學去噪、亞像素定位和邊緣輪廓確定算法，提取出標距點位移，得到應變-時間曲線。
[0024]進一步地，在本發(fā)明提供的一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗方法中，步驟6)中通過編程的方式進行數(shù)據(jù)處理將測得的力和應變信息進行一一對應，得到應力-應變曲線及相應的數(shù)據(jù)表格。
[0025]進一步地，在本發(fā)明提供的一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗方法中，步驟7)中試驗結束后，動力子系統(tǒng)，拉伸子系統(tǒng)和下夾頭部件在保護子系統(tǒng)的作用下安全?？吭阡X制外框架的底部。
[0026]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下突出的實質性特點和顯著的優(yōu)點:
本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗系統(tǒng)和方法，具有操作方便、工作環(huán)境要求低、試驗精度高及試驗效率高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗系統(tǒng)工作原理圖。
[0028]圖2是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗系統(tǒng)裝配總圖。
[0029]圖3是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的拉伸子系統(tǒng)和夾持子系統(tǒng)結構圖。
[0030]圖4是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機試驗方法的流程框圖。
[0031]圖5是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機試驗樣條示意圖。
[0032]圖6是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的標定示意圖。
[0033]圖7是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機樣條拉伸流程框圖。
[0034]圖8是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機應力測量原理圖。
[0035]圖9是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機高速攝像流程框圖。
[0036]圖10是本發(fā)明電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機應變測量原理圖。
【具體實施方式】
[0037]下面根據(jù)附圖，給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點。
[0038]如圖1所示，一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗系統(tǒng)，包括機械結構子系統(tǒng)，夾持子系統(tǒng)，拉伸子系統(tǒng)，動力控制子系統(tǒng)，動力子系統(tǒng)，保護子系統(tǒng)以及測量子系統(tǒng)，以所述機械結構子系統(tǒng)為結構框架，其他子系統(tǒng)固設于機械結構子系統(tǒng)之上，通過夾持子系統(tǒng)夾持固定試樣后，由動力控制子系統(tǒng)控制動力子系統(tǒng)驅動拉伸子系統(tǒng)工作，實現(xiàn)試樣的拉伸，再由測量子系統(tǒng)實現(xiàn)拉伸過程中試樣的應力應變動態(tài)采集，保護子系統(tǒng)主要用來加快直線電機減速過程和吸收動子動能，避免試樣拉斷后動子做自由落體運動與下面機構發(fā)生碰撞，損壞動子。
[0039]具體的，如圖2所示，機械結構子系統(tǒng)包括底座1，固設于底座部件之上的型材框架2和正面開口的鋁制外框架3，對稱豎直固設于直線電機定子外框架部件3內(nèi)腔中的磁軸5，豎直固設于直線電機定子外框架部件3內(nèi)腔中并與內(nèi)腔背面貼合的滑軌6，以及橫向對稱固設于型材外框架2頂端的橫梁11，橫跨固設于橫梁11中心的頂梁12。動力子系統(tǒng)包括貫穿于磁軸5與其形成移動副并且背部與滑軌6相配合形成移動副的直線電機動子框架部件7，以及嵌入其型體空腔內(nèi)的磁軸式直線電機。拉伸子系統(tǒng)包括固設于直線電機動子框架部件7上端面中心的拉桿8，同軸線固連于拉桿8上部的碰撞塊9。夾持子系統(tǒng)包括與拉桿同軸相連于碰撞塊9的下夾頭部件10，以及固設于頂梁12下部中心的上夾頭部件13。動力控制子系統(tǒng)包括與動力子系統(tǒng)通過電線連接的外設的電源，伺服驅動器，測控平臺機箱，顯示器以及開關。測量子系統(tǒng)包括固設于鋁制外框架上的高速相機和固設于夾持子系統(tǒng)上的力傳感器和力放大器。保護子系統(tǒng)包括固設于直線電機定子外框架部件3底部中心的緩沖裝置4。
[0040]具體的，如圖3所示，下夾頭部件10的下端與碰撞桿14通過螺紋連接。碰撞桿14包括圓柱形的上桿140和從所述上桿140的底部軸向延伸且直徑逐漸增大的圓臺形的下桿141。拉桿8和碰撞塊9具有容置所述碰撞桿14的半封閉的空腔，該空腔包括位于碰撞塊9中的同軸設置的圓柱形的上部空腔和圓臺形的中部空腔以及位于拉桿8中的圓柱形的下部空腔。其中，上部空腔的直徑略大于碰撞桿14的上桿140的直徑，中部空腔的形狀與所述碰撞桿14的下桿141配合，而所述下部空腔的直徑略大于碰撞桿14的下桿141的直徑。
[0041]如圖4所示，一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗方法，包括以下步驟:
1)準備樣板，銑制樣條；
2)噴涂樣條的標距標示點； 3)采用高速相機拍攝裝在夾具位置的標定板；
4)取下標定板，裝夾樣條；
5)執(zhí)行拉伸機控制程序的操作，完成樣條拉伸的操作，獲得力值對時間的曲線數(shù)據(jù)，同時執(zhí)行高速相機外部觸發(fā)拍攝的操作，完成樣條拉伸的高速攝像，獲得拉伸過程的高速攝像；
6)獲得拉伸過程力值對應變的曲線；
7)取下樣條，試驗結束。
[0042]步驟I)中試驗樣條采用塑料材料，如型號為PP-EPDM-T15的polo等，形狀為啞鈴狀，試件尺寸為2.98X4.02mm (厚度X寬度)，如圖5所示。
[0043]步驟2)中噴涂樣條的標距標示點，具體為在樣條中部噴涂兩個距離為1mm的圓形小點(軸向標距)。如圖6所示
步驟3)中高速相機拍攝裝在夾具位置的標定板，通過拍攝標定點之間的距離，將位移轉換為像素值。
[0044]步驟4)中利用動力控制子系統(tǒng)控制動力子系統(tǒng)以驅動拉伸子系統(tǒng)，從而帶動下夾頭從鋁制外框架3的底部開始向上運動至指定位置后，夾持子系統(tǒng)通過兩個夾頭夾持試件兩頭實現(xiàn)夾持。
[0045]步驟5)中樣條拉伸的步驟為:利用動力控制子系統(tǒng)中的伺服驅動控制器；設定設計速度與設計高度；啟動拉伸，動力子系統(tǒng)中的直線電機開始工作，進入拉伸狀態(tài)；根據(jù)拉伸子系統(tǒng)的結構特點，開始為加速階段，拉伸速度V〈300mm/s時，進入低速加速，反之進入高速加速，此段動力子系統(tǒng)帶動拉桿做空行程運動；當拉伸速度達到設定速度時進入勻速階段，動力子系統(tǒng)與拉桿帶動下夾頭部件一起運動，拉斷試件；當直線電機距離試驗機底座高度H〈設定高度時，進入一級減速階段；iH〈30mm或V〈300mm/s時，進入二級減速階段；當H〈15mm時，拉伸結束。如圖7所示。
[0046]步驟5)中采用電荷式力值傳感器和電荷放大器實現(xiàn)力值實時采集，原理是根據(jù)試件拉伸時導致傳感器石英晶體之間距離變化，從而引起電荷偏移，經(jīng)過濾波放大后，根據(jù)電荷偏移量與電壓之間關系，得到輸出電壓，經(jīng)A/D轉換得到應力值輸出，得到應力-時間曲線，如圖8所示。
[0047]步驟5)中樣條拉伸高速攝像的步驟為:拉伸機拉伸信號觸發(fā)高速相機快門；相機對樣條進行高速攝像(采樣頻率5000幀/秒)；拉伸結束信號觸發(fā)，高速相機停止攝像。如圖9所示。
[0048]步驟5)中應變采集通過圖像處理技術完成標距點位移提取和擬合功能，首先圖像灰度化和噪音處理，確定圖像處理區(qū)域，經(jīng)過邊緣檢測、二值化處理、形態(tài)學去噪、亞像素定位和邊緣輪廓確定等算法，提取標距點位移，得到應變-時間曲線，如圖10所示。
[0049]步驟6)中利用VB編程語言將所采集得到的應力和應變信息進行對應，得到應力-應變曲線及相應的數(shù)據(jù)表格。
[0050]步驟7)中試驗結束后，動力子系統(tǒng)，拉伸子系統(tǒng)和下夾頭部件10在保護子系統(tǒng)的作用下安全停靠在鋁制外框架3的底部。
【主權項】
1.一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機的試驗系統(tǒng)，包括機械結構子系統(tǒng)，夾持子系統(tǒng)，拉伸子系統(tǒng)，動力控制子系統(tǒng)，動力子系統(tǒng)，保護子系統(tǒng)以及測量子系統(tǒng)，其特征在于:以所述機械結構子系統(tǒng)為結構框架，其他子系統(tǒng)固設于機械結構子系統(tǒng)之上，通過夾持子系統(tǒng)夾持固定試樣后，由動力控制子系統(tǒng)控制動力子系統(tǒng)驅動拉伸子系