非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng),隨著工業(yè)相機和計算機技術(shù)的發(fā)展,在應力應變,位移測量和計算上有了飛速的提升。
非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng),在硬件上從單一的通用型測頭,發(fā)展到通用型和專用型并存。軟件上是從單一的變形測量分析軟件,到通用的檢測軟件平臺。在保留大多數(shù)原始功能的同時,也舍棄了一些小工具或者小功能。
非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng)目前發(fā)展方向是更便捷,使用起來更方便。軟件還可集成各類主流工業(yè)相機或IR相機驅(qū)動,并且這些相機可以在(DIC)軟件中直接在軟件中修改相機的帶寬等設置參數(shù)。
非接觸位移傳感器,測量工業(yè)相機上,幅面可調(diào)整,從大到小幅面測量頭可選;相機分辨率也可以選擇,分辨率從低到高都可以搭配;(DIC)傳感器主要用于DIC位移軌跡、應力應變測量,相機像素從2.3M到6M,130fp到25fps,搭配高速相機可用于動態(tài)測量,1200萬像素下可達到335fps,最高可達2000fps。
常規(guī)標定:常規(guī)標定先進行圖像采集,拍攝標定圖片,通常15~20張。并且有短焦鏡頭,大面片相機和隔著玻璃或者水進行標定、微距鏡頭使用場景下的標定模型。如果標定結(jié)果較差,系統(tǒng)會自動排除偏差較大的圖片。
(DIC軟件)計算流程劃分散斑域,標記種子點,然后計算。軟件會自動推薦一些網(wǎng)格參數(shù),但是應變的計算需要再單獨點一次應變計算。計算結(jié)果包括x,y,z三個方向的坐標,位移,x和y方向應變,剪切應變,最大和最小主應變,速度,應變速率,曲率等。
網(wǎng)格劃分方式有矩形,任意四邊形和圓形三種,同樣也有三種修剪方式。種子點有自動和手動兩種方式。
非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng)在測量過程中,首先在待測物體表面制備散斑特征,采用兩個工業(yè)CCD相機實時采集冷卻過程中的散斑圖像。然后,在圖像上標記出計算區(qū)域,并利用改進的DIC算法對標記的圖像區(qū)域進行相關(guān)匹配計算。
在整個匹配計算過程中,非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng)所有變形狀態(tài)的左圖像都以起始狀態(tài)的左圖像為參考圖像進行相關(guān)匹配,所有變形狀態(tài)的右圖像都以同一狀態(tài)的左圖像為參考圖像進行相關(guān)匹配。
匹配完成后,對于任意一個狀態(tài)的左右兩幅圖像,利用標定得到的相機內(nèi)、外參數(shù),通過三角測量原理重建出計算區(qū)域內(nèi)所有點的三維坐標,非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng)在此基礎上經(jīng)進一步計算即可得到被測物表面的三維位移場和應變場。

對雙目立體視覺散斑圖像的匹配方法中,是以物體表面同一個點在兩個CCD攝像機中拍攝的灰度值是相等或者接近的為前提,后續(xù)的圖像處理也是在此前提條件下進行計算的。非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng)在實際的測量過程中,為了滿足這一條件,在測量之前一般都需要仔細調(diào)節(jié)攝像機的參數(shù),并采用外置的照明裝置。
非接觸式應變測量(DIC)系統(tǒng)兩個相機的間距和相機到被測表面之間的距離,根據(jù)被測物體的大小布置。設測量幅面寬高為,單位為mm×mm;相機的分辨率為;像元大小為,單位為μm;鏡頭焦距為,單位為mm,一般可取60~80mm;第一相機或第二相機的鏡頭到測量表面的距離為D,單位為毫米(mm),如圖所示為相機芯片與測量幅面的成像關(guān)系,由相似三角形可得:。
由雙目相機與被測物體構(gòu)成的三角關(guān)系如圖33所示,可計算測量幅面到基線M(兩相機連線)的距離:。式中:N為測量幅面到攝影基線的距離,θ為第一相機和第二相機的夾角,在標定前的角度值一般取為20°~30°之間。
夾角的具體值在相機標定時確定。兩相機之間的距離為:,式中,M為左相機和右相機之間的攝影基線長度。按照計算出的這兩個距離布置好相機,使兩個相機水平正視物體,盡量關(guān)于被測物體左右對稱。