西安交通大学信息机电研究所西安交通大学模具与先进成形技术研究所技术研究特色西安交通大学工业三维摄影测量技术发展路线三维全场变形技术概述面向复杂机械和新型材料运行工况下或现场使用单位简介研究生招生XTDICXTDVCXTRTXTMicroXTDIC 3D控制箱数字散斑全场应变XTDP三维光学测量坐标变换XTDCAL工业近景摄影测量XTSD静态变形XTDA大型飞机风洞大视场高速运动物体动态变形和运动轨迹XTSOXTOMXTOM INSPECTOR三维扫描仪XTFLC板料热成形三维全场应变检测试验机XTSM板料和管材胀形成形试验的三维全场变形检测系统板料成形膜结构双轴双向拉伸试验机双轴四缸电液伺服静态、动态、疲劳试验机双向对称微拉伸试验机(用于光学和电子显微镜)TOMS-汽车模具三维光学快速检测系统专用系统核心技术:复杂工况三维全场动态变形检测技术关键技术产品应用领域系列产品概述三维全尺寸快速检测解决方案:大型复杂工件产品的反求和快速质量检测其他光学体式显微镜测量板料液压胀形试验的三维全场变形检测数据动画演示泡沫铝物体内部变形测量实验板料成形极限FLC快速测定(3D-DIC)飞机风洞模型三维全场应变检测(数字图像相关法)一种基于DIC技术识别焊缝材料参数的新方法高温三维全场应变测量(3000摄氏度以内)高速拉伸变形技术发展路线高速冲击振动模态分析实验---数字散斑应用圆棒试件疲劳实验汽车车桥的静态变形和数字散斑三维全场应变实验木材压缩和弯曲性能试验----全场应变分析型号和配置------XTDIC数字散斑应变测量分析一般测量步骤 XTDIC数字散斑系统计算步骤-----XTDIC数字散斑系统显示和编辑计算结果----XTDIC散斑系统输出功能------XTDIC数字散斑系统大幅面三维全场应变测量视频----XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统沙土全场变形实验-相似材料钛合金试件压缩变形三维数字散斑试验拉伸试验三维全场应变测量总体功能--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统主要功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统变形分析功能--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析分析曲线功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量报表功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统截线分析---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统等势线分析--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析XTDIC数字散斑系统与电子引申计比对试验XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统三维全场应变测量分析重型卡车车架和车门全方位静态变形和全场应变检测发动机活塞缸体受力三维静态变形实验相似材料模型变形实验-标志点变形和全场变形两种方法复合材料节点试验---基于XTSD的三维静态变形测量大型结构件大变形三维摄影测量相似材料模型实验-光学三维变形测量变形分析应用大尺寸大变形静态测量某汽车覆盖件冲压全场应变检测步骤和流程汽车覆盖件(长到6米)板料冲压全场应变三维检测板料成形极限FLC试验板料剪切实验装置大型汽车模具制件的实际板料成形三维全场应变检测数字图像相关法(散斑应变)在板料力学性能测试中的应用板料成形网格应变测量实验快速使用说明---XTSM板料成形应变测量分析系统评估模式说明-----XTSM板料成形分析计算模式-XTSM板料成形网格应变分析系统三维点云处理---XTSM板料成形网格应变分析系统网格模式---XTSM板料成形网格应变分析系统XTSM板料成形应变测量分析系统板料成形网格变形分析楼房振动变形实验飞机风洞模型静态变形测量飞机结构件运动特性的动态视觉测量系统动态变形和运动轨迹汽车模具快速质量检测和比对分析路面构造三维扫描及三维坐标获取TOMS汽车模具摄影测量系统实现汽车模具实型数字化检测汽车模具三维光学系统应用于汽车覆盖件回弹的计算三维检测应用比对分析和质量检测焊接过程高温三维全场应变实时检测焊接失稳变形光学非接触三维检测的研究三维全场变形应变系统在焊接学科的研究和应用焊接过程三维全场应变检测实验采用XTSD静态变形系统的焊接过程三维变形检测实验采用XTOM面扫描系统进行焊接变形实验焊接变形试验--光学三维动态变形测量大尺寸无缝焊接管道三维测量和变形分析焊接变形和应变分析船用螺旋桨叶片检测大型飞机三维光学快速测量建模关键技术研究大型水轮机叶片、汽轮机叶片、船舶螺旋桨的快速检测手机零部件三维测量测量实例三维光学测量的应用领域逆向设计应用客车逆向设计快速建模案例轿车、客车、卡车、火车等车辆的组装后产品质量检测大型挖掘机铲斗模型的建模和测量测量实例 测量系统软件界面三维扫描测量实例 逆向和检测汽车模具检测案例 大型泡沫和铸件快速检测其他测量案例行业应用复杂工况三维全场动态变形 检测技术三维全场变形技术概述应变(strain)工业摄影测量光束平差(捆绑调整)自标定方法数字图像相关法(Digital Image Correlatiom,DIC)工业数字近景摄影测量与机器视觉的关系机器视觉(Machine Vision)工业数字近景摄影测量Photogrametry国内外DIC相关研究链接国内外三维检测Strain Measurement by Digital Image Correlation数字散斑全场应变分析工业近景摄影测量静态大尺寸大变形动态变形和运动轨迹三维扫描和建模板料成形网格变形分析焊接变形和应变分析比对分析和质量检测点云处理和三角化相机标定其他综述
计算步骤-----XTDIC数字散斑系统


本章,我们将详细介绍如何对采集的图像,利用系统软件进行处理。


4.1 面片


本系统根据计算前在图像中定义的面片(矩形是长为13像素、大小为15x15像素的面片(对应有2像素重叠区域),面片的大小及步长可以根据测量要求调整。


图片35.jpg图片36.jpg

(a)面片                 (b)设置


4 1面片及设置


提示:对于每一个有效的面片,在计算之后会得到一个测量点的信息。因此,面片参数对于应变计算非常重要。


4.1.1 面片大小、步长


系统默认的面片大小为15x15像素,适用于一般的变形测量工程。也可以不采用这一默认设置,而根据被测试件表面散斑图案或测量需要来调整面片的大小和步长。面片参数调整对计算精度和计算时间的影响如下所示:


1)面片尺寸大于默认值 l 测量点精度提高;l 计算所需时间变长;l 不能很好反映表面的应变分布


2)面片尺寸小于默认值 l 测量点精度降低;l 计算所需时间减少;l 很好反映表面的应变分布


3)面片步长小于默认值 l 测量点密度增加;l 计算所需时间变长;


4)面片步长大于默认值 l 测量点密度降低;l 计算所需时间减少。


4.2 矩形面片


当试件变形较大时,变形后图像中的面片会发生形变,如图 4 2所示。


未变形时 变形后出现颈缩现象


图片37.jpg

4 2 面片形变


4.3 计算区域


计算区域确定了工程计算的范围:仅对二维图像中绿色区域的面片进行计算。定义计算区域可以提高计算的效率,降低误匹配的概率。本系统利用图 4 3所示的对话框标记和定义计算区域。


图片38.jpg

4 3定义计算区域


图片39.jpg

4 4计算区域(绿色区域)


4.4 定义种子点


为了提高计算的速度和匹配的精度,在面片计算前首先要创建种子点。种子点对应于所有状态下的同一面片,是面片计算的基础。有些情况下,我们需要在同一测量工程中创建多个种子点,例如,计算区域不完整,中间存在断裂带时。


创建种子点有两种方法:


手动创建种子点:


打开添加种子点对话框,在参考图像的计算区域,按住Ctrl键+单击鼠标左键定义种子,然后点击对话框上“创建”按钮,软件会自动在每个状态搜索和创建种子点。


提示:一般选择在试件表面相对移动较小的区域创建种子点,这样可以确保创建的种子点在所有状态中都有效。


自动创建种子点:


点击添加种子点对话框上“自动”按钮即可,自动创建种子点是一个全自动的种子点创建过程,不需要定义。


图片40.jpg

4 5添加种子点对话框


重要提示:


自动创建种子点仅在试件散斑图案较好并且没有特别的大的变形时使用。


4.5 断裂试件种子点的创建


如果试件在试验过程中被拉断,则工程只计算种子点所在的那部分区域的变形,如图 4 6所示。


图片41.jpg

4 6单个种子点变形计算结果


为了完整计算断裂试件的变形,在试件断裂之前的状态定义第二个种子点(图 4 7)。


图片42.jpg

4 7定义第二个种子点


添加第二个种子点之后,计算获得的断裂试件的变形数据如图 4 8所示。


图片43.jpg

4 8添加第二个种子点后得到的变形数据


4.6 面片匹配


点击系统软件“分析”->“散斑计算”进行散斑图像匹配,即左右相机图像上对应面片的匹配,匹配效果如图 4 10所示。


图片44.jpg

4 9散斑计算


图片45.jpg

4 10左右相机图像散斑匹配


4.7 变形计算


确定了计算区域和种子点,经过散斑计算、三维重建、应变计算后,我们就可以得到各种变形场数据。


图片46.jpg

4 11三维点重建


图片47.jpg
4 12应变场


4.8 总结

² 面片尺寸

面片步长;面片形状;计算区域;创建种子点;断裂试种子点的创建;面片匹配;三维重建和变形计算。


图片48.jpg

全部视频演示----XTDIC三维数字散斑系统


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