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产品 Products

一、通用变形检测产品:
 XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统
 XJTUSD三维光学静态变形测量分析系统
 XJTUDA三维光学动态变形与运动测量
 XJTURT 三维实时跟踪测量分析系统
二、板料成形检测产品:
 XJTUSM板料成形网格应变测量分析系统
 XJTUFLC杯突和板料成形极限检测系统

三、科学研究变形检测产品:

 XJTUDVC 体积内三维全场应变测量系统
 XJTUMicro显微数字图形相关法全场应变测量分析系统
 XJTUCAL 多相机多幅面的相机柔性自标定系统

四、轮廓与坐标检测产品:

 XJTUOM三维光学面扫描系统
 XJTUDP三维光学摄影测量系统
 XJTUSO小型三维光学面扫描系统
 XJTUOM INSPECTOR 点云处理与比对检测系统
 XJTUOM点云预处理软件
 

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西安新拓三维光测科技有限公司
苏州西博三维科技有限公司
西安交通大学
快速制造国家工程中心
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天汽模

 

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一般测量步骤------ XJTUDIC数字散斑系统


软件界面

1)工程浏览窗口
2)三维视图:可视化计算结果(三维信息、位移和应变信息等)
3)操作模式切换(从左到右:采集模式和分析模式)
4)选择要显示的计算结果
5)颜色条
6)信息浏览标签: 
记录工程相关信息 
记录截线相关信息 
记录状态点相关信息 
记录点对相关信息
7)显示左相机图像的标签(选定状态)
8)显示右相机图像的标签(选定状态)
9)曲线视图标签:输出各种曲线
10)状态指示栏:显示当前操作命令和进度

XJTUDIC系统
XJTUDIC系统是一种光学非接触式三维变形测量系统,可用于物体表面形貌、位移以及应变的测量和分析,测量结果直观显示,易于理解。
该系统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,利用数字图像相关算法实现物体表面变形点的匹配,根据各点的视差数据和预先标定得到的相机参数重建物面计算点的三维坐标;并通过比较每一变形状态测量区域内各点的三维坐标的变化得到物面的位移场,进一步计算得到物面应变场。
提示:
测量工程中的第一幅图像表示物体的未变形状态。如果被测物体表面仅有很少的特征,例如一个均匀表面,需要对被测物体进行处理,以形成随机散斑特征,如下图所示。 

图  随机散斑特征(Stochastic pattern)


系统特别适合于测量静态和动态载荷下的三维变形和应变。系统的大部分功能由软件控制,包括测量、计算、显示和报告功能,可通过下拉菜单、热键或者对话框来实现。


测量的基本原理
首先,利用相机采集试件在变形过程中的表面图像。对于二维测量工程,把试件置于相机视场,调整距离、光照和焦距,使图像清晰、光照均匀即可;对于三维测量工程,除了上述要求,还需要在测量之前对相机进行标定,以确定相机的方位、为三维重建做准备。
接着,在软件中新建一个测量工程,开启相机进行图像采集。
 


图 1-2    15*15个像素的面片(相邻面片有两个像素的重叠)


然后,对采集的图像数据进行处理。第一步,设置面片大小,并标记计算区域,图 1-2是在参考状态中定义的15*15个像素大小的面片(相邻面片有两个像素的重叠)。第二步,创建了种子点;第三步,进行散斑匹配,根据面片中的散斑灰度分布信息来识别和跟踪面片;第四步,进行三维重建,根据标定和散斑匹配的计算结果重建出试件表面的三维形貌、位移和应变。
图 1- 3显示了在6个变形状态(状态-1到状态-6),左右相机图像中的面片(15*15像素)对应关系。状态-1是变形前的参考状态,状态-6是最终变形后的状态。图中,白色虚线表示未变形时面片,绿色实线表示变形后的面片,面片的二维图像坐标根据面片的顶点和中心确定。
 

 (a) 状态-1

  (b) 状态-2

状态3, 左图像 状态3, 右图像
状态4, 左图像 状态4, 右图像
状态5, 左图像 状态5, 右图像

 

   (c) 状态-6


图 1 -3 不同变形状态左右像机图像中的面片关系


计算得到的数据经过平滑、插值等处理后,以三维视图的形式显示,进一步还可以对计算结果进行编辑,生成截线、曲线及报告等。

 一般测量步骤

试件准备好以后,一般测量步骤如下:
(1)新建一个工程。如下图所示,点击“文件”——>“新建”弹出工程定义对话框,见下图,在此定义工程基础目录和名称。本系统可以建立两种类型的工程:双目三维工程和单目二维工程。
 

 

(2)开启相机。点击 图标开启相机。
(3)设置工程参数。击“控制”——>“参数设置”弹出参数设置对话框,包括面片参数、二维测量工程参数和匹配搜索阀值设置。
(4)开启LED光照灯。点击“控制”->“摄像机”->“白光”开启LED灯,或点击控制区按钮 。
(5)设置相机控制参数。在软件控制区窗口,可以调节摄像机的快门、增益,设置采集方式、采样数、单幅图像采集时间,控制白光、激光和采集的开启和关闭。在相机开启的情况下,调节效果会在二维图像窗口实时显示。
 (6)对系统进行标定,如果已经标定可以跳过这一步。
(7)开始采集图像。在摄像机已经开启,工程建立后,点击窗口的 按钮或点击“控制”—> “摄像机”—> “开始采集”开始采集被测物体变形过程图像。
 (8)计算。计算包括4个步骤:标记计算区域、添加种子点、散斑匹配计算和三维重建。
 (9)分析。通过下列工具条(如图 3 14(a)),选择计算结果以三维色谱图的形式显示(包括:三维重建得到的三维信息,变形计算获得的位移场、应变场信息,如图 3 14(b)、图 3 15、图 3 16所示)。同时,点击“分析”->“绘制曲线”可以绘制各种曲线,如截线曲线、点对曲线、位移载荷曲线,位移和应变曲线等,见图 3 13、图 3 17。
 

(a)                           (b)
图  绘制曲线
      
(a)                                (b)
图  重建的三维空间坐标
  
图  位移场                     图  应变场
   
(a)                               (b)
   
(c)                             (d)
图 各种曲线输出


 高级测量
对于数据量很大或者部分图片识别效果不太好的工程,我们可以只选择一部分感兴趣的图片重新建立一个或几个工程进行计算。点击“文件”—> “导入”,导入相机参数和多个状态图像,如图 3 18所示,然后,根据导入的相机参数和图片新建一个工程进行计算。
 


图 导入多个状态图像

 

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全部视频演示----XJTUDIC三维数字散斑系统


 

 
Web www.xjtudic.com
 

西安交通大学 机械工程学院 模具与先进成形技术研究所 信息机电研究所
电子邮件: xjtops@163.com  网站: www.xjtudic.com  www.xjtops.com  www.3dthink.cn

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