在金属材料成形领域,为了研究材料高温条件下的成形机理,探索金属材料在不同温度、应变速率和加载路径下的力学性能和变形规律,本文在常温双向拉伸试验机的基础上,对变比例高温加热双向拉伸试验机及测控系统进行研究。针对课题组超高强钢局部加热定模动辊变截面辊弯成形的研究需要,分析国内外拉伸试验的加热方法,采用高频电磁加热方式,在加热试件下方5-10mm处放置加热线圈,通过电磁感应对试件中心区进行加热。利用红外温度传感器采集拉伸试件的实时温度,通过A/D转换,基于PID控制算法,对高频电磁加热设备的输出功率进行实时调节,实现试件中心区的恒温控制。为测量十字形双向拉伸试件的应变,对接触式机械引伸计、非接触式激光引伸计和视频引伸计的优缺点和使用场景进行对比,在试件下方加热而无法放置引伸计的前提下,只能在试件上方测量,选择成本适中、精度较高的视频引伸计。视频引伸计是以非接触式工业相机采集试件每一时刻的图像,并通过图像识别与计算,从而获得试验过程的材料应变。调整工业相机的焦距和进光量,标定测量系统,换算图像的每个像素对应的实际长度,然后依次对每帧图像进行滤波、阈值分割、边缘检测、确定边线,最后计算出实验过程试件的变形量。变比例双向拉伸试验机控制系统采用SIMOTIOND425运动控器,根据双向拉伸试验机的最大载荷的设计要求,对电机选型。根据选择的力传感器、温度传感器和加热设备对模拟量输入输出的需求,选择TM31模块实现A/D和D/A转换。为实现双向拉伸的变比例载荷控制,基于PID控制算法,通过力传感器的受力反馈,对双向四轴电机进行速度控制。开发测控系统软件,基于VC++的MFC应用程序框架,开发图像识别程序和四轴运动控制程序,通过Socket网络套接字与运动控制器进行通讯,实现变比例双向拉伸试验过程的数据采集,图像识别与运动控制。对QP1180超高强钢在350℃下进行7组不同加载比例的双向拉伸试验,对试验结果进行误差分析,温度控制平均误差0.30%,视频引伸计测量标定误差0.71%,变比例载荷控制平均误差0.56%,实验结果表明该热双向拉伸试验机方案有效,控制精度达到实验要求,具有一定的工程应用价值。