[發明專利]基于超高精度數字圖像測量的二維應變測量系統

有效

• 申請號: 201610061287.8
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105486244B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 浣石;陶為俊;譚湘倩
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 馬麗麗;江錦利

本發明涉及一種基于超高精度數字圖像測量的二維應變測量系統，包括中控電腦、標志點模具、攝像頭組和顯微鏡頭組；所述標志點模具上具有呈二維布設的三組特征標志孔，其用于貼在被測試件上以確定出被測試件的三組特征標志點；所述攝像頭組包括三個攝像頭，所述顯微鏡頭組包括三個顯微鏡頭，所述三個顯微鏡頭對應安裝在三個攝像頭上，以對應測量所述被測試件的三組特征標志點；所述中控電腦與所述三個攝像頭通訊連接，以根據所述三個攝像頭的測量結果計算所述被測試件的二維應變，并輸出二維應變結果。本發明實現了全程自動化，去除了使用移測顯微鏡測量定標線間距的過程，提高了測量效率，并且從一維應變測量擴展為二維應變測量，提升了準確度。

技術領域

本發明屬于應變測量技術領域，具體涉及一種基于超高精度數字圖像測量的二維應變測量系統。

背景技術

傳統的應變測量方法是在試件表面粘貼應變片，通過應變片的拉伸、壓縮所產生的電信號的改變來測量其應變，這種方法是一種直接接觸的測量方法，該方法對貼應變片的實驗員要求較高，并且在應變片與被測試件之間的粘結劑粘結效果、厚度等對測量結果有多大影響不得而知，特別是在沖擊等動態作用下，粘結劑本身的材料響應對被測材料與應變片之間的響應影響是不可以忽視的。再者，很多測試材料是非常不規則的、表面也是凹凸不平的、甚至有的是難以黏貼的，因此傳統的應變片在這些情況下難以滿足測試要求。而且，試驗現場應變片需要粘貼、焊接，還需要配備應變儀、采集儀等，應變片也是一次性的，因此試驗成本相對較高。

隨著數碼硬件的飛速發展，數字圖像測量方法逐漸顯示出其獨特的優勢，它是一門新的測量方法，該方法具有測量多樣化，測量成本低、操作簡單，無需專業的實驗員，而且對材料沒有任何影響等優點，因此數字圖像測量方法在很多領域中都具有廣闊的應用前景。

自從1982年，Yamaguchi和Peters各自提出了數字圖像相關測量技術以來，數字圖像得到了廣泛的發展。隨后Gong Maohan在對激光散斑相關性和位移的關系的研究基礎上指出，白光比激光更適合數字圖像相關方面的運算。為了進一步提高計算精度，提出了雙線性插值法、樣條函數法、多項式法以及形心法等多種方法來得到圖像的亞像素。相關算法從理論上來看其精度達到0.01像素甚至更高，但實際的圖像由于大量的噪聲，其精度難以穩定在0.01像素。數字散斑相關測量系統具有抗噪聲干擾能力，該項技術能夠消除圖像噪聲，使得精度穩定在0.01像素。現有的散斑數字圖像相關的平面全場應變測量方法已經比較成熟，并且相關的產品在國內外也已經廣泛使用。但是，由于其測量的是全場應變，相同的分辨率下所拍攝的區域大，單位區域中的像素太低，難以保證應變測量的精度在1με范圍內。楊勇等人在《高精度數字圖像相關測量系統及其技術研究》論文中提出了關于一維的應變測量系統，其測量精度在1με范圍內。該論文中所測量的兩個標志點間距通常為100mm的平均應變，對于尺寸較小的試件難以達到1με精度。再者，該系統中在上下兩個標志點處各有兩根定標線，該系統在測量前需要使用移測顯微鏡分別測量出兩定標線的間距，由于試驗現場難以擺放移測顯微鏡，因此大大降低了測量效率。

發明內容

基于上述原因，本發明的目的在于，提出一種基于超高精度數字圖像測量的二維應變測量系統，去除了使用移測顯微鏡測量定標線間距的過程，在能夠保證測量精度的同時，提高測量效率。

具體地，本發明提出的一種基于超高精度數字圖像測量的二維應變測量系統，包括中控電腦、標志點模具、攝像頭組和顯微鏡頭組；所述標志點模具上具有呈二維布設的三組特征標志孔，其用于貼在被測試件上以確定出被測試件的三組特征標志點；所述攝像頭組包括三個攝像頭，所述顯微鏡頭組包括三個顯微鏡頭，所述三個顯微鏡頭對應安裝在三個攝像頭上，以對應測量所述被測試件的三組特征標志點；所述中控電腦與所述三個攝像頭通訊連接，以根據所述三個攝像頭的測量結果計算所述被測試件的二維應變，并輸出二維應變結果。

在本發明的進一步優選方案中，所述三組特征標志孔中的每一組包括呈“十”字布設的五個特征標志孔。