搭载3D-DIC抗冰检测装置及其使用方法

本发明属于冰粘附强度测试，具体涉及一种搭载3d-d ic抗冰检测装置及其使用方法。

背景技术：

1、随着气候变化和极端天气的增多，覆冰的存在对多个领域带来了严峻的挑战和影响。在航空、交通、能源和建筑等行业中，冰的粘附常导致设备故障、安全隐患和经济损失。例如，飞机表面的结冰可能影响飞行安全，导致航班延误或取消。交通领域中，结冰路面增加了车辆失控的风险。能源设施如风力发电机和输电线路，冰覆盖会导致设备性能下降甚至损坏，影响电力供应稳定性。建筑物表面的冰覆盖不仅影响外观，还可能导致结构安全性问题。因此，针对材料表面的抗结冰性能以及冰粘附问题的有效解决方案至关重要，以确保各行业运作的安全性、可靠性和效率。

2、现有的抗冰检测设备仅能够对材料表面的冰粘附强度或延迟结冰进行单独研究测试，且存在进行冰粘附强度测试时存在测试误差较大、无法实时监测冰脱落过程中的形变和形貌变化，以及设备的泛用性较低，这些问题使得在实际应用中，难以提供准确的冰粘附强度数据。而对于材料表面的延迟结冰，现有的装置和方法主要是制冷系统配上影像系统，很难有环境模拟系统和数据分析系统。由此，现有的抗冰检测设备和测试方法限制了对结冰现象的全面评估与控制。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提出一种搭载3d-di c抗冰检测装置及其使用方法，目的在于通过模拟真实测试环境，数字图像相关性(dic)技术和载荷-位移传感器配合调节，从而对材料表面的冰粘附强度和延迟结冰进行准确测量和评估，有效解决现有抗冰测试装置的数据单一、误差大和无法分析评估的问题。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种搭载3d-d ic抗冰检测装置，包括主机、工业相机和计算机，其中主机顶部密封固定有真空罩，且该主机顶部还设有真空接口和制冷接口，用于控制真空罩内的温度和气压；所述主机外不同侧还分别固定有第一支撑架和第二支撑架，分别用于固定支撑一号位工业相机和二号位工业相机；所述真空罩内还设有支撑在主机顶部的基板和导轨，其中导轨有两个，分布在基板前方两侧，固定在基板前端上方的加载电机通过荷-位移传感器与第一固定件连接，该第一固定件两端滑动连接在导轨上，所述荷-位移传感器被第一固定件固定限位，且其感应探头位于第一固定件下方，用于在进行冰粘附强度测试时推动冰柱；基板前端下方设有第一冷板，用于进行冰粘附强度测试的试样可拆卸固定在该第一冷板上，且该试样表面凝结有冰柱；所述第一冷板上还可拆卸固定有第二冷板，该第二冷板与第一冷板垂直，且其上承载有用于进行延迟结冰测试的试样，该试样表面承载有水滴；所述一号位工业相机和二号位工业相机用于记录冰粘附强度测试时冰柱的形貌变化或延迟结冰测试时水滴的形貌变化，并将其输送至具有3d-di c系统的计算机；荷-位移传感器将其采集的信息发送至主机。

3、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

4、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述基板和导轨通过旋转盘实现在主机顶部的支撑，通过该旋转盘的转动实现基板和导轨在主机顶部水平方向的位置调整。

5、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述第一冷板上设有用于实现冰粘附强度测试试样固定的夹具。

6、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述第一冷板在基板上的固定高度可调。

7、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述基板上设有沿竖直方向延伸的通孔，第一冷板后端具有与该通孔导向适配的定位块，固定在基板后侧的升降电机通过该定位块带动第一冷板上下移动。

8、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述升降电机通过第三固定件固定在基板后侧，该升降电机通过第四固定件与所述定位块连接。

9、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述基板顶部还固定有顶板，导轨顶部也与顶板连接，且基板和导轨的底部还同时与底板连接。

10、前述的搭载3d-di c抗冰检测装置，所述加载电机通过第二固定件与基板连接。

11、前述的搭载3d-d ic抗冰检测装置，所述所述真空罩的材料为有机玻璃，不影响透光和畸变。

12、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

13、本发明通过真空系统和制冷系统有效模拟实际环境所处的气象条件，提高待测材料表面抗冰测量数据的准确性和可靠性；本发明通过高精度的图像采集和分析，能够精确测量在动态加载下冰脱落时的形变和形貌，有助于后续的力学分析和强度评估；本发明可模拟飞行器高空飞行气候条件下、道路地面结冰气候条件下、风力发电机和输电线路结冰气候条件下的抗冰测试，可对各类飞机、风力发电机、高速列车和输电线路等容易结冰部位的表面进行冰粘附强度测试和延迟结冰测试，可对冰粘附及冰脱落时的形变和形貌进行分析，也可对延迟结冰过程和形貌变化进行分析，是一种应用范围广、测量数据丰富、泛用性强、便于分析评估和便于搬运的搭载3d-d i c抗冰检测装置。

14、本发明整体采用轻便式的设计，便于外场搬运及使用，且设计合理、结构紧凑、操作方便，可用于多种不同的使用环境，能够满足模拟环境延迟结冰的过程的需要，是一种应用范围广，适合多种类、多尺寸的测试试样，形貌及数值分析一体化的测试装置。

技术特征：

1.一种搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：包括主机、工业相机和计算机，其中主机顶部密封固定有真空罩，且该主机顶部还设有真空接口和制冷接口，用于控制真空罩内的温度和气压；所述主机不同侧还分别固定有第一支撑架和第二支撑架，分别用于固定支撑一号位工业相机和二号位工业相机；所述真空罩内还设有支撑在主机顶部的基板和导轨，其中导轨有两个，分布在基板前方两侧，固定在基板前端上方的加载电机通过荷-位移传感器与第一固定件连接，该第一固定件两端滑动连接在导轨上，所述荷-位移传感器被第一固定件固定限位，且其感应探头位于第一固定件下方，用于在进行冰粘附强度测试时推动冰柱；基板前端下方设有第一冷板，用于进行冰粘附强度测试的试样可拆卸固定在该第一冷板上，且该试样表面凝结有冰柱；所述第一冷板上还可拆卸固定有第二冷板，该第二冷板与第一冷板垂直，且其上承载有用于进行延迟结冰测试的试样，该试样表面承载有水滴；所述一号位工业相机和二号位工业相机用于记录冰粘附强度测试时冰柱的形貌变化或延迟结冰测试时水滴的形貌变化，并将其输送至具有3d-dic系统的计算机；荷-位移传感器将其采集的信息发送至主机。

2.根据权利要求1所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述基板和导轨通过旋转盘实现在主机顶部的支撑，通过该旋转盘的转动实现基板和导轨在主机顶部水平方向的位置调整。

3.根据权利要求2所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述第一冷板上设有用于实现冰粘附强度测试试样固定的夹具。

4.根据权利要求2所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述第一冷板在基板上的固定高度可调。

5.根据权利要求4所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述基板上设有沿竖直方向延伸的通孔，第一冷板后端具有与该通孔导向适配的定位块，固定在基板后侧的升降电机通过该定位块带动第一冷板上下移动。

6.根据权利要求5所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述升降电机通过第三固定件固定在基板后侧，该升降电机通过第四固定件与所述定位块连接。

7.根据权利要求2所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述基板顶部还固定有顶板，导轨顶部也与顶板连接，且基板和导轨的底部还同时与底板连接。

8.根据权利要求1所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述加载电机通过第二固定件与基板连接。

9.根据权利要求1所述的搭载3d-dic抗冰检测装置，其特征在于：所述所述真空罩的材料为有机玻璃，不影响透光和畸变。

10.一种权利要求1-9任一所述的搭载3d-dic抗冰检测装置的使用方法，其特征在于：该检测装置可分别进行延迟结冰测试或冰粘附强度测试，也可对同一试样先进行延迟结冰测试，然后对测试后试样表面的结冰处继续加水使其形成冰柱，最后将该形成有冰柱的试样进行冰粘附强度测试。

技术总结本发明关于一种搭载3D‑DIC抗冰检测装置及其使用方法，该装置包括顶部有真空罩的主机；主机外固定有第一支撑架和第二支撑架，用于固定支撑一号位工业相机和二号位工业相机；真空罩内有基板和导轨，固定在基板前端上方的加载电机通过荷‑位移传感器与第一固定件连接，该第一固定件滑动连接在导轨上，荷‑位移传感器的感应探头位于第一固定件下方；基板前端下方设有第一冷板，用于进行冰粘附强度测试的试样可拆卸固定在该第一冷板上；第一冷板上还可拆卸固定有承载有用于进行延迟结冰测试的试样的第二冷板；一号位工业相机和二号位工业相机将其拍到的图像信息发送至具有3D‑DIC系统的计算机；荷‑位移传感器将采集的信息发至主机。本发明集测试分析于一体。技术研发人员：何强,贾洋洋,何鑫阳,贺嘉琪,李安玲,王继文,刘宇杰受保护的技术使用者：中国民用航空飞行学院技术研发日：技术公布日：2024/11/14