变形应变图像相关光学全场测量技术

科研院军工项目管理办公室   发表于 2014-08-15

 

变形位移应变和应力测量在材料与结构性能分析、零部件的可靠性与产品质量检验中具有非常重用的作用。基于应变计的电测法一直是变形测量的主要方式,虽然电阻应变计可以按照各种测量要求制成特种不同形式,采用多点布片的形式可以完成二维乃至三维应力变形测量,但是它的局限性是显而易见的,最重要的一点是其自身的尺寸因素造成所测得的变形是一定面积上的平均量,其次应变计测量在空间上表现为非连续性,第三是这种与被测式样接触的测量方法在有些要求非接触的场合中不适用。

数字图像相关光学全场测量方法具有光路简单、对测量环境要求低,可用激光、普通自然白光或普通照明光源,对测量范围可以任意制定等特点,如果与高倍显微成像系统连用,还可以进行微观乃至纳米尺度的变形测量,测量精度适中,抗干扰性能好,最适宜用于现场测量。

该技术是是基于三维机器视觉的原理,采用两个相机组成的双目三维视觉传感器,在待测物体加载变形状态下,摄取两幅以上的数字图像,采取数字图像相关算法求出在双目视场范围内物体表面上各点三维微观变形。这种非接触三维全场测量方法可以克服常规测量方法的诸多缺点,它既可以用静态加载的方式,也可以用动态加载的方式测量处在特殊环境下(如真空、高温等)的结构变形、材料力学性能;还可以测出从弹性、塑性和到断裂整个过程的三维全场变形状态。