[發明專利]一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法

有效

• 申請號: 202011220418.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112504523B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張旭;周文尚;代宇;劉劍;張志華
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 41188
• 代理人: 張夏謙

1.一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟一、相機標定：選用標準件，按指定擺設方式，用紫外線LED燈(2)照射標準件，反射光經過相機(4)的紫外照相鏡頭(3)過濾掉雜光后，被相機(4)拍攝到，然后將數據傳輸至計算機(5)，再依據畸變數據對相機(4)參數進行糾正；

步驟二、實物測試：將步驟一中的標準件替換為被測物(1)，然后重復操作拍攝紫外線光束，由計算機(5)系統進行處理；

步驟三、散點匹配：

1)先對整像素劃分區域：

以坐標(x,y)為中心的參考子區(2N+1)x(2N+1)個像素點大小；

以坐標(x’,y’)為中心的目標子區(2N+1)x(2N+1)個像素點大小；

判斷兩子區相關性的相關函數：

2)再對散點搜索：

整像素定位：隔點搜索---整像素位移(U,V)；隔2個像素，在相關值最大處，以4×4的區域中再次搜索；

亞像素測量：二次曲面擬合---亞像素位移(dU,dV)

在3×3的區域中：

C(x_i,y_i)＝a₀+a₁x_i+a₂y_j+a₃x_i²+a₄x_iy_j+a₅y_j²

使用最小二乘法計算系數a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅；

對X與Y求導：

步驟四、位移和應力計算：依據散點搜索結果對位移和應力進行計算：

廣義位移函數：

帶入一個三角形上的3個點(x_i,y_i)，(x_j,y_j)，(x_m,y_m)，計算a₁-a₆，

將其整理為插值函數的表示方式：

進一步整理：

這樣有：

其中：

α_i＝x_jy_m-y_jx_m,α_j＝x_my_i-y_mx_i,α_m＝x_iy_j-y_ix_j,

β_i＝y_j-y_m,β_j＝y_m-y_i,β_m＝y_i-y_j,

γ_i＝x_m-x_j,γ_j＝x_i-x,γ_m＝x_j-x_i

在此基礎上，對位移函數求導計算應變：

進一步應力為：

其中：

由此畫出應力場。

2.根據權利要求1所述的一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，其特征在于：所述被測物(1)平面與紫外照相鏡頭(3)平行。

3.根據權利要求1所述的一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，其特征在于：所述被測物(1)表面應近似平面且變形主要在面內。

4.根據權利要求1所述的一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，其特征在于：在紫外攝影下被測物(1)表面天然散斑有大片連續暗色時，用熒光粉噴涂。