XJTUDIC三維數字散斑動態應變測量分析系統 介紹

tuiguang

概述：

    2007年以來，國際上基于數字圖像相關法(Digital Image Correlation,DIC)測量全場應變技術，得到了爆炸性發展和應用[參看STRAIN期刊2008年社論]，廣泛應用于各個學科的研究，如材料力學、生物力學、斷裂力學、微觀納米應變測量、宏觀大尺寸變形測量、各種新材料性能測試等。
    歡迎各大學和研究所，基于“XJTUDIC三維數字散斑動態應變測量分析系統”進行跨學科合作研究，合作進行三維全場應變實驗。
2 V) g' i+ W  u    XJTUDIC三維數字散斑動態應變測量分析系統是一種光學非接觸式三維形變測應變量系統，用于分析、計算、記錄變形數據。采用圖形化顯示測量結果，便于更好地理解和分析被測材料的性能。系統識別測量物體表面結構的數字圖像，為圖像像素計算坐標，測量工程的第一個圖像表示為未變形狀態。在被測物體變形過程中或者變形之后，采集連續的圖像。系統比較數字圖像并計算物體紋理特征的位移和變形。該系統特別適合測量靜態和動態載荷下的三維變形，用于分析實際組件的變形和應變。
   如果被測物體具有很少的紋理特征，需要將表面處理成隨機散斑紋理，如下圖所示，例如在物體表面噴黑色或白色的自噴漆。

: g: `: r, B; Z' C2 ~               
) t& _! q0 }$ ^# X7 S     隨機圖案（Stochastic pattern）    帶有2像素重疊區域的15*15像素面片  
" x0 _$ E6 `  f6 f$ t& u* B% i: o
    XJTUDIC三維數字散斑動態應變測量分析系統，采用數字圖像相關方法DIC（Digital Image Correlation），結合雙目立體視覺技術。采用兩個高速攝像機，實時采集物體各個變形階段的散斑圖像，利用圖像相關算法進行物體表面變形點的立體匹配，并重建出匹配點的三維空間坐標。對位移場數據進行平滑處理和變形信息的可視化分析，從而實現快速、高精度、實時、非接觸式的三維應變測量。
   數字圖像相關（DIC）是一光測力學變形測量方法，DIC又稱為DSCM（Digital Speckle Correlation Method）或數字圖像散斑相關DISC（Digital Image Speckle Correlation ）。
( x2 R9 s1 R9 @% H& m   數字圖像相關DIC的基本原理是通過圖像匹配的方法分析試件表面變形前后的散斑圖像，來跟蹤試件表面上幾何點的運動得到位移場，在此基礎上計算得到應變場。在DIC算法中，圖像匹配時常用圖像子區的相關性來表征同圖像上兩個子區的相似程度，因此該圖像子區常稱為“相關窗”，而DIC名字中也因此保留了“相關”這個名詞。
   
8 p! n- d( j+ [   系統資料下載：簡介---XJTUDIC三維數字散斑動態變形測量分析系統(點擊查看)
& o; p" L; e. `8 g+ u, D, F   國際發展：STRAIN期刊編輯社論(點擊查看)
   應用案例：拉伸試驗三維全場應變測量分析(點擊查看)
* o9 Q" P- O' s   應用案例：鈦合金試件壓縮變形三維數字散斑試驗(點擊查看)
0 w2 T% X, i! T. P* H' p   試驗分析：XJTUDIC數字散斑系統與電子引申計比對試驗
. @2 c: ^) y  K8 `4 w3 g+ K   技術分析：數字圖像相關技術DIC的發展和應用（點擊查看）
' W9 x; T+ W9 N) g6 h9 i, g" K   系統功能：總體功能、主要功能、變形分析、應變分析、分析曲線、報表功能、截線分析、等勢線（點擊查看）
  
   

  n, h5 c( w5 Z( b: A, N5 V一般測量步驟       計算步驟      顯示和編輯       輸出功能      視頻演示
$ S  y6 Q: b* F( z, {6 Z& p4 [( g
* i0 I5 C7 A& d2 C  A, p0 Z+ [
總體功能
/ @9 _/ K. H9 P' X( ~+ K  
2 L5 t5 {8 w& a; j0 M/ N主要功能
  
3 Y. L: f. }/ F: r0 c# J" K, {變形分析
  
應變分析
& V) e* R3 }$ |7 ^' A$ H

2 e/ ]# `7 F, L* W分析曲線
  
% X- b/ D1 }7 p報表
  
截線分析
/ b$ B$ u, m% s; T  A+ Z  
; J8 O9 ^7 O8 e% `9 r' M等勢線分析
/ L+ O* M+ J$ n. t' I- ~

" N# J% s- r6 o! J  }1 L' T2 B* m   
* p4 U7 ~9 w. h7 k/ n# r0 @: n
- ~' t8 w0 R0 j
; y, ^& h0 ]3 OXJTUDIC系統硬件           各種應變計算和分析功能   

  





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# C" I* Y* q) h# B  \* a1 M4 Y; H

0 A- c5 P" h0 m7 f3 D3 y8 `6 d) ?/ d功能特點：
; u, t; Z/ z% s; N' K7 F' e
% }% W& Y: v5 J由兩個工業相機、光源、多功能控制器、計算機等組成。
多路A/D輸入、多路D/A輸出、多路開關量輸入和輸出。
可與各種試驗機配合使用，同步采集試驗機的力、位移、變形等數據。系統也可單獨使用。
' w, L+ G  f' v) z9 D- a實現二維、三維全場應變測量和分析。
" }" @; v$ d* o/ l  m# P  N強大的處理功能：各種分析功能、各種坐標轉換功能等。
8 c$ N  ?5 M2 n系統在不同時刻圖像中自動分配一一對應的正方形或者矩形的面片,例如15*15像素的面片
簡單的試件準備，試件表面只要求隨機或規則的圖案
( A8 y7 T( o% k  i大的測量范圍：采用同一個設備，既可測量小件也可以測量大件，試件大小從1mm到2000mm，變形的測量范圍從0.01%到幾個100%
高密度測量點的全場應變測量，三維圖形顯示測量結果
圖形化表示測量結果，對試件性能提供最佳理解
0 @" c6 B- ?4 ~$ ?0 ]% @( Z各種坐標轉換，如3-2-1坐標轉換
測量過程和結果數據報告的生成和輸出功能
5 @- ^( V; z' _  m: R6 D用默認或者自定義的顏色來表示計算和測量結果的顯示
系統具有移動方便，便于運輸
6 y/ P) m# {0 c0 T. C& p% g

0 l. R( D# O: g# A: V, p4 L應用領域：  

應變計算、強度評估、組件尺寸測量、非線性變化的檢測
4 y* W5 @+ \, m) T* v! @先進材料（CFRP、木材、 內含PE的纖維、金屬泡沫、橡膠等）
) p* G7 W+ w% @零部件試驗（測量位移、應變）
材料試驗（ 楊氏模量、泊松比、彈塑性的參數性能）
8 i) Y5 k  S2 g7 C6 a; h3 K生物力學（骨骼、肌肉、血管等）
) H7 Q" v: z5 T  W微觀形貌、應變分析（微米級、納米級）
斷裂力學性能
0 L( v$ R- d) z" W0 a: d9 X有限元分析（FEA）驗證
2 J) w- T% T1 C2 @1 W. \動力學測量（動態測量、瞬態測量）
三維全場振動分析
: ~5 z" x8 V* P, L高速變形測量
. `( R3 a: _$ w3 A6 a動態應變測量，如疲勞試驗
諧振、沖擊和噪聲激勵
5 I. k1 F4 x2 c/ q3 v/ z1 B蠕變和老化過程的特性分析
成形極限曲線FLC測定
各種各向同性和各向異性材料變形特性

一般指標：
0 R4 G# W5 L6 G2 @! t
測量面積  測量范圍可變：幾毫米～幾米，典型尺寸為32×24×24 mm至4000×3750×3750 mm
7 `* E! V8 X- M7 p測量靈敏度   
: l1 l+ ]7 O. I: @9 s) ~" q; D位移：可達視場的1/100000，取決于測量條件。（當視場為100mm時約為1μm）
3 c1 S% B% Z  A" u
應變：典型值為0.01％  
測量范圍  達到數倍100％應變
測量輸出  表面外形，每個表面點的三維位移、應變
9 q7 h; t; b5 x2 n' G0 R) b相機分辨率  有多種選擇，100萬像素～1100萬像素
幀頻  10Hz~5000Hz
$ _9 K  v; o6 C& |' N2 f; K標定板  尺寸從32×24mm至4000×3750mm，可根據用戶要求提供其他尺寸
  K$ Q& r/ l% m4 k7 |1 Y/ I) P控制單元  計算機控制單元，集成的模擬數據采集與記錄輸入單元：多路A/D、D/A、開關量輸入輸出數據采集通道，相機同步控制電源±0.05V~±10V。  
( G8 ~, w; y5 @  _$ m各種試驗機接口 與各種試驗機（如電子萬能試驗機）無縫連接，同步采集試驗機的各種實時數據，如拉力、位移、變形、速度、開始、結束等。
照明單元 采用LED冷光源均勻照射被測物表面，以提高測量精度
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3 [; i  c* K* g) K6 Z7 d8 V
用途：

0 a" @; ?4 k# e9 W, y4 {+ q2 b XJTUDIC 三維數字散斑動態變形測量分析系統 用于三維變形場測量，成為實驗力學領域中一種重要的測試方法，其主要應用有：

可用于全場振動測量、動態應變測量、高速變形測量、斷裂力學、沖擊激勵及動態材料試驗中測量材料特性參數等。系統的靈活的設計使應用范圍非常廣泛，包括從微電子或生物力學的顯微研究至航天、航空、汽車、艦船及鐵路工業領域的大尺寸零部件測量。

   1) 在材料力學性能測量方面：可應用于各種復雜材料的力學性能測試中。如火箭發動劑固體燃料、橡膠、光纖、壓電薄膜、復合材料以及木材、巖石、土方等天然材料的力學性能的檢測中。

廣泛應用于破壞力學研究中，包括裂紋尖端應變場測量、裂紋尖端張開位移測量以及高溫下裂紋尖端應變場測量等。
   2) 在細觀力學測量方面：借助于掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描隧道電子顯微鏡(STEM)以及原子力顯微鏡(AFM).

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學習了，謝謝樓主分享！！！