本发明涉及力学性能测量，尤其是涉及一种金属材料拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置及方法。
背景技术：
1、断后伸长率和断面收缩率是金属材料拉伸力学性能中非常重要的指标，体现了金属材料的塑性变形的能力。断后伸长率是指：断后标距的残余伸长与原始标距之比；断面收缩率是指：断裂后试验横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比。一般常用的测量方法主要靠人工采用游标卡尺等测量工具进行测量，效率较低且精度不高。
2、经过检索中国专利公开号cn113740155a公开了一种金属料断后伸长率、最大力总延伸率、断面收缩率自动测量设备，具体公开了将待检测的试样放置到拉伸试验机夹持钳口，打开视频摄像头电源、电脑软件、背景光源，视频图像会出现实物,软件将平行段横向平均分成500小段(可以设置不同段数)，软件自动识别这500个小段的两端(试样边缘)的特征点，并计算每小段特征点之间的距离，同时软件在试样中部区域虚拟标点，并记录每个虚拟标点附近的散斑特征，但是该现有专利没有按照《gb228.1-2021金属材料拉伸试验》标准进行操作，测量结果可能与标准有所偏差，难以保证测量结果的准确性。
3、因此如何来进一步提高圆形截面金属试样断后伸长率和断面收缩率的测量准确性，成为需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种金属材料拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置及方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本发明的一个方面，提供了一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，该装置包括：
4、底板；
5、试样夹持装置，安装在底板上，并夹持待测试样两端；
6、图像采集设备固定装置，安装在底板上；
7、图像采集设备，安装在图像采集设备固定装置上，并对准待测试样。
8、作为优选的技术方案，所述试样夹持装置包括试样固定夹持装置和试样活动夹持装置。
9、作为优选的技术方案，所述底板上设有用于试样活动夹持装置前后滑动的滑槽和用于待测试样标距的刻度线。
10、作为优选的技术方案，所述试样固定夹持装置包括用于放置待测试样的第一凹槽和用于固定待测试样的第一紧固螺丝。
11、作为优选的技术方案，所述试样活动夹持装置包括用于放置待测试样的第二凹槽、用于固定待测试样的第二紧固螺丝以及用于前后滑动后与底板固定的第三紧固螺丝。
12、作为优选的技术方案，所述图像采集设备固定装置设有水平固定位置和垂直固定位置，用于图像采集设备采集待测试样的水平位置图像和垂直位置图像。
13、作为优选的技术方案，所述水平固定位置和垂直固定位置均设有圆锥形定位孔和第四紧固螺丝。
14、根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置的方法，该方法包括以下步骤：
15、步骤s1，试验前图像获取：在试样被拉伸前，调整试样活动夹持装置前后位置，将试样夹持到装置上，划上标距；调整图像采集设备的位置，分别采集包含标距的水平位置图像和垂直位置图像；
16、步骤s2，试验后图像获取：在试样被拉伸后，调整试样活动夹持装置前后位置，将试样断口对准，并夹持到装置上；调整图像采集设备的位置，分别采集包含标距的水平位置图像和垂直位置图像；
17、步骤s3，图像处理过程：根据试样拉伸前和拉伸后图像中标距线的几何特征，提取试样拉伸前后的标距，分别计算得到试样拉伸前后标距线间的像素间距，进而获取试样拉伸试验断后伸长率；
18、根据试样的边缘特征，在试样拉伸前，分别提取标距间三处水平位置和垂直位置图像中试样边缘位置，计算试样直径；在试样拉伸后，根据断口图像特征，提取断口处水平位置和垂直位置图像中断口边缘，计算断口直径，进而获取试样拉伸试验断面收缩率。
19、作为优选的技术方案，所述步骤s3中获取试样拉伸试验断后伸长率具体为：
20、步骤(3.1.1)：对试样拉伸前图像进行滤波降噪，再进行边缘提取，识别标距线位置；
21、步骤(3.1.2)：根据几何特征，将标距线拟合为线段，并计算标距线间距离为原始标距长度l0；
22、步骤(3.1.3)：对试样拉伸后重复步骤(3.1.1)和(3.1.2)，获得断后标距lu；
23、步骤(3.1.4)：根据公式计算断后伸长率a＝(lu-l0)/l0×100％。
24、作为优选的技术方案，所述步骤s3中获取试样拉伸试验断面收缩率具体为：
25、步骤(3.2.1)：对试样拉伸前水平位置图像进行滤波降噪，根据识别的标距线位置，选择两个标距线截面和标距线中点截面共三个截面；
26、步骤(3.2.2)：对三个截面分别进行边缘提取，获取三个截面边缘位置，将对应截面边缘坐标相减得到三个水平位置截面直径d1、d2、d3；
27、步骤(3.2.3)：对试样拉伸前垂直位置图像重复步骤(3.2.1)和步骤(3.2.2)，获取三个垂直位置截面直径d4、d5、d6；
28、步骤(3.2.3)：对这六个直径数据取平均值，最为试件原始直径d0＝(d1+d2+d3+d4+d5+d6)/6；
29、步骤(3.2.3)：对试样拉伸后水平位置图像进行滤波降噪，根据几何特征识别端口位置，对端口截面进行边缘提取，获取截面边缘位置，将对应截面边缘坐标相减得到水平位置断裂后缩颈处最小直径d7；
30、步骤(3.2.4)：对试样拉伸后垂直位置图像重复步骤(3.2.3)，获取垂直位置断裂后缩颈处最小直径d8；
31、步骤(3.2.5)：根据公式计算试验后断裂后断面收缩率z＝(d02-du2)/d02×100％，其中du＝(d7+d8)/2。
32、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
33、1)本发明对试件标距和边缘进行自动识别，按照标准计算出断后伸长率和断面收缩率，进一步提高圆形截面金属试样断后伸长率和断面收缩率的测量准确性，提高测量效率；
34、2)本发明使用图像测量代替传统的人工卡尺测量，省去测量标距长度(原始和断后两次)、原始直径(三个截面每个截面正交测量两次)、断裂后缩颈处最小直径(正交测量两次)每个试样节约2分钟，大大提高了测量效率。
35、3)本发明在现有国家标准基础上，严格按照标准发明了采用图像测量圆形截面拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置及方法，测量准确度高、可信度强。
36、4)本发明操作简单，适合用于学生训练和新员工培训，能够有效提高操作人员对标准的掌握。
1.一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，所述试样夹持装置包括试样固定夹持装置(2)和试样活动夹持装置(3)。
3.根据权利要求1所述的一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，所述底板(1)上设有用于试样活动夹持装置(3)前后滑动的滑槽(11)和用于待测试样(6)标距的刻度线(12)。
4.根据权利要求2所述的一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，所述试样固定夹持装置(2)包括用于放置待测试样(6)的第一凹槽(21)和用于固定待测试样(6)的第一紧固螺丝(22)。
5.根据权利要求2所述的一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，所述试样活动夹持装置(3)包括用于放置待测试样(6)的第二凹槽(31)、用于固定待测试样(6)的第二紧固螺丝(32)以及用于前后滑动后与底板(1)固定的第三紧固螺丝(33)。
6.根据权利要求1所述的一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，所述图像采集设备固定装置(4)设有水平固定位置和垂直固定位置，用于图像采集设备(5)采集待测试样(6)的水平位置图像和垂直位置图像。
7.根据权利要求6所述的一种拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置，其特征在于，所述水平固定位置和垂直固定位置均设有圆锥形定位孔(41)和第四紧固螺丝(42)。
8.一种采用权利要求2所述拉伸试样断后伸长率和断面收缩率图像测量装置的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中获取试样拉伸试验断后伸长率具体为：
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中获取试样拉伸试验断面收缩率具体为：
