DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-4-620-627


УДК620.179.18, 620.179.12

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА В ЗАДАЧЕ РЕГИСТРАЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ДИНАМИЧЕСКОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ

Иванова Е. И., Федоров А. В., Астрединова Н. В., Ильинский А. В., Ашихин Д. С.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Иванова Е.И., Федоров А.В., Астрединова Н.В., Ильинский А.В., Ашихин Д.С. Оценка возможности применения оптического метода в задаче регистрации кинематических характеристик процесса динамического индентирования // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 4. С. 620–627. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-4-620-627

Аннотация

Предмет исследования.Предложен стереоскопический метод технического зрения для регистрации кинематических характеристик процесса динамического индентирования при определении физико-механических свойств материалов. Предложенный метод позволяет с высокой точностью определять значения скорости движения индентора. Метод. Метод основан на применении двух высокоскоростных видеокамер, неподвижно закрепленных на одной плоской платформе. Камеры позволяют вести синхронную запись процесса индентирования. Объективы и ориентация камер в стереосистеме обеспечивают пересечение полей зрения и требуемую глубину резкости изображаемого пространства. Измерение скорости движения производится методом триангуляции. Дистанция между сопряженными точками регистрируемого объекта на стереоизображениях обратно пропорциональна дистанции между парой камер и соответствующей точкой объекта в трехмерном пространстве. На основе анализа изображений, получаемых разнесенными в пространстве камерами, определяются координаты точки объекта. Основные результаты. Экспериментальная установка состояла из двух высокоскоростных монохромных видеокамер Evercam 4000-32-М, жестко закрепленных посредством стереорига. Синхронная запись велась со скоростью 4000 кадров/с с разрешением 1280×860 пикселей. Индентор был выполнен в виде стального шара массой 230 г диаметром 38 мм и падал на алюминиевый диск толщиной 10 мм с высоты 310 мм. Видеоизображения с камер переносились для обработки в персональный компьютер. Анализ полученных данных осуществлялся с помощью специально написанного программного модуля в системе MATLAB. Чувствительность предложенного метода позволила уверенно определять значения максимальной скорости подлета стального шара 2,39 м/с и скорости отскока 1,2 м/с. Случайная составляющая погрешности метода не превысила 2,5%. Практическая значимость. Развитие данного подхода позволит создавать высокоточные датчики динамического индентирования. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов, занимающихся метрологическим обеспечением и неразрушающим контролем материалов и изделий в различных областях машиностроения и строительства.


Ключевые слова: динамическое индентирование, физико-механические свойства, индентор, стереоскопическая система, триангуляционный метод, стереоизображения

Список литературы

1. Saxena A., Rai A., Kumaraswamy A. A numerical approach to investigate the effect of temperature on constraint factor of Ti alloy under static indentation conditions // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2017. V. 70. N 6. P. 1549–1553. doi: 10.1007/s12666-016-0952-2
2. Koeppel B.J., Subhash G. Dynamic indentation hardness of metals // Solid Mechanics and its Applications. 2002. V. 62. P. 447–456. doi: 10.1007/0-306-46936-7_43
3. Subhash G., Zhang H. Shear band patterns in metallic glasses under static indentation, dynamic indentation, and scratch processes // Metallurgical and Materials Transactions A. 2007. V. 38. N 12. P. 2936–2942. doi: 10.1007/s11661-007-9315-2
4. Kren A.P., Protasenya T.A. Determination of the physic and mechanical characteristics of isotropic pyrolitic graphite by dynamic indentation method // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2014. V. 50. N 7. P. 419–425. doi: 10.1134/S1061830914070079
5. Rudnitsky V.A., Djakovicht V.V. Material testing by the method of dynamic indentation // Nondestructive Testing and Evaluation. 2007. V. 12. N 4. P. 253–261. doi: 10.1080/10589759608952849
6. Cao Y.P., Ji X.Y., Feng X.Q. On determination of the damping factor of linear viscoelastic materials using dynamic indentation: a theoretical study // Science China Physics, Mechanics and Astronomy. 2011. V. 54. N 4. P. 598–605. doi: 10.1007/s11433-011-4279-z
7. Fei X., Grummon D.S., Ye C., Cheng G.J., Cheng Y.-T. Surface form memory in NiTi shape memory alloys by laser shock indentation // Journal of Materials Science. 2012. V. 47. N 5. P. 2088–2094. doi: 10.1007/s10853-011-6007-5
8. Мацулевич О.В., Рудницкий В.А., Литвиновский Д.А Определение модуля упругости бетона методом динамического индентирования // Неразрушающий контроль и диагностика. 2012. № 4. С. 46–56.
9. Крень А.П. Контроль физико-механических свойств и трещиностойкости неметаллических конструкционных материалов методами индентирования: дис. … д-ра техн. наук. Минск, 2010. 344 с.
10. Федоров А.В., Крень А.П. Прибор динамического индентирования для контроля механических характеристик композиционных материалов // VI Международная конференция "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества". Суздаль, 2016.
11. Марусин М.П., Протасеня Т.А. Разработка первичного преобразователя прибора динамического индентирования для измерения механических свойств материалов // Известия вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 10.
С. 85–87.
12. Крень А.П., Протасеня Т.А. Определение физико-механических характеристик изотропного пирографита по параметрам динамического индентирования // Дефектоскопия. 2014. № 7. С. 51–59.
13. Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах. Новосибирск: НГТУ, 2002. 352 c.
14. Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. М.: Вильямс, 2004. 928 с.
15. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2006. 1072 с.
16. Мачихин А.С. Современные технологии визуально-измерительного контроля авиационных двигателей // Двигатель. 2009. № 1. С. 26–28.
17. Мачихин А.С., Колючкин В.Я., Тимашова Л.Н. Однокамерная сканирующая стереоскопическая система для реконструкции трехмерной структуры объектов // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2007. № 38. С. 142–146.
18. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. М.: Техносфера, 2006. 616 с.
 

Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика