XJTUDIC三維數(shù)字散斑動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量分析系統(tǒng) 三維、快速、高、非接觸式變形和應(yīng)變測(cè)量分析
概述： 2007年以來(lái)，國(guó)際上基于數(shù)字圖像相關(guān)法(Dial Image Correlation,DIC)測(cè)量應(yīng)變技術(shù)，得到了性發(fā)展和應(yīng)用[參看STRAIN期刊2008年社論]，廣泛應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科的研究，如材料力學(xué)、生物力學(xué)、斷裂力學(xué)、微觀納米應(yīng)變測(cè)量、宏觀大尺寸變形測(cè)量、各種新材料性能測(cè)試等。
歡迎各大學(xué)和研究所，基于“XJTUDIC三維數(shù)字散斑動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量分析系統(tǒng)”進(jìn)行跨學(xué)科合作研究，合作進(jìn)行三維應(yīng)變實(shí)驗(yàn)。
XJTUDIC三維數(shù)字散斑動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量分析系統(tǒng)是一種光學(xué)非接觸式三維形變測(cè)應(yīng)變量系統(tǒng)，用于分析、計(jì)算、記錄變形數(shù)據(jù)。采用圖形化顯示測(cè)量結(jié)果，便于更好地理解和分析被測(cè)材料的性能。系統(tǒng)識(shí)別測(cè)量物體表面結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像，為圖像像素計(jì)算坐標(biāo)，測(cè)量工程的個(gè)圖像表示為未變形狀態(tài)。在被測(cè)物體變形過(guò)程中或者變形之后，采集連續(xù)的圖像。系統(tǒng)比較數(shù)字圖像并計(jì)算物體紋理特征的位移和變形。該系統(tǒng)適合測(cè)量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷下的三維變形，用于分析實(shí)際組件的變形和應(yīng)變。
如果被測(cè)物體具有很少的紋理特征，需要將表面處理成隨機(jī)散斑紋理，如下圖所示，例如在物體表面噴黑色或白色的自噴漆。
隨機(jī)圖案（Stochastic pattern） 帶有2像素重疊區(qū)域的15*15像素面片 XJTUDIC三維數(shù)字散斑動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量分析系統(tǒng)，采用數(shù)字圖像相關(guān)方法DIC（Dial Image Correlation），結(jié)合雙目立體視覺(jué)技術(shù)。采用兩個(gè)攝像機(jī)，實(shí)時(shí)采集物體各個(gè)變形階段的散斑圖像，利用圖像相關(guān)算法進(jìn)行物體表面變形點(diǎn)的立體匹配，并重建出匹配點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。對(duì)位移場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理和變形信息的可視化分析，從而實(shí)現(xiàn)快速、高、實(shí)時(shí)、非接觸式的三維應(yīng)變測(cè)量。
數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）是一光測(cè)力學(xué)變形測(cè)量方法，DIC又稱為DSCM（Dial Speckle Correlation Method）或數(shù)字圖像散斑相關(guān)DISC（Dial Image Speckle Correlation ）。
數(shù)字圖像相關(guān)DIC的基本原理是通過(guò)圖像匹配的方法分析試件表面變形前后的散斑圖像，來(lái)跟蹤試件表面上幾何點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)得到位移場(chǎng)，在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到應(yīng)變場(chǎng)。在DIC算法中，圖像匹配時(shí)常用圖像子區(qū)的相關(guān)性來(lái)表征同圖像上兩個(gè)子區(qū)的相似程度，因此該圖像子區(qū)常稱為“相關(guān)窗”，而DIC名字中也因此保留了“相關(guān)”這個(gè)名詞。
系統(tǒng)資料：簡(jiǎn)介---XJTUDIC三維數(shù)字散斑動(dòng)態(tài)變形測(cè)量分析系統(tǒng)(點(diǎn)擊查看)
國(guó)際發(fā)展：STRAIN期刊編輯社論(點(diǎn)擊查看)
應(yīng)用：拉伸試驗(yàn)三維應(yīng)變測(cè)量分析(點(diǎn)擊查看) 試驗(yàn)分析：XJTUDIC數(shù)字散斑系統(tǒng)與電子引申計(jì)比對(duì)試驗(yàn) 技術(shù)分析：數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)DIC的發(fā)展和應(yīng)用（點(diǎn)擊查看） 系統(tǒng)功能：總體功能、主要功能、變形分析、應(yīng)變分析、分析曲線、報(bào)表功能、截線分析、等勢(shì)線（點(diǎn)擊查看）
總體功能 |
主要功能 |
變形分析 |
應(yīng)變分析 |
分析曲線 |
報(bào)表 |
截線分析 |
等勢(shì)線分析 |
XJTUDIC系統(tǒng)硬件 各種應(yīng)變計(jì)算和分析功能
電子試驗(yàn)機(jī)應(yīng)變測(cè)量分析試驗(yàn)環(huán)境 功能特點(diǎn)： - 由兩個(gè)工業(yè)相機(jī)、光源、多功能控制器、計(jì)算機(jī)等組成。
- 多路A/D輸入、多路D/A輸出、多路開(kāi)關(guān)量輸入和輸出。
- 可與各種試驗(yàn)機(jī)配合使用，同步采集試驗(yàn)機(jī)的力、位移、變形等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)也可單獨(dú)使用。
- 實(shí)現(xiàn)二維、三維應(yīng)變測(cè)量和分析。
- 強(qiáng)大的處理功能：各種分析功能、各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能等。
- 系統(tǒng)在不同時(shí)刻圖像中自動(dòng)分配一一對(duì)應(yīng)的正方形或者矩形的面片,例如15*15像素的面片
- 簡(jiǎn)單的試件準(zhǔn)備，試件表面只要求隨機(jī)或規(guī)則的圖案
- 大的測(cè)量范圍：采用同一個(gè)設(shè)備，既可測(cè)量小件也可以測(cè)量大件，試件大小從1mm到2000mm，變形的測(cè)量范圍從0.01%到幾個(gè)100%
- 高密度測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變測(cè)量，三維圖形顯示測(cè)量結(jié)果
- 圖形化表示測(cè)量結(jié)果，對(duì)試件性能提供理解
- 各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，如3-2-1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
- 測(cè)量過(guò)程和結(jié)果數(shù)據(jù)的生成和輸出功能
- 用默認(rèn)或者自定義的顏色來(lái)表示計(jì)算和測(cè)量結(jié)果的顯示
- 系統(tǒng)具有移動(dòng)方便，便于運(yùn)輸
應(yīng)用領(lǐng)域： - 應(yīng)變計(jì)算、強(qiáng)度評(píng)估、組件尺寸測(cè)量、非線性變化的檢測(cè)
- 材料（CFRP、木材、 內(nèi)含PE的纖維、金屬泡沫、橡膠等）
- 部件試驗(yàn)（測(cè)量位移、應(yīng)變）
- 材料試驗(yàn)（ 楊氏模量、泊松比、彈塑性的參數(shù)性能）
- 生物力學(xué)（骨骼、肌肉、血管等）
- 微觀形貌、應(yīng)變分析（、納米級(jí)）
- 斷裂力學(xué)性能
- 有限元分析（FEA）驗(yàn)證
- 動(dòng)力學(xué)測(cè)量（動(dòng)態(tài)測(cè)量、瞬態(tài)測(cè)量）
- 三維振動(dòng)分析
- 變形測(cè)量
- 動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量，如疲勞試驗(yàn)
- 諧振、沖擊和噪聲激勵(lì)
- 蠕變和老化過(guò)程的特性分析
- 成形限曲線FLC測(cè)定
- 各種各向同性和各向異性材料變形特性
一般指標(biāo)：
| 測(cè)量面積 | 測(cè)量范圍可變：幾毫米～幾米，典型尺寸為32×24×24 mm至4000×3750×3750 mm | | 測(cè)量靈敏度 | 位移：可達(dá)視場(chǎng)的1/100000，取決于測(cè)量條件。（當(dāng)視場(chǎng)為100mm時(shí)約為1μm） 應(yīng)變：典型值為0.01％ | | 測(cè)量范圍 | 數(shù)倍100％應(yīng)變 | | 測(cè)量輸出 | 表面外形，每個(gè)表面點(diǎn)的三維位移、應(yīng)變 | | 相機(jī)分辨率 | 有多種選擇，100萬(wàn)像素～1100萬(wàn)像素 | | 幀頻 | 10Hz~1000Hz | | 標(biāo)定板 | 尺寸從32×24mm至4000×3750mm，可根據(jù)用戶要求提供其他尺寸 | | 控制單元 | 計(jì)算機(jī)控制單元，集成的模擬數(shù)據(jù)采集與記錄輸入單元：多路A/D、D/A、開(kāi)關(guān)量輸入輸出數(shù)據(jù)采集通道，相機(jī)同步控制電源&plun;0.05V~&plun;10V。 | | 照明單元 | 采用LED冷光源均勻照射被測(cè)物表面，以測(cè)量。 |
用途： XJTUDIC 三維數(shù)字散斑動(dòng)態(tài)變形測(cè)量分析系統(tǒng) 用于三維變形場(chǎng)測(cè)量，成為實(shí)驗(yàn)力學(xué)領(lǐng)域中一種重要的測(cè)試方法，其主要應(yīng)用有： 可用于振動(dòng)測(cè)量、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量、變形測(cè)量、斷裂力學(xué)、沖擊激勵(lì)及動(dòng)態(tài)材料試驗(yàn)中測(cè)量材料特性參數(shù)等。系統(tǒng)的靈活的設(shè)計(jì)使應(yīng)用范圍廣泛，包括從微電子或生物力學(xué)的顯微研究至航天、航空、汽車、艦船及鐵路工業(yè)領(lǐng)域的大尺寸部件測(cè)量。
1) 在材料力學(xué)性能測(cè)量方面：可應(yīng)用于各種復(fù)雜材料的力學(xué)性能測(cè)試中。如火箭發(fā)動(dòng)劑固體燃料、橡膠、光纖、壓電薄膜、復(fù)合材料以及木材、巖石、土方等天然材料的力學(xué)性能的檢測(cè)中。 廣泛應(yīng)用于破壞力學(xué)研究中，包括裂紋應(yīng)變場(chǎng)測(cè)量、裂紋張開(kāi)位移測(cè)量以及高溫下裂紋應(yīng)變場(chǎng)測(cè)量等。
2) 在細(xì)觀力學(xué)測(cè)量方面：借助于掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描隧道電子顯微鏡(STEM)以及原子力顯微鏡(AFM)，越來(lái)越多地應(yīng)用于細(xì)觀力學(xué)測(cè)量。
3) 在損傷與破壞檢測(cè)方面：可應(yīng)用于多種復(fù)雜材料，如巖石、材料的破壞檢測(cè)中。應(yīng)用于一些器件，如陶瓷電容器、電子器件，電子封裝的檢測(cè)研究中。
4) 在生物力學(xué)測(cè)量方面：應(yīng)用于測(cè)量復(fù)位后肱骨頭在內(nèi)旋轉(zhuǎn)及前屈運(yùn)動(dòng)下大小結(jié)節(jié)的相對(duì)位移量，以及頸椎內(nèi)固定器對(duì)人體頸椎運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)性能的影響等。 | 
