XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统 介绍

tuiguang

概述：
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    2007年以来，国际上基于数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)测量全场应变技术，得到了爆炸性发展和应用[参看STRAIN期刊2008年社论]，广泛应用于各个学科的研究，如材料力学、生物力学、断裂力学、微观纳米应变测量、宏观大尺寸变形测量、各种新材料性能测试等。
    欢迎各大学和研究所，基于“XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统”进行跨学科合作研究，合作进行三维全场应变实验。
    XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统是一种光学非接触式三维形变测应变量系统，用于分析、计算、记录变形数据。采用图形化显示测量结果，便于更好地理解和分析被测材料的性能。系统识别测量物体表面结构的数字图像，为图像像素计算坐标，测量工程的第一个图像表示为未变形状态。在被测物体变形过程中或者变形之后，采集连续的图像。系统比较数字图像并计算物体纹理特征的位移和变形。该系统特别适合测量静态和动态载荷下的三维变形，用于分析实际组件的变形和应变。
   如果被测物体具有很少的纹理特征，需要将表面处理成随机散斑纹理，如下图所示，例如在物体表面喷黑色或白色的自喷漆。
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" @# ]8 X$ k% G" T$ x$ M               
6 ^# P' {6 {, u! t6 j0 |, c     随机图案（Stochastic pattern）    带有2像素重叠区域的15*15像素面片  

" j) G  J5 M( X1 x( {! A! E    XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统，采用数字图像相关方法DIC（Digital Image Correlation），结合双目立体视觉技术。采用两个高速摄像机，实时采集物体各个变形阶段的散斑图像，利用图像相关算法进行物体表面变形点的立体匹配，并重建出匹配点的三维空间坐标。对位移场数据进行平滑处理和变形信息的可视化分析，从而实现快速、高精度、实时、非接触式的三维应变测量。
5 C' F$ T# x. h1 ]* i   数字图像相关（DIC）是一光测力学变形测量方法，DIC又称为DSCM（Digital Speckle Correlation Method）或数字图像散斑相关DISC（Digital Image Speckle Correlation ）。
* i( v' P! g* k' I   数字图像相关DIC的基本原理是通过图像匹配的方法分析试件表面变形前后的散斑图像，来跟踪试件表面上几何点的运动得到位移场，在此基础上计算得到应变场。在DIC算法中，图像匹配时常用图像子区的相关性来表征同图像上两个子区的相似程度，因此该图像子区常称为“相关窗”，而DIC名字中也因此保留了“相关”这个名词。
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   系统资料下载：简介---XJTUDIC三维数字散斑动态变形测量分析系统(点击查看)
   国际发展：STRAIN期刊编辑社论(点击查看)
   应用案例：拉伸试验三维全场应变测量分析(点击查看)
$ R% v5 k7 j; {5 F2 S   应用案例：钛合金试件压缩变形三维数字散斑试验(点击查看)
   试验分析：XJTUDIC数字散斑系统与电子引申计比对试验
: \0 e; }3 {6 Z$ u+ R   技术分析：数字图像相关技术DIC的发展和应用（点击查看）
   系统功能：总体功能、主要功能、变形分析、应变分析、分析曲线、报表功能、截线分析、等势线（点击查看）
  
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( p, D; g$ I* q+ J( \一般测量步骤       计算步骤      显示和编辑       输出功能      视频演示
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0 _% c/ C0 z9 \  Q# c, N) T
总体功能
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主要功能
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7 c" w6 Z; h9 ~% I, i变形分析
  
8 I% @3 R; D" P应变分析
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" p1 q2 O! h9 [" G, t. O! n分析曲线
  
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截线分析
  
等势线分析
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XJTUDIC系统硬件           各种应变计算和分析功能   

  
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- z+ k$ [2 }6 N2 n功能特点：

由两个工业相机、光源、多功能控制器、计算机等组成。
1 [& U. P* x6 V多路A/D输入、多路D/A输出、多路开关量输入和输出。
* m$ L  M# ^8 k; Y" m/ R0 S' o可与各种试验机配合使用，同步采集试验机的力、位移、变形等数据。系统也可单独使用。
实现二维、三维全场应变测量和分析。
. Y7 V' X1 H8 w3 F1 }. D强大的处理功能：各种分析功能、各种坐标转换功能等。
系统在不同时刻图像中自动分配一一对应的正方形或者矩形的面片,例如15*15像素的面片
简单的试件准备，试件表面只要求随机或规则的图案
大的测量范围：采用同一个设备，既可测量小件也可以测量大件，试件大小从1mm到2000mm，变形的测量范围从0.01%到几个100%
; i- \7 W3 a+ E/ h0 H高密度测量点的全场应变测量，三维图形显示测量结果
图形化表示测量结果，对试件性能提供最佳理解
各种坐标转换，如3-2-1坐标转换
, r) |( x) ~, {测量过程和结果数据报告的生成和输出功能
用默认或者自定义的颜色来表示计算和测量结果的显示
系统具有移动方便，便于运输
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应用领域：  
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0 i' ?) Z; ?) y8 p4 u' x应变计算、强度评估、组件尺寸测量、非线性变化的检测
% d5 m" a5 `" T先进材料（CFRP、木材、 内含PE的纤维、金属泡沫、橡胶等）
) o6 L: \7 G/ e- d零部件试验（测量位移、应变）
材料试验（ 杨氏模量、泊松比、弹塑性的参数性能）
生物力学（骨骼、肌肉、血管等）
% P% k- P/ F* n" U9 Z8 S% }微观形貌、应变分析（微米级、纳米级）
断裂力学性能
3 n3 X7 I6 g& M6 C$ H有限元分析（FEA）验证
) n1 j$ i5 T  v/ N7 B7 I4 r3 l* Z. h动力学测量（动态测量、瞬态测量）
" w. V# D! o. Q) |3 h4 c2 C三维全场振动分析
高速变形测量
% V$ p( |- l1 O/ U" R3 o动态应变测量，如疲劳试验
5 A5 e8 A- t) j; ^# X4 g9 s+ T$ h谐振、冲击和噪声激励
3 \' A# x% I2 k0 N蠕变和老化过程的特性分析
/ i) s  n/ S* P3 B' g成形极限曲线FLC测定
各种各向同性和各向异性材料变形特性
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一般指标：

( h4 I1 U* z3 \; D测量面积  测量范围可变：几毫米～几米，典型尺寸为32×24×24 mm至4000×3750×3750 mm
: |; v9 Q/ z% H* t8 R6 X' y2 a测量灵敏度   
位移：可达视场的1/100000，取决于测量条件。（当视场为100mm时约为1μm）

# W& G8 i- A* n, T5 e0 |应变：典型值为0.01％  
测量范围  达到数倍100％应变
2 c) C# p/ ^3 b3 L/ I0 f4 t测量输出  表面外形，每个表面点的三维位移、应变
相机分辨率  有多种选择，100万像素～1100万像素
帧频  10Hz~5000Hz
! }# P) h8 F) p6 m+ k2 t) s- d6 [标定板  尺寸从32×24mm至4000×3750mm，可根据用户要求提供其他尺寸
控制单元  计算机控制单元，集成的模拟数据采集与记录输入单元：多路A/D、D/A、开关量输入输出数据采集通道，相机同步控制电源±0.05V~±10V。  
9 p/ ^" i* Q; c' w0 R* ^; a各种试验机接口 与各种试验机（如电子万能试验机）无缝连接，同步采集试验机的各种实时数据，如拉力、位移、变形、速度、开始、结束等。
照明单元 采用LED冷光源均匀照射被测物表面，以提高测量精度

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  V; [( e% `$ G& Q0 h7 D$ ~9 z

6 Y9 W/ s, e; k+ h4 d8 q2 e" p& L用途：
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6 P4 c  a7 e  E% I/ c 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种重要的測試方法，其主要應用有：
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" p! L+ H5 Z- G7 C3 q; V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。
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1 a" b9 T+ [1 u2 _7 [( X   1) 在材料力學性能測量方面：可應用于各种复雜材料的力學性能測試中。如火箭發動劑固体燃料、橡膠、光纖、壓電薄膜、复合材料以及木材、岩石、土方等天然材料的力學性能的檢測中。
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廣泛應用于破坏力學研究中，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。
5 F: w5 L) Y: {  F4 m   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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学习了，谢谢楼主分享！！！