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
核心技术:复杂工况三维全场动态变形检测技术


荣获2013年度国家科学技术(技术发明)二等奖(评分名列机械组第一名F-30801-2-01)


系列变形检测设备填补国内空白,整体国际先进,关键技术国际领先!获国家、省部级多项科技奖励。


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航空航天、军工、船舶、汽车等高端制造业快速发展,大量采用新材料、新结构、新工艺,急需在高温、振动等恶劣工况下,对整机、部件及新材料的动态变形及应变分布进行三维全场检测,为创新设计和数字化制造提供依据。

例如,火箭材料2000℃以上高温应变检测、飞机空中投弹运动和弹仓变形实时检测、大飞机机翼空中变形检测、大飞机和舰船大尺寸部件全方位动态变形检测。这些复杂工况下的检测难点在于:高温(大于800℃)及大变形(大于400%)情况下变形图像纹理特征极其微弱,空中飞行等机载振动工况下测量基准失稳,大尺寸测量的多次拼接存在误差累积。

传统接触式和视觉测量方法难以实现,而数值模拟和仿真试验方法误差大。国际上视觉变形测量技术虽然发展迅速,但复杂工况三维全场动态变形检测仍是长期存在的难题。

本技术经过20年持续攻关,从板料变形研究开始,发展到航空航天及军工装备变形检测。在深入系统地研究了材料变形分析和本构模型构建的理论基础上,突破了传统检测方法先标定后测量的模式,发明了复杂工况三维全场动态变形检测方法及快速灵活非接触式测量装置。


一、目的意义

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二、技术思路

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三、关键技术

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四、系列检测系统

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五、典型应用-航空航天

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典型应用-机械

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典型应用-科学研究

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研究内容如下:
1、提出了整体一次性三维解算新方法,实现了复杂工况下1mm~50m视场三维坐标的精确重建。

2、发明了弱相关图像精确解算三维应变场的动态检测方法及装置,解决了高温、大变形三维应变场动态测量难题,实现了2000℃以上高温和0.01%~1000%变形范围的三维应变场动态检测。

3、发明了测量系统参数自校正的三维变形实时检测方法及装置,解决了航空航天飞行器机载测量基准失稳的动态测量难题,实现了振动工况下三维变形与运动实时检测。

4、发明了全局关键点与局部细节变形整体解算的大尺寸全方位动态检测方法及装置,解决了误差累积和快速精确测量的难题,实现了50米工件的三维变形动态检测,,突破了传统方法无法实现的技术瓶颈。

5、基于以上关键技术发明,针对航空航天及军工等行业检测需求,发明了用于显微、高速、冲压等检测的专有技术,开发了10余种检测系统,实现了传统检测方法无法实现的三维全场变形检测。


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本技术获授权发明专利10多项,制修订国标3项和行标2项,发表SCI/EI论文200多篇。成果鉴定结论为“整体技术国际先进,核心技术处于国际领先水平”。美国工程院院士、国际期刊主编等专家评价为“显著提高了回弹预测精度”、“解决了长期存在的三维检测难题”、“方法是首创的,技术是原创的”。

开发的系列产品推广销售到航空航天、军工、船舶、汽车等行业的100多家企业和大学,完成了20多项国防重点型号和项目的设计制造急需。产品出口美国和欧洲10多所著名大学及韩国和俄罗斯等国外企业。取得了显著的经济和社会效益,应用前景广阔,促进了先进制造业的科技进步。


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