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
XTDVC体积内三维全场应变测量系统

XTDVC体积内三维全场应变测量系统

XTDVC体积内三维全场应变测量系统基于DIC三维数字图像相关技术,可实现物体内部体积内的三维全场应变测量。而数字体积相关法(Digital Volume Correlation, DVC)可以测量一个完整三维体积内部的变形和应变,通过X射线CT、核磁共振成像扫描仪、光断层扫描设置获得物体内部的变形图像。


XTDVC 体积内三维全场应变测量系统 软件主界面


1. XTDVC的形变监测——应用范围

1.1 生物力学(骨骼、肌肉、血管等)

1.2 材料试验(变形条件下内部位移、应变场分析)

1.3 重要零部件关键部位监测试验

1.4 断裂力学性能(可对材料内部孔径大小位置进行精确测量和定位)

1.5 多孔材料(如松质骨、金属泡沫和木材等)

1.6 透明生物组织( 如细胞等)的内部变形场测量和力学行为表征

2. XTDVC形变监测——系统特点

2.1 获得全场的三维坐标、位移、应变数据

2.2 测量结果三维显示

2.3 适用于任何材料

2.4 快速、简单、高精度的系统测量

2.5 位移测量范围广泛

3. 测量原理——基于DIC数字图像相关技术

XTDVC变形监测系统处理的是体成像设备所获得的同一物体内部在变形前后的两幅体层图像,结合DIC数字体图像相关技术通过分析变形前后的3D体图像获得变形信息,实现变形前后物体内部的三维坐标、位移、应变的测量,具有便携,速度快,精度高,易操作等特点。基本原理如下图所示,图a中的P(x,y,z)和图b中的 分别为变形前后的参考字体块和目标字体块,图中还显示了变形前后位移矢量的方向。 该系统既可以单独使用,也可以与 XTDIC 数字散斑三维全场应变分析系统(主要针对物体面内的位移和应变)配合使用,能够完整的监测物体内部及其表面的位移和应变。


   1   DVC方法基本原理意识图


4. XTDVC形变监测——系统功能

4.1 同时支持物体内部多个方向切面的三维显示与测量。

4.2 自由选取感兴趣的目标范围,提高处理效率。自由设置参考字体块的大小及步长,满足用户对不同精度和分辨率。

4.3   强大的应变计算功能,提供多种不同类型的变形、应变结果。

4.4 强大的三维显示功能,可以显示物体内部任意区域的位移应变情况。

4.5 计算结果三维显示,灵活的三维显示控制。

4.6 测量结果、图片及曲线合成视频。

4.7 测量结果及分析结果输出成报表。

5. XTDVC形变监测——应用案例

散斑体层图像的立体显示:将CT 系统生成的300张大小为150*150 voxel的平移前后平面散斑图像,导入TUDVC系统中得到如图2所示的两幅体图像。


利用XTDVC系统构建的3D散斑图.


XTDVC系统中设置子体块尺寸15*15*15voxel,计算区域为整个散斑体图像,计算点个数为10*10*10。对变形前体图像进行网格的划分,网格大小为15*15*15voxel。

然后进行种子块的创建,创建完成后利用该系统的分层显示功能显示了参考体某指定层计算点坐标和另一指定层的散斑图像,并同时显示了创建的种子块,如下图3所示。

                 

a)            (b)
参考体图像中间层散斑图和种子块


种子块创建完成之后,进行网格匹配计算,图4图示显示了变形前后指定层的网格划分、匹配以及计算点(字体块中心点)的位移情况。


a) 匹配前               (b) 匹配后
指定位置处网格划分与匹配分析


匹配计算完成后,计算结果显示了变形前后字体块中心点的坐标和色谱图,如下图5所示。计算结果大小和预先的施加位移大小相当,精度可达0.02voxel。很好的证明了该系统的精度和实用价值。

5 变形前后字体块中心点


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