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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(cè)量系統(tǒng)可以分成三維光學(xué)應(yīng)變測(cè)量和三維動(dòng)態(tài)變形測(cè)量?jī)蓚€(gè)部分,。
三維光學(xué)應(yīng)變測(cè)量主要通過(guò)數(shù)字散斑相關(guān)法和雙目立體視覺(jué)技術(shù)結(jié)合，追蹤物體表面散斑點(diǎn),，實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)變形階段的散斑圖像,，通過(guò)算法重建三維坐標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)快速,、高精度,、實(shí)時(shí)、非接觸的三維應(yīng)變測(cè)量,。（全場(chǎng)或局部應(yīng)變）
動(dòng)態(tài)變形測(cè)量基于雙目立體視覺(jué)技術(shù),，采用兩個(gè)高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集被測(cè)物體變形圖像，利用準(zhǔn)確識(shí)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(jì)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(dòng)位移）
與傳統(tǒng)方法對(duì)比
三維光學(xué)測(cè)量方法 | 傳統(tǒng)測(cè)量方法（如位移計(jì),、應(yīng)變片、引伸計(jì)等） | |
測(cè)量方式 | 非接觸式測(cè)量,，不對(duì)被測(cè)物體造成干擾與影響。 | 接觸式測(cè)量,，易打滑,，不容易固定，試件斷裂容易破壞引伸計(jì),。 |
測(cè)量對(duì)象 | 適用于幾乎所有材質(zhì)的對(duì)象,。測(cè)量尺寸范圍廣，從幾毫米到幾米,。 | 適用于常規(guī)尺寸對(duì)象測(cè)量,，特殊材料無(wú)法測(cè)量，小試樣無(wú)法測(cè)量，大試樣需要多貼應(yīng)變片,。 |
測(cè)量范圍 | 應(yīng)變測(cè)量范圍：0.01%~2000%,。 | 應(yīng)變測(cè)量范圍：應(yīng)變片通常小于5%，引伸計(jì)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(cè)量,。 | 一般適用常規(guī)條件測(cè)量。 |
測(cè)量結(jié)果 | 全場(chǎng)多點(diǎn),、多方向測(cè)量,，同時(shí)獲得三維坐標(biāo)、三維位移及應(yīng)變,。 | 單點(diǎn),、單方向測(cè)量。三維測(cè)量需要多個(gè)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(cè)量、數(shù)字圖像相關(guān)法 |
2. | 測(cè)量結(jié)果 | 三維坐標(biāo),、全場(chǎng)位移及應(yīng)變 |
3. | 測(cè)量幅面 | 支持5mm-5m范圍的測(cè)量幅面,，更多測(cè)量幅面可定制 |
4. | 測(cè)量相機(jī) | 支持百萬(wàn)至千萬(wàn)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(shí)標(biāo)定,，支持外部圖像標(biāo)定 |
6. | 位移測(cè)量精度 | 0.01mm |
7. | 應(yīng)變測(cè)量范圍 | 0.01%-2000% |
8. | 應(yīng)變測(cè)量精度 | 0.005% |
9. | 測(cè)量模式 | 兼容二維及三維變形測(cè)量 |
10. | 實(shí)時(shí)測(cè)量 | 采集圖像的同時(shí)，實(shí)時(shí)進(jìn)行全場(chǎng)應(yīng)變計(jì)算 |
11. | 多測(cè)頭同步測(cè)量 | 支持多相機(jī)組同步測(cè)量,，相機(jī)數(shù)目任意擴(kuò)展,，可同步測(cè)量多個(gè)區(qū)域的變形應(yīng)變 |
12. | 動(dòng)態(tài)變形模塊 | 具備圓形標(biāo)志點(diǎn)動(dòng)態(tài)變形測(cè)量功能 |
13. | 軌跡姿態(tài)測(cè)量模塊 | 具備剛體物體運(yùn)動(dòng)軌跡姿態(tài)測(cè)量功能 |
14. | 試驗(yàn)機(jī)接口 | 接通后實(shí)時(shí)同步采集試驗(yàn)機(jī)的力、位移等信號(hào) |
15. | FLC接口 | 配合杯突試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行Nakazima試驗(yàn),，可以測(cè)得材料的FLC成形極限曲線 |
16. | 顯微應(yīng)變測(cè)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(chǎng)變形應(yīng)變檢測(cè) |
17. | 64位軟件 | 軟件采用64位計(jì)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(cè)量,。通過(guò)對(duì)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(cè)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(cè)量,，碳纖維材料實(shí)驗(yàn)等。
功能2—高溫應(yīng)變測(cè)量,。主要指測(cè)量焊接等實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變和變形,。應(yīng)用包括：焊接全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量,，高溫焊接變形測(cè)量等,。
功能3—板料成形測(cè)量,。板料成形過(guò)程中的全場(chǎng)應(yīng)變變形測(cè)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(cè)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(cè)量。通過(guò)對(duì)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(cè)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(cè)量，碳纖維材料實(shí)驗(yàn)等,。
板料成形相關(guān)測(cè)量,。板料成形過(guò)程中的全場(chǎng)應(yīng)變變形測(cè)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(cè)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(cè)量。測(cè)試車輛或者零部件系統(tǒng)的減振,，耐振性能,。模擬振動(dòng)環(huán)境，通過(guò)非接觸的光學(xué)方法,，測(cè)量振動(dòng)和位移，從而對(duì)車輛的振動(dòng)性能進(jìn)行分析,。應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)包括發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)模態(tài)分析,，車門振動(dòng)實(shí)驗(yàn),，座椅振動(dòng)測(cè)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(cè)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(jí)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(cè)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(cè)，如橋梁承壓,、桁架分級(jí)加載、振動(dòng)臺(tái)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(cè)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(dòng)臺(tái)試驗(yàn)/建筑變形測(cè)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(cè)量 （電力塔架,、桁架等）
? 模型試驗(yàn)變形測(cè)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(cè)量
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