[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

本發明公開了一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，步驟一、相機標定：選用標準件，按指定擺設方式，用紫外線LED燈照射標準件，反射光經過相機的紫外照相鏡頭過濾掉雜光后，被相機拍攝到，然后將數據傳輸至計算機，再依據畸變數據對相機參數進行糾正；步驟二、實物測試：將步驟一中的標準件替換為被測物，本發明涉及應力場測試技術領域。該二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，通過以上裝置對被測物進行光學檢測，再由計算機分析處理，可無接觸檢測出被測物的應力場，整個裝置簡單，主要工作量由計算機程序算法處理，測量過程簡單，測量范圍廣，且自動化測量效率高，節省人力，同時可消除其余人為因素的影響，精準度高。

技術領域

本發明涉及應力場測試技術領域，具體為一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法。

背景技術

應力場是指任意一物體或巖體中的每一點都存在著一個與該點對應的瞬時應力狀態，由一系列點的瞬時應力狀態組成的空間應力場，應力場中如果各點的應力狀態都相同稱為均勻應力場，如果不斷變化稱為非均勻應力場。

電測法為應力測試方法中的一種，金屬電阻絲承受拉伸或壓縮變形時，電阻也將發生變化。將電阻絲往復繞成特殊形狀(如柵狀)，就可做成電阻應變片。測量前，將電阻應變片用特殊的膠合劑黏貼在欲測應變的部位，當殼體受到載荷作用發生變形時，電阻應變片中的電阻絲隨之一起變形，導致電阻絲長度及截面積的改變，從而引起其電阻值的變化。可見，電阻的變化與應變有一定的對應關系。通過電阻應變儀，就可測得相應的變化。利用胡克定律或其他理論公式，就可求得應力值。電測時，應盡量消除產生各種測量誤差的因素。例如，應變片位置的偏差，應變片與殼壁接觸的緊密程度，應變片與導線的焊接質量，環境、溫度的變化等。電測法是最普遍和傳統的方式，目前隨著儀器和方法的優化，其在精度和動態測量方面的優勢是其他方案無法比擬的，但其也存在缺點，比如需要粘貼所帶來的一些問題。

光測力學是應用光學的基本原理，結合力學的理論，通過數學的推演，以實驗為手段，來測量物體中的應力、應變和位移等力學量，去研究和驗證物體的變形機理和固有的力學行為的學科。光測法也是一種傳統應力測量方案，原理是使用特殊材料在發生變形導致自身光學性質變化進行應力測量，其優點是可直接觀察到應力集中，獲取全局的應力場，缺點也比較明顯：需要做額外的工作來制作對應的模型。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，解決了電測法存在如需要粘貼所帶來的一些問題，光測法需要做額外的工作來制作對應的模型的問題。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種二維無接觸計算機視覺測應力場的方法，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燈照射標準件，反射光經過相機的紫外照相鏡頭過濾掉雜光后，被相機拍攝到，然后將數據傳輸至計算機，再依據畸變數據對相機參數進行糾正；

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

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x個像素點大小；

以坐標(x’,y’)為中心的目標子區x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；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

在3×3的區域中：