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2016-09-13 14:01:23
2020-04-28
非接觸式三維應(yīng)變變形測量系統(tǒng)可以分成三維光學(xué)應(yīng)變測量和三維動態(tài)變形測量兩個部分。
三維光學(xué)應(yīng)變測量主要通過數(shù)字散斑相關(guān)法和雙目立體視覺技術(shù)結(jié)合，追蹤物體表面散斑點(diǎn)，實(shí)時測量各個變形階段的散斑圖像，通過算法重建三維坐標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)快速、高精度、實(shí)時、非接觸的三維應(yīng)變測量。（全場或局部應(yīng)變）
動態(tài)變形測量基于雙目立體視覺技術(shù)，采用兩個高速攝像機(jī)實(shí)時采集被測物體變形圖像，利用準(zhǔn)確識別的標(biāo)志點(diǎn)（包括編碼標(biāo)志點(diǎn)和非編碼標(biāo)志點(diǎn)）實(shí)現(xiàn)立體匹配，重建出物體表面點(diǎn)三維空間坐標(biāo)，并計算得到物體變形量、三維軌跡姿態(tài)等數(shù)據(jù)。（關(guān)鍵點(diǎn)振動位移）
與傳統(tǒng)方法對比
三維光學(xué)測量方法 | 傳統(tǒng)測量方法（如位移計、應(yīng)變片、引伸計等） | |
測量方式 | 非接觸式測量，不對被測物體造成干擾與影響。 | 接觸式測量，易打滑，不容易固定，試件斷裂容易破壞引伸計。 |
測量對象 | 適用于幾乎所有材質(zhì)的對象。測量尺寸范圍廣，從幾毫米到幾米。 | 適用于常規(guī)尺寸對象測量，特殊材料無法測量，小試樣無法測量，大試樣需要多貼應(yīng)變片。 |
測量范圍 | 應(yīng)變測量范圍：0.01%~2000%。 | 應(yīng)變測量范圍：應(yīng)變片通常小于5%，引伸計小于50%。 |
環(huán)境要求 | 環(huán)境要求低，可在高溫、高速、輻射條件下測量。 | 一般適用常規(guī)條件測量。 |
測量結(jié)果 | 全場多點(diǎn)、多方向測量，同時獲得三維坐標(biāo)、三維位移及應(yīng)變。 | 單點(diǎn)、單方向測量。三維測量需要多個應(yīng)變片，效率低。 |
指標(biāo)名稱 | 技術(shù)指標(biāo) | |
1. | 核心技術(shù) | 工業(yè)近景攝影測量、數(shù)字圖像相關(guān)法 |
2. | 測量結(jié)果 | 三維坐標(biāo)、全場位移及應(yīng)變 |
3. | 測量幅面 | 支持5mm-5m范圍的測量幅面，更多測量幅面可定制 |
4. | 測量相機(jī) | 支持百萬至千萬像素相機(jī)，支持低速到高速相機(jī)，支持千兆網(wǎng)和Camera Link等多種相機(jī)接口 |
5. | 相機(jī)標(biāo)定 | 支持任意數(shù)目相機(jī)的同時標(biāo)定，支持外部圖像標(biāo)定 |
6. | 位移測量精度 | 0.01mm |
7. | 應(yīng)變測量范圍 | 0.01%-2000% |
8. | 應(yīng)變測量精度 | 0.005% |
9. | 測量模式 | 兼容二維及三維變形測量 |
10. | 實(shí)時測量 | 采集圖像的同時，實(shí)時進(jìn)行全場應(yīng)變計算 |
11. | 多測頭同步測量 | 支持多相機(jī)組同步測量，相機(jī)數(shù)目任意擴(kuò)展，可同步測量多個區(qū)域的變形應(yīng)變 |
12. | 動態(tài)變形模塊 | 具備圓形標(biāo)志點(diǎn)動態(tài)變形測量功能 |
13. | 軌跡姿態(tài)測量模塊 | 具備剛體物體運(yùn)動軌跡姿態(tài)測量功能 |
14. | 試驗(yàn)機(jī)接口 | 接通后實(shí)時同步采集試驗(yàn)機(jī)的力、位移等信號 |
15. | FLC接口 | 配合杯突試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行Nakazima試驗(yàn)，可以測得材料的FLC成形極限曲線 |
16. | 顯微應(yīng)變測量 | 配合雙目體式顯微鏡，可實(shí)現(xiàn)微小型物體的三維全場變形應(yīng)變檢測 |
17. | 64位軟件 | 軟件采用64位計算，速度更快 |
18. | 系統(tǒng)兼容性 | 支持32位和64位Windows操作系統(tǒng) |
在材料研究中，一般配合力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、焊接等設(shè)備使用，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
功能1—應(yīng)變變形測量。通過對材料進(jìn)行常規(guī)的拉壓彎等實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)材料的力學(xué)性能測定。應(yīng)用包括：金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)，復(fù)合材料大變形測量，碳纖維材料實(shí)驗(yàn)等。
功能2—高溫應(yīng)變測量。主要指測量焊接等實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變和變形。應(yīng)用包括：焊接全場應(yīng)變測量，高溫焊接變形測量等。
功能3—板料成形測量。板料成形過程中的全場應(yīng)變變形測量和板料成形極限曲線（配合杯突試驗(yàn)機(jī)）。應(yīng)用包括：板料成形應(yīng)變實(shí)驗(yàn)、板料成形極限曲線測定實(shí)驗(yàn)。
在汽車輕量化相關(guān)試驗(yàn)里一般有以下作用：
材料應(yīng)變變形測量。通過對材料進(jìn)行常規(guī)的拉壓彎等實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)材料的力學(xué)性能測定。應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)包括金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)，復(fù)合材料大變形測量，碳纖維材料實(shí)驗(yàn)等。
板料成形相關(guān)測量。板料成形過程中的全場應(yīng)變變形測量和板料成形極限曲線（配合杯突試驗(yàn)機(jī)）。應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)包括板料成形應(yīng)變實(shí)驗(yàn)、板料成形極限曲線測定實(shí)驗(yàn)。
在NVH研究相關(guān)試驗(yàn)里具備以下的作用：
耐振性能試驗(yàn)測量。測試車輛或者零部件系統(tǒng)的減振，耐振性能。模擬振動環(huán)境，通過非接觸的光學(xué)方法，測量振動和位移，從而對車輛的振動性能進(jìn)行分析。應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)包括發(fā)動機(jī)振動模態(tài)分析，車門振動實(shí)驗(yàn)，座椅振動測量分析等。
在汽車安全性研究相關(guān)試驗(yàn)里具備以下的作用：
耐久可靠試驗(yàn)測量。考核車輛和零部件的強(qiáng)度、抗疲勞特性和可靠性指標(biāo)。應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)包括車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，汽車座椅分級加載實(shí)驗(yàn)，汽車輪胎受力變形實(shí)驗(yàn)，碰撞實(shí)驗(yàn)等。
（1）土木特殊材料力學(xué)性能測試，如砂土、巖石、土壤、混凝土等；
（2）土木結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中的位移變形檢測，如橋梁承壓、桁架分級加載、振動臺實(shí)驗(yàn)、墻體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)等。
? 常規(guī)材料拉壓彎實(shí)驗(yàn)測量
? 砂土壓縮實(shí)驗(yàn)
? 巖石變形研究
? 混凝土受壓試驗(yàn)
? 振動臺試驗(yàn)/建筑變形測量
? 墻體倒塌試驗(yàn)/墻體破損試驗(yàn)
? 鋼結(jié)構(gòu)載荷試驗(yàn)/結(jié)構(gòu)試驗(yàn)變形測量 （電力塔架、桁架等）
? 模型試驗(yàn)變形測量 （相似材料模型、巖土模型）
? 有限元分析（FEA）驗(yàn)證
? 高速變形測量
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