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
XTSM 板料成形网格应变测量分析系统

采用自主研发的工业近景摄影测量核心技术,高精度计算多幅照片中每个小圆点的位置,然后利用摄影测量的方法,根据不同角度照片的数据计算出每个圆点的空间坐标.通过这些点阵,可以定义零件变形后的形状。通过计算各圆点间的距离变化,可以获得零件的变形和应变。利用这些数据,计算出零件的应变分布,热点区域和板材的厚度变化(假定体积不变)。


高精度应变测量,并可同时处理10万个以上点的数据。作为应变计算基准长度的点阵间距通常为1 mm至6mm,如果在蚀刻时选用合适的母板则可以生成客户所需的其他间距值.应变分布和厚度变化结果以色温图的方式显示在成形后零件的三维模型上,通过通常的旋转等操作,可以更好地理解测量结果和成形过程。


采用高分辨率单反数码相机或带有工业CCD相机的测量头,从不同的摄站和角度获取图片,导入XTSM软件系统即可自动解算三维坐标及应变。不需要额外的操作。测量速度快,精度高。

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应用范围:

板料应变测量、成形极限计算

通过快速的三维板料变形分析提高模具CAE系统的效率和准确性,使传统的开环CAE系统,变为闭环CAE系统,实现了模具CAE的重大变革。

测量临界变形部位,解决复杂的成形问题,优化冲压工艺,冲压模具检验,对仿真模拟计算的结果进行验证和优化。

增强用户对产品开发阶段板料成形过程的了解,验证现有的成形彷真软件的计算结果,以及优化和监控生产过程.

系统特点:

获得金属板料表面三维应变数据
测量结果用色温图三维显示
自主研发的工业近景摄影测量核心技术
可对大尺寸金属板料成形制件的应变进行测量
快速、简单、高精度的相机标定
操作简单、携带方便
自动计算成形极限图
测量结果精度高,测量信息丰富   

系统硬件:

高分辨率单反数码相机或工业CCD相机
电化学打标机、电解液、母板
激光指示器,LED照明灯及支架
三角架及三维云台
控制盒

高性能计算机

系统软件功能

包含三种模式:测量模式、网格模式、评估模式。方便观察各个阶段的解算过程。

可计算最大主应变、最小主应变、材料厚度减薄率、Mises应变、Tresca应变等。

料成形极限的计算。

3-2-1坐标变换功能。

应变用色谱图直观的显示出来。

灵活的三维显示控制。

多种元素拟合功能,包括点、线、面、圆、椭圆、球、矩形孔、圆柱、圆锥的拟合。

多种寸长计算功能,包括点点距离,点面距离、面面距离等。

测量结果及分析结果输出成报表。

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软件界面-----XTSM板料成形应变测量分析系统 Ver8.00


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(a) 小型冲件         (b)大型汽车覆盖件测量现场(编码点和标尺)

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(a) 最大主应变    (b) 最小主应变   (c) 成形极限图FLD   (d) 厚度减薄率

应用XTSM系统测量某汽车零部件应变计算结果

功能演示

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快速使用说明---XTSM板料成形应变测量分析系统

计算模式-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

评估模式说明-----XTSM板料成形分析

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三维点云处理---XTSM板料成形网格应变分析系统

板料网格应变---XTSM



应用案例:

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板料成形网格应变测量实验

大型汽车模具制件的实际板料成形三维全场应变检测

板料成形三维全场应变摄影测量快速检测系统研究

数字图像相关法(散斑应变)在板料力学性能测试中的应用

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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

某汽车覆盖件冲压全场应变检测步骤和流程


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XTSM系统软件界面主要分为5个窗口区域:工程区、控制区、三维视图区、曲线视图区和图像区(其中三维视图区和曲线视图区可以相互切换)。

各窗口区域主要功能:

(1) 工程区:显示板料变形测量工程的所有状态以及各个状态搜索计算的匹配点数;

(2) 状态信息区:显示选定状态的信息

(3) 三维视图区:显示选定状态计算获取的网格点三维坐标、应变色谱图等;

(4) 信息列表区:显示选定状态各点的信息;

(5) 二维图像区:显示选定状态的板料变形二维图像


系统功能列表:

功能

性能指标

测量尺寸:几十毫米长~几米长 (可测量汽车最大的板料成形)
应变范围:0.5%~300%
相机像素:130万~1200万像素
技术原理:工业近景摄影测量、相机自标定技术

工程模式

(1)打开工程;(2) 保存工程;(3)新建工程;(4)导入已有图像进行计算的功能;(5)采用工业相机进行实时采集图像的功能;(6)编码点识别(同时支持黑点与白点),网格点识别(支持快速检测模式与精确检测模式);(7)预定向、捆绑调整、应用比例尺功能;(8)屏幕截图功能;(9)3-2-1对齐功能;(10)点距测量功能;(11)手动匹配的功能;(12)采用工业相机进行实时采集图像时,激光指示距离的功能(支持自动控制与手动控制两种模式);(13)采用工业相机进行实时采集图像时,LED照明功能(支持自动控制与手动控制两种模式);(14)点云输出功能;

网格模式

(1)以一个种子点为中心扩展功能;(2)指定一个种子网格(四个种子点)进行扩展功能;(3)一个工程下多个独立网格重建的功能:在一个工程下,指定多个种子点或种子网格,可以生成多个独立的网格。;(4)一个工程下不同间距网格重建的功能:在一个工程下,多个独立的网格的点间距可以不同;(5)网格优化的功能:分块捆绑调整的功能;(6)网格输出功能;

评估模式

(1)应变量计算功能;(2)边界点应变计算:支持三种方式;(3)FLD绘制功能,包含了FLC曲线的绘制,同时支持保存及导入FLC曲线的功能;(4)三种类型应变计算:工程应变、拉格朗日应变、格林应变;(5)应变值tabview显示功能;(6)应变值输出功能:最大主应变、最小主应变、厚度减薄率、Mises应变、Tresca应变;(7)拟合点、线、面、圆等各种元素的功能;(8)各种元素尺寸测量的功能;(9)各种元素输出功能;

软件界面

(1)基本的操作:平移,旋转,缩放等;(2)节点显示功能;(3)网格显示功能;(4)面片显示功能;(5)彩色显示应变色温图功能;(6)工程管理功能;(7)显示隐藏比例尺的功能;(8)显示隐藏相机的功能;(9)坐标原点显示功能;

多状态检测

实际板料冲压过程会经过多道加工工序, 需要对工件在相应多个状态下的应变进行检测分析。XJTUSM板料变形测量系统8.0可以对一个工件的多个状态应变变形在一个解决方案下进行检测计算。同时用户可以将其中的一个状态设置为参考状态,代替应变计算时使用的理想网格假设。
对工件在成形前进行测量检测,并将该状态作为其余测量状态在进行应变计算时的初始状态,用户可以得到非编码网格点间的真实相对位移变化,而不再采用精确规则排列的网格阵列和点间距等假设条件。采用真实网格点间距补偿了在网格点制作过程中存在的工艺偏差,消除了假设条件对计算应变的影响。
如果将成形过程划分为几个步骤,用户可以使用多状态检测解决方案创建多个工程,对成形过程中的应变变化进行分析计算。

分块检测

通过分块检测解决方案实现大型工件的测量,将工件划分成若干个测量区域,作为不同的分块,在分块之间布置标尺和多个编码点作为公共参考点;同时用户也可以实现不同的点间距对一个测量工件或者对仅仅对关注的相关区域进行局部测量,从而便于用户根据工件情况采用合适的测量策略。
在工程下建立多个分块,首先对每个分块进行检测,然后将检测结果拼接起来就可以完成分块检测解决方案。
每个分块的相对位置是由公共参考点确定的,因此进行分块检测解决方案需要准备若干个编码点,作为分块间进行拼接的公共参考点。对每个分块进行检测时候,要保证这些公共点不能被移动。
将各个分块拼接起来主要通过以下两种方式进行:
n 自动拼接:用户可以通过预先获得公共参考点的坐标,这样每个公共参考点相当于测量工程的全局点,将坐标保存在“*.asc”或者“*.dat”文件中,然后导入软件,由于编码点的编号的唯一的,每个分块内部检测出的编码点与坐标会全局点文件中的公共点参考点匹配,从而实现了各个分块自动拼接。
n 手动拼接:在完成分块的检测后,如果两个分块之间有5个或者5个以上的公共点编码点,那么这两个分块可以通过这些公共编码点完成分块的手动拼接,按顺序对两个进行手动拼接,就可以实现多个分块拼接在一起。
注意:两种拼接方式中,由于分块的拼接计算偏差,手动拼接的计算精度要比自动的拼接低,因此推荐使用自动拼接方式。如果在实际检测中,分块数目较少,低于4个时,手动拼接的计算精度与自动拼接方相近,推荐考虑选择手动拼接方式。



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