TWI767264B

TWI767264B - 受壓狀態量測方法及受壓狀態量測系統

Info

Publication number: TWI767264B
Application number: TW109121587A
Authority: TW
Inventors: 陳婉心; 柯宏憲; 陳長營; 江奕宏
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2022-06-11
Also published as: US20210404795A1; TW202201345A; CN113834433A

Abstract

一種受壓狀態量測方法，適於量測一受壓物被一施壓物施壓時的受壓狀態。首先，擷取受壓物的未被所述施壓物遮蔽的一第一表面區域的至少一影像。依據影像獲得第一表面區域的一第一應變分佈值。依據第一應變分佈值獲得至少一應變分佈函數。依據應變分佈函數獲得受壓物的被所述施壓物遮蔽的一第二表面區域的一第二應變分佈值。

Description

受壓狀態量測方法及受壓狀態量測系統

本發明是有關於一種量測方法及量測系統，且特別是有關於一種受壓狀態量測方法及受壓狀態量測系統。

隨著人們生活水平的提升，用以穿戴、著用、坐臥的各種織物產品普及於消費市場，其除了提供基本的保暖或緩衝效果，更需符合耐用的要求。尤其是，結合了各種線路及/或感測元件的智慧型穿戴織物，其由於價格較一般織物高且線路及/或感測元件易因所承受之應力而損壞失效，故消費者特別重視其耐用程度。因此，在一些織物產品的開發過程中，需對其進行受壓時的應變及應力進行量測以評估其耐用性。

然而，在藉由影像擷取之方式對織物產品的應變及應力進行量測的過程中，對織物產品進行施壓的物體會遮蔽織物產品的局部表面區域，而使得所述區域的影像無法被擷取，從而難以即時獲得其應變及應力。

本發明實施例提供一種受壓狀態量測方法及受壓狀態量測系統，可即時獲得受壓物的被所述施壓物遮蔽的表面區域的受壓狀態。

本發明實施例的受壓狀態量測方法適於量測一受壓物被一施壓物施壓時的受壓狀態。首先，擷取受壓物的未被所述施壓物遮蔽的一第一表面區域的至少一影像。依據影像獲得第一表面區域的一第一應變分佈值。依據第一應變分佈值獲得至少一應變分佈函數。依據應變分佈函數獲得受壓物的被所述施壓物遮蔽的一第二表面區域的一第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測方法更包括：依據第二應變分佈值及受壓物的彈性模數獲得對應的應力分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的依據應變分佈函數獲得受壓物的被所述施壓物遮蔽的第二表面區域的第二應變分佈值的步驟包括：量測受壓物的一最大可壓縮量。依據應變分佈函數及最大可壓縮量獲得第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的影像的數量為多個，這些影像分別對應於不同的時間點。

在本發明的一實施例中，上述的影像的數量為多個，這些影像分別對應於不同的拍攝角度。

在本發明的一實施例中，上述的應變分佈函數包括一第一曲線函數。

在本發明的一實施例中，上述的獲得應變分佈函數的步驟包括：依據第一表面區域中的一第一位置與一第二位置之間的應變分佈獲得第一曲線函數。

在本發明的一實施例中，上述的第一表面區域與第二表面區域之間具有一交界輪廓，決定第一位置及第二位置的步驟包括：依據第一應變分佈值獲得受壓物的一受力中心。以第一表面區域中的任一位置作為第一位置，其中受力中心與第一位置具有一連線。以連線在第一表面區域及第二表面區域的正投影與交界輪廓的交點作為第二位置。

在本發明的一實施例中，上述的獲得第二應變分佈值的步驟包括：依據第一曲線函數獲得受力中心在第二表面區域的正投影與第二位置之間的應變分佈。

在本發明的一實施例中，上述的依據第一曲線函數獲得受力中心與第二位置之間的應變分佈的步驟包括：量測受壓物的一最大可壓縮量。依據受壓物的初始狀態及最大可壓縮量定義一參考平面，其中參考平面具有相對的一上側及一下側，施壓物位於參考平面的上側，第一曲線函數所對應的曲線的至少部分區段位於參考平面的上側。以第一曲線函數所對應的曲線的至少部分區段及參考平面獲得對應的應變分佈。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測方法，包括：獲得多個不同的第一曲線函數。依據各第一曲線函數所對應的應變分佈建構第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的第一表面區域與第二表面區域之間具有一交界輪廓，決定第一位置及第二位置的步驟包括：以交界輪廓上的任一位置作為第二位置，其中交界輪廓在第二位置處具有一法線。以法線的在第一表面區域的正投影上的任一位置作為第一位置。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測方法，更包括：以法線上的另兩位置在第一表面區域的正投影作為一第三位置及一第四位置。依據第三位置與第四位置之間的應變分佈獲得一第二曲線函數。依據第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得第二表面區域中的一應變值。

在本發明的一實施例中，上述的依據第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得第二表面區域中的應變值的步驟包括：量測受壓物的一最大可壓縮量。依據受壓物的初始狀態及最大可壓縮量定義一參考平面，參考平面具有相對的一上側及一下側，施壓物位於參考平面的上側。若第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點位於參考平面的上側，則以第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得第二表面區域中的應變值。若第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點不位於參考平面的上側，則以參考平面獲得第二表面區域中的應變值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測方法，包括：獲得多個不同的第一曲線函數及對應的多個不同的第二曲線函數。以各第一曲線函數所對應的曲線與對應的第二曲線函數所對應的曲線的交點建構第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測方法，其中獲得應變分佈函數的步驟包括：獲得至少兩第一曲線函數。依據兩第一曲線函數所對應的兩法線在第二表面區域的正投影的交點，分別獲得兩第一曲線函數所對應的曲線上的兩對應位置。依據兩對應位置獲得第二表面區域中的一應變值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測方法，其中依據兩對應位置獲得第二表面區域中的應變值的步驟包括：量測受壓物的一最大可壓縮量。依據受壓物的初始狀態及最大可壓縮量定義一參考平面，參考平面具有相對的一上側及一下側，施壓物位於參考平面的上側。若至少一對應位置位於參考平面的上側，則以至少一對應位置獲得第二表面區域中的應變值。若兩對應位置不位於參考平面的上側，則以參考平面獲得第二表面區域中的應變值。

本發明實施例的受壓狀態量測系統適於量測一受壓物被一施壓物施壓時的受壓狀態。受壓狀態量測系統包括至少一影像擷取裝置及一資料處理裝置。影像擷取裝置適於擷取受壓物的未被所述施壓物遮蔽的一第一表面區域的至少一影像。資料處理裝置適於依據影像獲得第一表面區域的一第一應變分佈值，適於依據第一應變分佈值獲得至少一應變分佈函數，且適於依據應變分佈函數獲得受壓物的被所述施壓物遮蔽的一第二表面區域的一第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於依據第二應變分佈值及受壓物的彈性模數獲得對應的應力分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測系統更包括一量測裝置，其中量測裝置適於量測受壓物的一最大可壓縮量。資料處理裝置適於依據應變分佈函數及最大可壓縮量獲得第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於依據第一表面區域中的一第一位置與一第二位置之間的應變分佈獲得第一曲線函數。

在本發明的一實施例中，上述的第一表面區域與第二表面區域之間具有一交界輪廓，資料處理裝置適於依據第一應變分佈值獲得受壓物的一受力中心，且適於以第一表面區域中的任一位置作為第一位置，其中受力中心與第一位置具有一連線，資料處理裝置適於以連線在第一表面區域及第二表面區域的正投影與交界輪廓的交點作為第二位置。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於依據第一曲線函數獲得受力中心在第二表面區域的正投影與第二位置之間的應變分佈。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測系統更包括一量測裝置，其中量測裝置適於量測受壓物的一最大可壓縮量，資料處理裝置適於依據受壓物的初始狀態及最大可壓縮量定義一參考平面，其中參考平面具有相對的一上側及一下側，施壓物位於參考平面的上側，第一曲線函數所對應的曲線的至少部分區段位於參考平面的上側，資料處理裝置適於以第一曲線函數所對應的曲線的至少部分區段及參考平面獲得對應的應變分佈。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於獲得多個不同的第一曲線函數，且適於依據各第一曲線函數所對應的應變分佈建構第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的第一表面區域與第二表面區域之間具有一交界輪廓，資料處理裝置適於以交界輪廓上的任一位置作為第二位置，其中交界輪廓在第二位置處具有一法線，資料處理裝置適於以法線的在第一表面區域的正投影上的任一位置作為第一位置。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於以法線上的另兩位置在第一表面區域的正投影作為一第三位置及一第四位置，適於依據第三位置與第四位置之間的應變分佈獲得一第二曲線函數，且適於依據第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得第二表面區域中的一應變值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測系統更包括一量測裝置，其中量測裝置適於量測受壓物的一最大可壓縮量，資料處理裝置適於依據受壓物的初始狀態及最大可壓縮量定義一參考平面，參考平面具有相對的一上側及一下側，施壓物位於參考平面的上側，若第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點位於參考平面的上側，則資料處理裝置以第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得第二表面區域中的應變值，若第一曲線函數所對應的曲線與第二曲線函數所對應的曲線的交點不位於參考平面的上側，則資料處理裝置以參考平面獲得第二表面區域中的應變值。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於獲得多個不同的第一曲線函數及對應的多個不同的第二曲線函數，且適於以各第一曲線函數所對應的曲線與對應的第二曲線函數所對應的曲線的交點建構第二應變分佈值。

在本發明的一實施例中，上述的資料處理裝置適於獲得至少兩第一曲線函數，適於依據兩第一曲線函數所對應的兩法線在第二表面區域的正投影的交點，分別獲得兩第一曲線函數所對應的曲線上的兩對應位置，且適於依據兩對應位置獲得第二表面區域中的一應變值。

在本發明的一實施例中，上述的受壓狀態量測系統更包括一量測裝置，其中量測裝置適於量測受壓物的一最大可壓縮量，資料處理裝置適於依據受壓物的初始狀態及最大可壓縮量定義一參考平面，參考平面具有相對的一上側及一下側，施壓物位於參考平面的上側，若至少一對應位置位於參考平面的上側，則資料處理裝置以至少一對應位置獲得第二表面區域中的應變值，若兩對應位置不位於參考平面的上側，則資料處理裝置以參考平面獲得第二表面區域中的應變值。

圖1是本發明一實施例的受壓狀態量測系統的示意圖。圖2A及圖2B繪示受壓物與施壓物，其中受壓物繪示為剖視。圖1所示的受壓狀態量測系統100包括至少一影像擷取裝置110及一資料處理裝置120，且適於量測圖2A的受壓物50被圖2B的施壓物60施壓時的受壓狀態。在一實施例中，施壓物60的硬度大於受壓物50的硬度，且施壓物60的尺寸小於受壓物50的尺寸。並且，所述受壓狀態可包含受壓物50受壓後的應力分佈及應變分佈。影像擷取裝置110可為任何適當形式的攝相裝置，資料處理裝置120可為任何適當形式的電腦設備及其處理器，本發明不對此加以限制。以下對其量測方法進行說明。

圖3是對應於圖1的受壓狀態量測系統的受壓狀態量方法流程圖。請參考圖1至圖3，首先，藉由影像擷取裝置110擷取受壓物50的未被所述施壓物60遮蔽的一第一表面區域R1(標示於圖2B)的至少一影像(步驟S1)。所述影像可包含從圖2A所示之未受壓狀態至圖2B所示之受壓狀態之間的多個不同時間點的影像。接著，藉由資料處理裝置120依據所述影像獲得第一表面區域R1的一第一應變分佈值(步驟S2)。所述第一應變分佈值可包含第一表面區域R1中的多個位置的應變值，各應變值可由所述不同時間點之影像所推知的各位置的位移值而計算出。藉由資料處理裝置120依據所述第一應變分佈值獲得至少一應變分佈函數(步驟S3)。藉由資料處理裝置120依據所述應變分佈函數獲得受壓物50的被所述施壓物60遮蔽的一第二表面區域R2(標示於圖2B)的一第二應變分佈值(步驟S4)。

如上所述，本實施例藉由受壓物50的未被遮蔽的第一表面區域R1的影像而計算出對應於第一表面區域R1的應變分佈函數，並基於受壓物50(假設其為均質物體)受壓時的變形狀態具有一定程度上之連續的特性，將所述應變分佈函數視為從第一表面區域R1延伸至第二表面區域R2的連續變形狀態。從而，在無法取得受壓物50的被遮蔽的第二表面區域R2的影像的情況下，資料處理裝置120可藉由所述應變分佈函數即時推算出第二表面區域R2的應變分佈值，且資料處理裝置120可依據所述第二應變分佈值及受壓物50的彈性模數進一步即時推算出第二表面區域R2的應力分佈值。具體而言，受壓物50的彈性模數可依其材質而得知，所述彈性模數與所述第二應變分佈值的乘積即為對應的應力分佈值，即公式P = E × ε，其中P為應力，E為彈性模數，ε為應變。

在本實施例中，影像擷取裝置120的數量可為多個，便於同時以多個不同的角度擷取第一表面區域R1的影像，以得到多個分別對應於不同的拍攝角度的多個影像，而可藉由光學影像擷取之方式建立三維影像。此外，各影像擷取裝置120可連續拍攝第一表面區域R1的影像，使所述影像的數量為多個，以如前述般得到多個分別對應於不同時間點的影像。藉此，影像擷取裝置120所擷取到的第一表面區域R1的影像以空間及時間而言皆較為完整，使資料處理裝置120可據以計算出詳盡的應變分佈函數。

本實施例的受壓狀態量測系統100如圖1所示更包括一量測裝置130，量測裝置130適於量測受壓物50在其彈性限度內的一最大可壓縮量。圖4A及圖4B繪示圖1的量測裝置對受壓物進行量測。舉例來說，可先藉由一施壓物(如圖4A及圖4B所示的施壓物70或其他適當的施壓物)對受壓物50進行施壓，並分別測得受壓物50在多種不同壓縮量下的應力及應變，據以建立受壓物50的應力與應變的關係曲線，藉由此應力與應變的關係曲線可推知受壓物50的最大壓縮率，進而得知其最大可壓縮量。受壓物50的彈性模數(前述公式P = E × ε中的E)亦可由所述應力與應變的關係曲線而推知。藉此，資料處理裝置120除了如上述般依據所述應變分佈函數推算所述第二應變分佈值，更可同時考慮受壓物50的最大可壓縮量以更準確地推算所述第二應變分佈值。

在前述實施例中，施壓物60的施壓面如圖2A及圖2B所示繪示為單純的圓弧狀，然其僅為示意。施壓物60的施壓面實際上可為各種不規則形狀，且其應力及應變分佈可藉由本實施例的受壓狀態量測系統100的量測方法獲得。以下更詳細地說明本實施例的受壓狀態量測系統100的量測方法。

圖5是圖2B的受壓物的俯視示意圖。圖6示意性地繪示圖5的受壓物上的曲線。如圖5所示，第一表面區域R1與第二表面區域R2之間具有一交界輪廓OL。資料處理裝置120可先依據第一表面區域R1的所述第一應變分佈值及受壓物50的彈性模數推算出對應的應力分佈值，並藉此應力分佈值推知受壓物50的一受力中心C。然後，資料處理裝置120以第一表面區域R1中的任一位置作為第一位置P1a，受力中心C與第一位置P1a具有一連線CL，資料處理裝置120以連線CL在第一表面區域R1及第二表面區域R2的正投影與交界輪廓OL的交點作為第二位置P2a。

承上，資料處理裝置120依據第一表面區域R1中的第一位置P1a與第二位置P2a之間的應變分佈可獲得對應的一第一曲線函數。此第一曲線函數即為前述應變分佈函數的一部分，前述應變分佈函數對應於第一表面區域R1所形成之曲面，而此第一曲線函數對應於此曲面上的延伸於第一位置P1a與第二位置P2a之間的曲線CVa(繪示於圖6)。在本實施例中，例如是以二元二次方程式來定義第一曲線函數，然本發明不以此為限，在其他實施例中，可改為以二元三次方程式、二元四次方程式等來定義第一曲線函數。此外，在其他實施例中，更可改為以非曲線函數來取代所述曲線函數，本發明不對其函數種類加以限制。

承上，資料處理裝置120將此第一曲線函數視為從第一表面區域R1延伸至第二表面區域R2的連續變形狀態，而可依據此第一曲線函數推算出受力中心C在第二表面區域R2的正投影C’(繪示於圖6)與第二位置P2a之間的應變分佈。依此方式，繼續選取第一表面區域R1中的更多不同的第一位置P1a(示意性地繪示出另兩個第一位置P1a’、P1a”及對應的第二位置P2a’、P2a”)，可相應地獲得第一表面區域R1中的更多不同的第一曲線函數，進而依據各第一曲線函數所對應的應變分佈建構出第二表面區域R2的第二應變分佈值。需說明的是，由於此處是將圖6所示的曲線CVa假定為第二表面區域R2上的曲線，故受力中心C在第二表面區域R2的正投影C’在圖6中繪示為位於曲線CVa上。

進一步而言，資料處理裝置120可依據受壓物50的初始狀態及預先由量測裝置130所測得的受壓物50的最大可壓縮量定義一參考平面RP，參考平面RP具有相對的一上側及一下側，施壓物60位於參考平面RP的上側，參考平面RP為受壓物50的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置。所述第一曲線函數所對應的曲線CVa的部分區段CVa1(即從第二位置P2a延伸至曲線CVa與參考平面RP之交點Pra之間的區段)如圖6所示位於參考平面RP的上側，資料處理裝置120以曲線CVa的部分區段CVa1及參考平面RP來獲得對應的應變分佈。藉此，可避免因未考慮受壓物50的最大可壓縮量而使得推算出的部分應變值過大。

以下說明本實施例的受壓狀態量測系統100的另一種量測方法。

圖7是圖2B的受壓物的俯視示意圖。圖8及圖9示意性地繪示圖7的受壓物上的曲線。資料處理裝置120以圖7所示的交界輪廓OL上的任一位置作為第二位置P2b。交界輪廓OL在第二位置P2b處具有一法線NL，資料處理裝置120以法線NL的在第一表面區域R1的正投影上的任一位置作為第一位置P1b，且依據第一表面區域R1中的第一位置P1b與第二位置P2b之間的應變分佈可獲得對應的一第一曲線函數。此第一曲線函數即為前述應變分佈函數的一部分，前述應變分佈函數對應於第一表面區域R1所形成之曲面，而此第一曲線函數對應於此曲面上的延伸於第一位置P1b與第二位置P2b之間的曲線CVb(繪示於圖8)。

承上，資料處理裝置120以法線NL上的另兩位置在第一表面區域R1的正投影作為一第三位置P3b及一第四位置P4b，且依據第三位置P3b與第四位置P4b之間的應變分佈獲得對應的一第二曲線函數。此第二曲線函數亦為前述應變分佈函數的一部分，前述應變分佈函數對應於第一表面區域R1所形成之曲面，而此第二曲線函數對應於此曲面上的延伸於第三位置P3b與第四位置P4b之間的曲線CVb’(繪示於圖8)。接著，資料處理裝置120將所述第一曲線函數及所述第二曲線函數視為從第一表面區域R1延伸至第二表面區域R2的連續變形狀態，而可依據第一曲線函數所對應的曲線CVb與第二曲線函數所對應的曲線CVb’的交點IPB推知第二表面區域中的一應變值。依此方式，繼續選取第一表面區域R1中的更多不同的第一位置P1b(示意性地繪示出另一個第一位置P1b’及對應的第二位置P2b’、第三位置P3b’、第四位置P4b’)，可相應地獲得第一表面區域R1中的更多不同的第一曲線函數及對應的多個不同的第二曲線函數，進而依據各第一曲線函數所對應的曲線及對應的第二曲線函數所對應的曲線的交點建構出第二表面區域R2的第二應變分佈值。

進一步而言，資料處理裝置120可依據受壓物50的初始狀態及預先由量測裝置130所測得的受壓物50的最大可壓縮量定義一參考平面RP，參考平面RP為受壓物50的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置。若所述第一曲線函數所對應的曲線CVb及所述第二曲線函數所對應的曲線CVb’的交點IPb如圖8所示位於參考平面RP的上側，則資料處理裝置120如上述般以第一曲線函數所對應的曲線CVb與第二曲線函數所對應的曲線CVb’的交點IPb獲得第二表面區域R2中的應變值。反之，若所述第一曲線函數所對應的曲線CVb及所述第二曲線函數所對應的曲線CVb’的交點IPb如圖9所示不位於參考平面RP的上側，則資料處理裝置120改以參考平面RP獲得第二表面區域R2中的此處的應變值。藉此，可避免因未考慮受壓物50的最大可壓縮量而使得推算出的部分應變值過大。

相較於圖7至圖9所示實施例，在其他實施例中，可藉由其他適當方式來決定各個第一位置、第二位置及相應的第三位置、第四位置。以下藉由圖式對此舉例說明。圖10至圖13是圖2B的受壓物的俯視示意圖。在圖10所示實施例中，資料處理裝置120以多條彼此平行且橫向延伸的軸線AX1取代圖7所示的法線NL，據以定義出各個第一位置、第二位置及相應的第三位置、第四位置(圖10示意性地標示出一組第一位置P1c、第二位置P2c、第三位置P3c、第四位置P4c)。在圖11所示實施例中，資料處理裝置120以多條彼此平行且縱向延伸的軸線AX2取代圖7所示的法線NL，據以定義出各個第一位置、第二位置及相應的第三位置、第四位置(圖11示意性地標示出一組第一位置P1d、第二位置P2d、第三位置P3d、第四位置P4d)。在圖12所示實施例中，資料處理裝置120以多條彼此平行且橫向延伸的軸線AX1及多條彼此平行且縱向延伸的軸線AX2取代圖7所示的法線NL，據以定義出各個第一位置、第二位置及相應的第三位置、第四位置(圖11示意性地標示出一組第一位置P1c、第二位置P2c、第三位置P3c、第四位置P4c及另一組第一位置P1d、第二位置P2d、第三位置P3d、第四位置P4d)。在圖13所示實施例中，資料處理裝置120以多條彼此平行且斜向延伸的軸線AX3取代圖7所示的法線NL，據以定義出各個第一位置、第二位置及相應的第三位置、第四位置(圖13示意性地標示出一組第一位置P1e、第二位置P2e、第三位置P3e、第四位置P4e)。

圖14是本發明另一實施例的受壓物的局部俯視示意圖。在圖14所示實施例中，影像擷取裝置110(繪示於圖1)僅擷取了受壓物50A的局部第一表面區域R1A的影像。在此情況下，可藉由相同於圖7所示實施例之方式在圖14的實施例中決定出多組第一位置、第二位置(示意性地繪示出第一位置P1f、P1f’、P1f”及第二位置P2f、P2f’、P2f”)及對應的法線NL’，並以對應的多個曲線函數建構出第二表面區域R2A的應變分佈。並且，可如同圖6所示實施例般，依據受壓物50A的最大可壓縮量所對應的參考平面(如同圖6所示的參考平面RP)來修正所建構出的應變分佈。具體而言，圖14所示的多個交點Prf、Prf’、Prf”的定義方式相同於圖6所示的交點Pra，即多個曲線函數與參考平面的交點。其中，對應於第二位置P2f、P2f”之交點Prf、Prf”位於第二表面區域R2A內，故以從第二位置P2f延伸至交點Prf的曲線來獲得對應的應變分佈，並以從第二位置P2f”延伸至交點Prf”的曲線來獲得對應的應變分佈。對應於第二位置P2f’之交點Prf’位於第二表面區域R2A外，故以從第二位置P2f’延伸至第二表面區域R2A邊界的曲線來獲得對應的應變分佈。

圖15是本發明另一實施例的受壓物的局部俯視示意圖。圖16示意性地繪示圖15的受壓物上的曲線。在圖15所示實施例中，影像擷取裝置110(繪示於圖1)僅擷取了受壓物50B的局部第一表面區域R1B的影像。在此情況下，可藉由相同於圖7所示實施例之方式在圖14的實施例中決定出多組第一位置、第二位置(示意性地繪示出第一位置P1g、P1g’、P1g”、P1h、P1h’、P1h”及第二位置P2g、P2g’、P2g”、P2h、P2h’、P2h”)及對應的法線NL”，以任兩法線NL”在第二表面區域R2B的正投影的交點(圖15示意性地繪示出交點IPgh、IPgh’、IPgh”)獲得對應的兩曲線CVg、CVh(繪示於圖16)上的兩對應位置Pc1、Pc2(繪示於圖16)，並依據兩對應位置Pc1、Pc2獲得第二表面區域R2B中的一應變值。藉由依此方式獲得的多個應變值可建構出第二表面區域R2B的應變分佈。需說明的是，由於此處是欲以圖16所示的曲線CVh及曲線CVg推估第二表面區域R2B上的曲線，故示意性地將任兩法線NL”在第二表面區域R2B的正投影的交點IPgh繪示為位於曲線CVh及曲線CVg之間。

進一步而言，資料處理裝置120可依據受壓物50的初始狀態及預先由量測裝置130所測得的受壓物50的最大可壓縮量定義一參考平面RP’(繪示於圖16)，參考平面RP’為受壓物50B的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置。若所述兩對應位置Pc1、Pc2如圖16所示位於參考平面RP’的上側，則資料處理裝置120以兩對應位置Pc1、Pc2的其中之一或其中間值獲得第二表面區域R2B中的應變值。反之，若所述兩對應位置Pc1、Pc2不位於參考平面RP的上側，則資料處理裝置120改以參考平面RP’獲得第二表面區域R2B中的此處的應變值。藉此，可避免因未考慮受壓物50的最大可壓縮量而使得推算出的部分應變值過大。此外，若如圖15所示之交點IPgh”位於第二表面區域R2B外，則改為以對應的曲線在第二表面區域R2B內之區段及參考平面RP’來獲得對應的應變分佈，其具體方式可類似圖14所示實施例。

綜上所述，本發明藉由受壓物的未被遮蔽的第一表面區域的影像而計算出對應於第一表面區域的應變分佈函數，並基於受壓物受壓時的變形狀態具有一定程度上之連續的特性，將所述應變分佈函數視為對應於受壓物的整體受壓表面的變形狀態。從而，在無法取得受壓物的被遮蔽的第二表面區域的影像的情況下，可藉由所述應變分佈函數即時推算出第二表面區域的應變分佈值，且可進一步即時推算出第二表面區域的應力分佈值。

50、50A、50B:受壓物 60、70:施壓物 100:受壓狀態量測系統 110:影像擷取裝置 120:資料處理裝置 AX1、AX2、AX3:軸線 C:受力中心 CL:連線 CVa、CVb、CVb’、CVg、CVh:曲線 CVa1:區段 C’:正投影 P1a、P1a’、P1a”、P1b、P1b’、P1c、P1d、P1e、P1f、P1f’、P1f”、P1g、P1g’、P1g”、P1h、P1h’、P1h”:第一位置 P2a、P2a’、P2a”、P2b、P2b’、P2c、P2d、P2e、P2f、P2f’、P2f”、P2g、P2g’、P2g”、P2h、P2h’、P2h”:第二位置 P3b、P3b’、P3c、P3d、P3e:第三位置 P4b、P4b’、P4c、P4d、P4e:第四位置 Pc1、Pc2:位置 IPb、IPgh、IPgh’、IPgh”、Pra、Prf、Prf’、Prf”:交點 NL、NL’、NL”:法線 OL:交界輪廓 R1、R1A、R1B:第一表面區域 R2、R2A、R2B:第二表面區域 RP、RP’:參考平面

圖1是本發明一實施例的受壓狀態量測系統的示意圖。圖2A及圖2B繪示受壓物與施壓物。圖3是對應於圖1的受壓狀態量測系統的受壓狀態量方法流程圖。圖4A及圖4B繪示圖1的量測裝置對受壓物進行量測。圖5是圖2B的受壓物的俯視示意圖。圖6示意性地繪示圖5的受壓物上的曲線。圖7是圖2B的受壓物的俯視示意圖。圖8及圖9示意性地繪示圖7的受壓物上的曲線。圖10至圖13是圖2B的受壓物的俯視示意圖。圖14是本發明另一實施例的受壓物的局部俯視示意圖。圖15是本發明另一實施例的受壓物的局部俯視示意圖。圖16示意性地繪示圖15的受壓物上的曲線。

50:受壓物

60:施壓物

R1:第一表面區域

R2:第二表面區域

Claims

一種受壓狀態量測方法，適於量測一受壓物被一施壓物施壓時的受壓狀態，該方法包括：擷取該受壓物的未被該施壓物遮蔽的一第一表面區域的至少一影像；依據該至少一影像獲得該第一表面區域的一第一應變分佈值；以及依據該第一應變分佈值獲得至少一應變分佈函數；依據該至少一應變分佈函數獲得該受壓物的被該施壓物遮蔽的一第二表面區域的一第二應變分佈值。
如請求項1所述的受壓狀態量測方法，更包括：依據該第二應變分佈值及該受壓物的彈性模數獲得對應的應力分佈值。
如請求項1所述的受壓狀態量測方法，其中依據該至少一應變分佈函數獲得該受壓物的被該施壓物遮蔽的該第二表面區域的該第二應變分佈值的步驟包括：量測該受壓物的一最大可壓縮量；以及依據該至少一應變分佈函數及該最大可壓縮量獲得該第二應變分佈值。
如請求項1所述的受壓狀態量測方法，其中該至少一影像的數量為多個，該些影像分別對應於不同的時間點或對應於不同的拍攝角度。
如請求項1所述的受壓狀態量測方法，其中該至少一應變分佈函數包括一第一曲線函數。
如請求項5所述的受壓狀態量測方法，其中獲得該至少一應變分佈函數的步驟包括：依據該第一表面區域中的一第一位置與一第二位置之間的應變分佈獲得該第一曲線函數。
如請求項6所述的受壓狀態量測方法，其中該第一表面區域與該第二表面區域之間具有一交界輪廓，決定該第一位置及該第二位置的步驟包括：依據該第一應變分佈值及該受壓物的彈性模數推算出對應的一應力分佈值並藉由該應力分佈值獲得該受壓物的一受力中心；以該第一表面區域中的任一位置作為該第一位置，其中該受力中心與該第一位置具有一連線；以及以該連線在該第一表面區域及該第二表面區域的正投影與該交界輪廓的交點作為該第二位置。
如請求項7所述的受壓狀態量測方法，其中獲得該第二應變分佈值的步驟包括：依據該第一曲線函數獲得該受力中心在該第二表面區域的正投影與該第二位置之間的應變分佈。
如請求項8所述的受壓狀態量測方法，其中依據該第一曲線函數獲得該受力中心在該第二表面區域的正投影與該第二位置之間的應變分佈的步驟包括：量測該受壓物的一最大可壓縮量；依據該受壓物的初始狀態及該最大可壓縮量定義一參考平面，其中該參考平面為該受壓物的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置，該參考平面具有相對的一上側及一下側，該施壓物位於該參考平面的該上側，該第一曲線函數所對應的曲線的至少部分區段位於該參考平面的該上側；以及以該第一曲線函數所對應的曲線的該至少部分區段及該參考平面獲得對應的應變分佈。
如請求項8所述的受壓狀態量測方法，包括：獲得多個不同的該第一曲線函數；以及依據各該第一曲線函數所對應的應變分佈建構該第二應變分佈值。
如請求項6所述的受壓狀態量測方法，其中該第一表面區域與該第二表面區域之間具有一交界輪廓，決定該第一位置及該第二位置的步驟包括：以該交界輪廓上的任一位置作為該第二位置，其中該交界輪廓在該第二位置處具有一法線；以及以該法線的在該第一表面區域的正投影上的任一位置作為該第一位置。
如請求項11所述的受壓狀態量測方法，更包括：以該法線上的另兩位置在該第一表面區域的正投影作為一第三位置及一第四位置；依據該第三位置與該第四位置之間的應變分佈獲得一第二曲線函數；以及依據該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得該第二表面區域中的一應變值。
如請求項12所述的受壓狀態量測方法，其中依據該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得該第二表面區域中的該應變值的步驟包括：量測該受壓物的一最大可壓縮量；依據該受壓物的初始狀態及該最大可壓縮量定義一參考平面，其中該參考平面為該受壓物的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置，該參考平面具有相對的一上側及一下側，該施壓物位於該參考平面的該上側；若該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點位於該參考平面的該上側，則以該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得該第二表面區域中的該應變值；以及若該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點不位於該參考平面的該上側，則以該參考平面獲得該第二表面區域中的該應變值。
如請求項13所述的受壓狀態量測方法，包括：獲得多個不同的該第一曲線函數及對應的多個不同的該第二曲線函數；以及以各該第一曲線函數所對應的曲線與對應的該第二曲線函數所對應的曲線的交點建構該第二應變分佈值。
如請求項11所述的受壓狀態量測方法，其中獲得該至少一應變分佈函數的步驟包括：獲得至少兩該第一曲線函數；依據該至少兩第一曲線函數所對應的兩該法線在該第二表面區域的正投影的交點，分別獲得該兩第一曲線函數所對應的曲線上的兩對應位置；以及依據該兩對應位置獲得該第二表面區域中的一應變值。
如請求項15所述的受壓狀態量測方法，其中依據該兩對應位置獲得該第二表面區域中的該應變值的步驟包括：量測該受壓物的一最大可壓縮量；依據該受壓物的初始狀態及該最大可壓縮量定義一參考平面，其中該參考平面為該受壓物的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置，該參考平面具有相對的一上側及一下側，該施壓物位於該參考平面的該上側，若至少一該對應位置位於該參考平面的該上側，則以該至少一對應位置獲得該第二表面區域中的該應變值；以及若該兩對應位置不位於該參考平面的該上側，則以該參考平面獲得該第二表面區域中的該應變值。
一種受壓狀態量測系統，適於量測一受壓物被一施壓物施壓時的受壓狀態，該受壓狀態量測系統包括：至少一影像擷取裝置，適於擷取該受壓物的未被該施壓物遮蔽的一第一表面區域的至少一影像；以及一資料處理裝置，適於依據該至少一影像獲得該第一表面區域的一第一應變分佈值，適於依據該第一應變分佈值獲得至少一應變分佈函數，且適於依據該至少一應變分佈函數獲得該受壓物的被該施壓物遮蔽的一第二表面區域的一第二應變分佈值。
如請求項17所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於依據該第二應變分佈值及該受壓物的彈性模數獲得對應的應力分佈值。
如請求項17所述的受壓狀態量測系統，更包括一量測裝置，其中該量測裝置適於量測該受壓物的一最大可壓縮量，該資料處理裝置適於依據該至少一應變分佈函數及該最大可壓縮量獲得該第二應變分佈值。
如請求項17所述的受壓狀態量測系統，其中該至少一影像的數量為多個，該些影像分別對應於不同的時間點或對應於不同的拍攝角度。
如請求項17所述的受壓狀態量測系統，其中該至少一應變分佈函數包括一第一曲線函數。
如請求項21所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於依據該第一表面區域中的一第一位置與一第二位置之間的應變分佈獲得該第一曲線函數。
如請求項22所述的受壓狀態量測系統，其中該第一表面區域與該第二表面區域之間具有一交界輪廓，該資料處理裝置適於依據該第一應變分佈值及該受壓物的彈性模數推算出對應的一應力分佈值並藉由該應力分佈值獲得該受壓物的一受力中心，且適於以該第一表面區域中的任一位置作為該第一位置，其中該受力中心與該第一位置具有一連線，該資料處理裝置適於以該連線在該第一表面區域及該第二表面區域的正投影與該交界輪廓的交點作為該第二位置。
如請求項23所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於依據該第一曲線函數獲得該受力中心在該第二表面區域的正投影與該第二位置之間的應變分佈。
如請求項24所述的受壓狀態量測系統，更包括一量測裝置，其中該量測裝置適於量測該受壓物的一最大可壓縮量，該資料處理裝置適於依據該受壓物的初始狀態及該最大可壓縮量定義一參考平面，其中該參考平面為該受壓物的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置，該參考平面具有相對的一上側及一下側，該施壓物位於該參考平面的該上側，該第一曲線函數所對應的曲線的至少部分區段位於該參考平面的該上側，該資料處理裝置適於以該第一曲線函數所對應的曲線的該至少部分區段及該參考平面獲得對應的應變分佈。
如請求項24所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於獲得多個不同的該第一曲線函數，且適於依據各該第一曲線函數所對應的應變分佈建構該第二應變分佈值。
如請求項22所述的受壓狀態量測系統，其中該第一表面區域與該第二表面區域之間具有一交界輪廓，該資料處理裝置適於以該交界輪廓上的任一位置作為該第二位置，其中該交界輪廓在該第二位置處具有一法線，該資料處理裝置適於以該法線的在該第一表面區域的正投影上的任一位置作為該第一位置。
如請求項27所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於以該法線上的另兩位置在該第一表面區域的正投影作為一第三位置及一第四位置，適於依據該第三位置與該第四位置之間的應變分佈獲得一第二曲線函數，且適於依據該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得該第二表面區域中的一應變值。
如請求項28所述的受壓狀態量測系統，更包括一量測裝置，其中該量測裝置適於量測該受壓物的一最大可壓縮量，該資料處理裝置適於依據該受壓物的初始狀態及該最大可壓縮量定義一參考平面，該參考平面為該受壓物的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置，該參考平面具有相對的一上側及一下側，該施壓物位於該參考平面的該上側，若該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點位於該參考平面的該上側，則該資料處理裝置以該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點獲得該第二表面區域中的該應變值，若該第一曲線函數所對應的曲線與該第二曲線函數所對應的曲線的交點不位於該參考平面的該上側，則該資料處理裝置以該參考平面獲得該第二表面區域中的該應變值。
如請求項29所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於獲得多個不同的該第一曲線函數及對應的多個不同的該第二曲線函數，且適於以各該第一曲線函數所對應的曲線與對應的該第二曲線函數所對應的曲線的交點建構該第二應變分佈值。
如請求項27所述的受壓狀態量測系統，其中該資料處理裝置適於獲得至少兩該第一曲線函數，適於依據該至少兩第一曲線函數所對應的兩該法線在該第二表面區域的正投影的交點，分別獲得該兩第一曲線函數所對應的曲線上的兩對應位置，且適於依據該兩對應位置獲得該第二表面區域中的一應變值。
如請求項31所述的受壓狀態量測系統，更包括一量測裝置，其中該量測裝置適於量測該受壓物的一最大可壓縮量，該資料處理裝置適於依據該受壓物的初始狀態及該最大可壓縮量定義一參考平面，該參考平面為該受壓物的表面被下壓後能夠往下位移至的極限位置，該參考平面具有相對的一上側及一下側，該施壓物位於該參考平面的該上側，若至少一該對應位置位於該參考平面的該上側，則該資料處理裝置以該至少一對應位置獲得該第二表面區域中的該應變值，若該兩對應位置不位於該參考平面的該上側，則該資料處理裝置以該參考平面獲得該第二表面區域中的該應變值。