数字散斑相关技术及其应用

在一些特殊的全场变形测量场合中引入了数字散斑测量技术,即利用材料表面散斑点的随机分布模式来测量变形。本文利用数字散斑相关技术研究了固体炸药的破坏模式,测量了预制裂纹尖端附近的变形分布,表明裂纹对尖端位移分布有显著影响。在电子封装结构的热变形分析中也引入了数字散斑相关技术,测量了封装结构中焊点附近区域的变形分布,显示出在焊点位置产生了由热变形不协调引起的变形梯度的高度集中。结果表明数字散斑相关技术在材料和结构的全场变形测量方面具有良好的应用前景。     

数字散斑的边缘相关测量法

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高测量速度,通过对数字散斑相关测量方法(DSCM)和激光散斑图像的特点进行研究,提出一种针对数字散斑图像的边缘相关测量法(DSMC)。该方法把移动前后的激光散斑图像像素在单方向上求和,使整幅图像的能量集中在边缘上,然后使用边缘上所形成的一维数列,通过插值和相关的方法求解激光散斑图像的位移。而激光散斑图像的位移可以反映出物体的位移或形变。理论和实验证明了该算法可行,可以大大节省数字散斑相关测量中数据处理的时间而不影响计算精度,因为此算法的运算精度主要取决于插值点的个数和散斑图像自身的综合误差。     

数字散斑相关三维面形测量的局部搜索快速算法

提出了在数字散斑时间序列相关三维面形测量中提高计算速度的局部搜索快速算法，通过寻找合理的搜索空间，缩小相关计算的范围，从而减少相关计算的次数，达到了提高计算速度的效果。本文介绍了快速算法的基本原理，给出了在复杂物体三维面形测量中的应用实例。     

FFT法与数字相关法在相位测量上的比较

分别利用快速傅里叶变换算法和数字相关函数算法实现两正弦信号的相位差测量，通过理论阐述与试验仿真，比较两种方法的优缺点。     

数字散斑相关法及其在材料强度测试中的应用

数字散斑相关法具有精度高、适用于工程现场等特点,是现代光力学测试技术中重要的方法之一。具体应用时该技术通过采集待测物体的变形前后的两幅散斑图,经过数字图像处理获取待测物由于外界因素(外力,温度等)变化对待测物所产生的位移、应变及应力。本文通过将该方法应用于结构强度测试等工程实例,对其应用进行了详细探讨,从该方法应用中得出数字散斑相关法是测试结构位移和应变的较为便利的手段而且结果以全场方式显示。数字散斑相关技术在学术界和工业界已有广泛应用,预测未来在骨科、口腔等生物医学工程领域的强度测试中具有更大的发展和应用空间。     

数字散斑联合变换相关法测量微小位移的研究

提出一种利用联合变换相关法对位移前后的散斑图像实现数字相关运算,通过相关峰的距离与散斑图所携带的位移信息之间的关系,测量物体的面内位移量。通过对全场的位移计算,得出对散斑图像先做限幅预处理后,再进行边缘提取,有效减弱了影响相关峰的不利因素,提高了相关点的精确性。对同一组散斑图进行匹配滤波相关运算和联合变换相关运算,把得到的全场位移矢量图进行比较,得出两者测量的结果是一致的。     

动态白光数字散斑计量术

提出了动态白光数字散斑计量术 ,并研制了相应的实验测量系统。在系统启动脉冲的触发下 ,动态白光数字散斑计量系统中物体动态加载、脉冲白光光源照明、数字散斑图像采集等过程依次完成。该系统可通过延时调节 ,对可重复动态过程的位移演化进行全过程测量。     

显微数字散斑相关测量新型薄膜的力学性能

利用显微数字散斑相关方法(DSCM)对新型高分子薄膜材料力学性能进行了研究。通过实时获取高精度的变形位移场,得到应变场与力学性能之间的关系,实现了新型高分子薄膜的力学性能分析。利用该方法对聚酰亚胺-二氧化硅合成薄膜进行面内位移测量,由薄膜的应力-应变曲线完成了薄膜材料的弹性模量测量;将离面位移的测量转化为面内位移的测量,对聚氨酯-钛酸钡复合高分子材料的电致伸缩应变进行了测量,从而获得电致伸缩系数,实现了材料的电致伸缩性能分析。采用亚像素搜索和曲面拟合相结合的方法进行数据处理,并对结果进行了分析。研究结果表明,数字散斑相关方法为研究新型薄膜材料动静态力学性能与物理性能提供了一种有效的、可行的方法。     

数字散斑相关法在高速变形测量中的应用

在SHTB加载装置上利用数字化的高速摄影和采集系统,并结合数字散斑相关方法,发展了一种光学动态变形测试技术,在霍普金森(Hopkinson)加载装置上实现了具有较高精度和分辨率的位移和变形场的实时光学测量.实验中,利用Imacon-790高速摄影机以105幅/s的速度分别拍摄了两组LY12试件的动态拉伸情况(一维平板拉伸试样和含对称缺口的拉伸试样),然后运用数字散斑相关方法对其不同时刻的图像进行分析和处理,可以得到试样在各个时间点的位移场.最后利用有限元数值模拟技术与实验结果进行了比较,验证了整个系统以及数字散斑相关方法用于高速动态测量中的可行性.     

基于梯度法的数字散斑图像相关亚像素搜索算法

数字散斑图像相关法是对全场位移和应变进行测量的十分有用的无损检测技术.设计精确的亚像素搜索算法是提高测量精度的关键问题.研究了数字散斑图像相关技术的基本原理,在梯度法的基础上,提出了一种基于梯度法的变步长的亚像素搜索算法并应用到相关搜索中,通过对模拟散斑图的位移分析证明了该算法的可靠性和稳定性,并对刚体平移实验进行了测...     

基于数字散斑的弯管残余应力测量系统的误差分析

针对基于数字散斑相关法(DSCM)的残余应力测量系统,分析了影响系统精度的主要误差因素,并根据各个误差因素的形成原理,提出了减少或去除误差的方法。通过实验数据的对比,验证了误差因素对测量系统的影响,同时验证了所给出的减少误差的方法的可行性,为基于数字散斑相关法的测量系统的误差分析提供了有益的参考。     

用相关测量技术实现精确靶定位技术研究

介绍了一种高功率激光装置中用于X光实验的精确靶定位系统.该系统采用数字散斑相关测量的方法,其理论精度为0.01个像素。整套系统在实际运用中的误差小于8μm。该系统与计算机控制的步进电机配合使用,具有自动化程度高、大视场高精度和非接触性等优点。     

散斑运动研究及测量应用

进一步研究了透镜后空间散斑场与透镜前刚性漫反射体线运动或角运动的关系，寻求出测量刚体多维运动的新方法。     

便携式散斑干涉仪的光路安排

数字散斑干涉(DSPI)是精密检测领域常用的一种测量技术，目前一般的数字散斑干涉系统使用大功率激光光源和大型光学实验平台，仅适用于实验室研究工作。为实现数字散斑干涉的工程现场应用．本文提出一种新的便携式数字散斑干涉仪的光路安排，它采用和小功率激光器相适应的光路配置，结构紧凑，体积小巧．在光源小型He-Ne激光器输出功率仅为5mW的条件下，仍然能在实验中获得良好的干涉条纹图，其对比度可以和利用20mW的激光得到的条纹图相比拟，有效地提高了激光的利用率。通过理论分析和实验验证，对该便携式数字散斑干涉仪的合理性进行了论证。     

数字散斑时间序列相关的计算机模拟及系统参数选择

本文分析了数字散斑时间序列相关方法中由于平面沿z轴方向平移而引起的散斑场的平移和缩放，并进行了计算机模拟，得出了决定参考平面间距选取的因素。本文分析的结果将有助于确定数字散斑时间序列相关系统的设计参数，以及系统校准过程中参考平面间距的确定原则，为系统设计提供理论依据和技术方案。