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2016-09-13 14:01:23
2020-04-28
非接触式三维应变变形测量系统可以分成三维光学应变测量和三维动态变形测量两个部分。
三维光学应变测量主要通过数字散斑相关法和双目立体视觉技术结合，追踪物体表面散斑点，实时测量各个变形阶段的散斑图像，通过算法重建三维坐标，最终实现快速、高精度、实时、非接触的三维应变测量。（全场或局部应变）
动态变形测量基于双目立体视觉技术，采用两个高速摄像机实时采集被测物体变形图像，利用准确识别的标志点（包括编码标志点和非编码标志点）实现立体匹配，重建出物体表面点三维空间坐标，并计算得到物体变形量、三维轨迹姿态等数据。（关键点振动位移）
与传统方法对比
三维光学测量方法 | 传统测量方法（如位移计、应变片、引伸计等） | |
测量方式 | 非接触式测量，不对被测物体造成干扰与影响。 | 接触式测量，易打滑，不容易固定，试件断裂容易破坏引伸计。 |
测量对象 | 适用于几乎所有材质的对象。测量尺寸范围广，从几毫米到几米。 | 适用于常规尺寸对象测量，特殊材料无法测量，小试样无法测量，大试样需要多贴应变片。 |
测量范围 | 应变测量范围：0.01%~2000%。 | 应变测量范围：应变片通常小于5%，引伸计小于50%。 |
环境要求 | 环境要求低，可在高温、高速、辐射条件下测量。 | 一般适用常规条件测量。 |
测量结果 | 全场多点、多方向测量，同时获得三维坐标、三维位移及应变。 | 单点、单方向测量。三维测量需要多个应变片，效率低。 |
指标名称 | 技术指标 | |
1. | 核心技术 | 工业近景摄影测量、数字图像相关法 |
2. | 测量结果 | 三维坐标、全场位移及应变 |
3. | 测量幅面 | 支持5mm-5m范围的测量幅面，更多测量幅面可定制 |
4. | 测量相机 | 支持百万至千万像素相机，支持低速到高速相机，支持千兆网和Camera Link等多种相机接口 |
5. | 相机标定 | 支持任意数目相机的同时标定，支持外部图像标定 |
6. | 位移测量精度 | 0.01mm |
7. | 应变测量范围 | 0.01%-2000% |
8. | 应变测量精度 | 0.005% |
9. | 测量模式 | 兼容二维及三维变形测量 |
10. | 实时测量 | 采集图像的同时，实时进行全场应变计算 |
11. | 多测头同步测量 | 支持多相机组同步测量，相机数目任意扩展，可同步测量多个区域的变形应变 |
12. | 动态变形模块 | 具备圆形标志点动态变形测量功能 |
13. | 轨迹姿态测量模块 | 具备刚体物体运动轨迹姿态测量功能 |
14. | 试验机接口 | 接通后实时同步采集试验机的力、位移等信号 |
15. | FLC接口 | 配合杯突试验机进行Nakazima试验，可以测得材料的FLC成形极限曲线 |
16. | 显微应变测量 | 配合双目体式显微镜，可实现微小型物体的三维全场变形应变检测 |
17. | 64位软件 | 软件采用64位计算，速度更快 |
18. | 系统兼容性 | 支持32位和64位Windows操作系统 |
在材料研究中，一般配合力学实验系统、焊接等设备使用，主要实现以下功能：
功能1—应变变形测量。通过对材料进行常规的拉压弯等实验，进行相关材料的力学性能测定。应用包括：金属材料拉伸实验，复合材料大变形测量，碳纤维材料实验等。
功能2—高温应变测量。主要指测量焊接等实验的应变和变形。应用包括：焊接全场应变测量，高温焊接变形测量等。
功能3—板料成形测量。板料成形过程中的全场应变变形测量和板料成形极限曲线（配合杯突试验机）。应用包括：板料成形应变实验、板料成形极限曲线测定实验。
在汽车轻量化相关试验里一般有以下作用：
材料应变变形测量。通过对材料进行常规的拉压弯等实验，进行相关材料的力学性能测定。应用的实验包括金属材料拉伸实验，复合材料大变形测量，碳纤维材料实验等。
板料成形相关测量。板料成形过程中的全场应变变形测量和板料成形极限曲线（配合杯突试验机）。应用的实验包括板料成形应变实验、板料成形极限曲线测定实验。
在NVH研究相关试验里具备以下的作用：
耐振性能试验测量。测试车辆或者零部件系统的减振，耐振性能。模拟振动环境，通过非接触的光学方法，测量振动和位移，从而对车辆的振动性能进行分析。应用的实验包括发动机振动模态分析，车门振动实验，座椅振动测量分析等。
在汽车安全性研究相关试验里具备以下的作用：
耐久可靠试验测量。考核车辆和零部件的强度、抗疲劳特性和可靠性指标。应用的实验包括车身结构强度实验，汽车座椅分级加载实验，汽车轮胎受力变形实验，碰撞实验等。
（1）土木特殊材料力学性能测试，如砂土、岩石、土壤、混凝土等；
（2）土木结构实验中的位移变形检测，如桥梁承压、桁架分级加载、振动台实验、墙体结构强度实验等。
Ø 常规材料拉压弯实验测量
Ø 砂土压缩实验
Ø 岩石变形研究
Ø 混凝土受压试验
Ø 振动台试验/建筑变形测量
Ø 墙体倒塌试验/墙体破损试验
Ø 钢结构载荷试验/结构试验变形测量 （电力塔架、桁架等）
Ø 模型试验变形测量 （相似材料模型、岩土模型）
Ø 有限元分析（FEA）验证
Ø 高速变形测量
更多应用尚待开发整理。
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