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
显示和编辑计算结果----XTDIC散斑系统


完成应变计算后,软件能够以二维或三维彩色视图的形式将计算结果可视化显示。计算结果见表5-1。


表5-1


可视化数据

类别

可视化数据

类别

位移X

位移

应变X

应变

位移Y

位移

应变Y

应变

位移Z

位移

最大主应变

应变

位移E

位移

最小主应变

应变

径向距离

位移

Mises应变

应变

径向距离差

位移

Tresca应变

应变

Z在XYZ投影

位移

厚度减薄量

应变

… …

… …

应变XY

角度

… …

… …

剪切角

角度

… …

… …

径向角

角度

… …

… …

径向角差

角度

… …

… …

… …

… …


应变包括工程应变、真实应变、格林应变三种类型,通过修改参数设置可以选择显示。


计算得到的每一变形状态的位移、应变等信息可以以点、网格、曲面的形式显示,还可显示变形的方向、变形场等值线、应变方向、局部坐标系。


图片49.jpg

图 5 1可视化显示计算结果


图片50.jpg

图 5 2软件参数设置对话框


5.1 截线


通过“截线”菜单,可以创建两种类型的截线。如图 5 3、图 5 5所示。


5.1.1 平面截线


点击“截线”->“平面截线”,根据弹出的对话框可以创建一个平面截线。
   

图片51.jpg图片52.jpg

(a)                   (b)
图 5 3平面截线

图片53.jpg图片54.jpg

图 5 4不同角度的截线图


5.1.2 圆形截线


与平面截线类似,点击“截线”->“圆形截线”可以创建圆形的截线。

图片55.jpg

图 5 5圆形截线


5.2 平滑


通过平滑处理可以减少不必要的噪声,平滑操作可作用于当前选定状态或全部状态。


平滑效果如下:


平滑处理前的三维视图   


平滑处理后的三维视图


图片56.jpg


平滑功能不会改变三维点的坐标值,此功能只影响变形计算的结果。
重要提示:


平滑一般作用于整个表面,可能会降低单个测量点的变形计算精度。


图片57.jpg


图 5 6平滑参数设置对话框


平滑参数说明:


1)平滑类型: 均值平滑 计算出统计平均值


                          中值平滑 计算出中间值(按大小排序,然后使用中间的那一个)


2)平滑次数 :调整平滑参数后的平滑次数,如果值为零,则不进行平滑处理


3)平滑尺寸 :平滑计算的网格大小


4)平滑比例 :当平滑尺寸为3x3时,网格平滑比例设为50%表示至少50%的网格点必须在3x3的网格中以便进行平滑。


5.3 插值三维点


由于一些原因,如某个测量点散斑匹配时失败,显示出来的计算结果会存在孔洞。通过插值运算可以插补这些孔洞。


插值三维点时,“最大尺寸”表示软件可以插补孔洞的最大尺寸,“计算范围”表示插值运算的作用范围,当前或所有状态。

图片58.jpg

图 5 7三维点插值对话框


图片59.jpg

图 5 8插值前的三维视图


图片60.jpg
图 5 9插值后的三维视图


5.4 颜色条设置


通过修改颜色条的设置可以优化三维视图的显示效果,以方便观察和分析。


5.4.1 手动调节颜色条的阀值


切换到“分析模式”,点击“控制”->“参数设置”可以调节颜色条的阀值,优化计算结果的显示效果。


图片61.jpg

图 5 10


5.4.2 优化三维视图显示效果


在同一变形状态,如果应变或其他变形数据值较小,而颜色条最值根据数据的最值设定,那么以三维色谱图显示的数据场看上去噪声很大,不利于清晰显示被测试件表面的位移、应变场的分布。


图片62.jpg图片62-1.jpg

(a)调整前              (b)调整后
图 5 11 调整前后显示效果


5.5 状态点、信息点


计算完成后,在二维图像或三维视图上,按下Ctrl键,同时点击鼠标左键可以创建一个信息点。信息点在试件表面计算区域中(面片中心点)。


在一个测量工程中只能创建一个信息点,仅有的一个信息点可以在三维视图或二维图像中显示出来。你可以随时将一个信息点设置为状态点,对应的坐标和变形信息可以读出。创建的状态点和信息点在三维和二维视图上高亮显示,并依次列于信息区窗口的“状态点信息”标签中,通过右键可对其进行编辑。图 5 12显示了拉伸试验中创建的状态点。


图片63.jpg图片64.jpg

(a)              (b)

图片65.jpg(c)
图 5 12状态点创建


5.6 点对


点对主要用于跟踪试件变形过程表面两点之间的距离变化,从而得到试件表面一定区域平均应变值的变化。


通过“点对”菜单或在信息区窗口先点击“点对信息”标签,再点击鼠标右键进行点对的添加和编辑,如图 5 13所示。


图片66.jpg

(a)          (b)
图 5 13 点对操作


5.7 321坐标转换


本系统坐标系的位置由相机标定结果决定,实际测量时,为了更清楚直观的对计算结果进行分析,需要进行坐标系转换。


3-2-1坐标转换要求至少知道6个三维点的坐标,基本原理如图 5 14所示。3个Z点(Z1, Z2, Z3,红色平面上)确定Z平面,2个Y点(Y1, Y2, 蓝色平面上)确定Y平面,1个X点(X,绿色平面上)确定X平面,三个平面的交点就是坐标系的原点。当然,其他的坐标转换像XXX-YY-Z同样也是可以的。

图 5 14 321坐标转换原理


软件操作:切换到软件“分析模式”,点击“结果”->“321转换”弹出321对齐对话框,使用Ctrl+鼠标左键在三维视图选择6个参考点,根据这6个参考点软件会自动计算出坐标转换矩形,从而实现坐标系的转换。


图片67.jpg

图 5 15 321对齐对话框


5.8 总结


l 平面截线、圆形截线


l 平滑


l 三维点插值


l 颜色条设置


l 优化三维色谱图


l 信息点、状态点


l 321坐标转换


图片68.jpg


全部视频演示----XTDIC三维数字散斑系统


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