制。在本技术中，为了突出本技术的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。
82.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。