XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统
高速摄影机DIC动态测量系统用于岩石高速压缩破坏分析
高速摄影机DIC动态测量系统用于岩石高速压缩破坏分析随着高速、高分辨率数字图像技术的快速发展,数字图像相关（DIC）测量技术已经在结构三维动态变形测量中得到很好的应用。
但由于空间分辨率的增加和采集帧率的提高，使得需要高速摄像机搭配DIC应用场景也大大增加。
新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统，结合高分辨率、高帧率的高速摄像机使用，可满足各类位移轨迹测量、动态轨迹追踪、速度与加速度测量、破坏性实验的要求。
矿山岩石多为不连续面所切割、具有各自异性及非均质性的天然地质，在裂隙及孔隙含水含气的情况下，岩石力学性能比较复杂。
某大学实验室为研究岩石力学发生破坏的机理，采用新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统进行岩石高速压缩测试，分析岩石试件的强度、变形特性。
高速压缩测试难题矿产常赋存于恶劣的地质环境，必须考虑岩石各种应力的影响。
传统的岩石高速压缩试验，采用应变片进行应变测量。
应变片具有高灵敏度和精度，缺点是偏向于点测量固定方向应变，不能实现全域测量。
如果被测物发生较大范围的变形或断裂，或者是大型的工程面测量，应变片对这些测量任务都无法胜任，无法准确测得应变最大区域。
高速DIC动态测量方案新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统，不仅能满足一般的岩石压缩实验，得到岩石压缩全场应变和位移数据，而且还能满足小试样、大应变量等测试分析全域的应变大小和裂纹扩展跟踪等，大大丰富了岩石压缩测试的手段。
新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统典型配置该大学实验室采用相似材料模拟法，模拟岩石性质的相似材料，通过高速压缩试验机加载，采用新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统进行图像采集和数据分析，分析原型岩石在压缩过程中发生的力学现象及过程。
试验在刚性压力试验机上进行，刚性压力试验机由轴向位移和横向位移速率共同控制，设定轴向位移加载速率，以高速的加载速度对岩石试件进行加载。
试验的过程中，新拓三维高速摄影机DIC动态测量系统同步进行图像采集，由分析软件换算成对应的应力与应变数据传输到系统终端，保证数据的完整与准确。
机械工程毕业论文低应力多碰能量对材料塑性行为的影响及机理探讨
硕士学位论文论文题目低应力多碰能量对材料塑性行为的影响及机理探讨研究生姓名赵晔婷指导教师姓名石世宏专业名称机械工程研究方向材料表面工程论文提交日期2015年5月低应力多碰能量对材料塑性行为的影响及机理探讨中文摘要一般情况下，材料受低于其屈服极限的应力作用时不会产生塑性变形。
但在工程中，常有零部件在远低于屈服极限的低应力多次冲击碰撞下，会产生不可恢复的累积塑性变形。
多冲碰撞是有碰撞能量输入的动态加载，而一般屈服极限是在缓慢准静态加载条件下获得的，所以本文着重分析在低应力多碰条件下，碰撞能量对材料塑性行为的影响，探讨材料在低应力多碰载荷作用下产生塑性变形的规律及机制，建立相关数学模型。
本文选取65Mn与YT01两种材料作为研究对象，利用自制多碰试验机对其进行不同碰撞能量的低应力多碰试验。
采用网格法测量试样多冲碰撞前后的形变数据，分析总结试样在各碰撞阶段的塑性变形规律，同时分析试样碰撞前后各网格区域内的形变硬化现象。
通过对碰撞表面区域的金相观察、X-射线单晶衍射等手段分析材料低应力多碰组织变化情况。
分析试验数据得到如下结果：1）两种试验材料在不同碰撞能量的低应力多碰载荷作用下产生的塑性变形与硬化具有“趋表效应”，材料单次碰撞产生的形变随碰撞次数的增加而减小，最终不再产生塑性变形。
2）当碰撞应力一定时，碰撞能量越大，材料产生的累积塑性变形越大，材料的形变率及硬化程度越大，组织中晶粒破碎越明显。
如本文试验中，在相同应力31.7MPa下，碰撞能量由0.86J增加到1.67J时，65Mn材料的累积塑性变形增大了29.3%，YT01材料的累积塑性变形增大了24.4%。
根据试验数据建立65Mn与YT01两种材料的累积塑性变形关于碰撞能量、应力、多碰次数的L-Q-σ-N数学模型和形变率关于碰撞能量、应力、层深的η-Q-σ-h 数学模型。
根据所建数学模型编写的快速形变预测程序，可为工程预测提供一定参考。
由试验数据和数学模型可得到如下结论：在低应力多碰载荷作用下，碰撞能的输入明显影响到材料的塑性行为，碰撞能量与材料塑性变形呈非线性正相关，且碰撞能量对材料塑性变形的影响效果随应力的增大而减小。
dic数字图像相关技术及dic图像处理技术原理简述-新拓三维
新拓三维DIC采用dic数字图像相关技术（Digital Image Correlation）这是一种光学测量材料力学应变的测量方法，业内又称之为dic图像处理技术。
该方法跟踪物体表面散斑图案的变形过程，计算散斑域的灰度值的变化，从而得到被测物表面的变形和应变数据。
根据获取散斑图像的方式和计算结果的不同，数字图像相关法也分为二维DIC和三维DIC。
dic数字图像相关技术从上世纪八十年代兴起，之前主要应用于二维应变分析。
在21世纪之后，逐步发展出三维全场应变测量技术。
西安交通大学机械工程学院先进制造技术研究所是国内最早研发该项技术，并付诸于商业应用的团队。
新拓三维核心成员均为西安交通大学机械工程学院先进制造技术研发团队，在三维全场应变测量方面拥有完全自主知识产权。
在产品方面，西安交通大学机械工程学院先进制造技术研发团队的产品——也更名为。
在目前的商业化运营过程中，新拓三维的XTDIC三维全场应变测量系统紧贴不同行业需求，不断完善产品，并为客户提供定制化测量解决方案。
生物组织动态应变测量系统操作流程
生物组织动态应变测量系统操作流程设备简介这个设备是测表面位移。
摄像系统有定焦距和变焦距，定焦距有50和70。
摄像设备可以自己根据自己的需求更换。
设备操作流程打开设备后最好让设备预热一个半小时，这样才稳定（主讲人亲自多次实验总结）。
尽量保证环境光照稳定。
1 制作试件首先保证试件表面不能反光。
在试件表面制作散斑，制作散斑时要求散斑大小、位置和密度都要随机离散分布。
并且要求散斑和试件有强烈的对比色差。
比如试件为白色那散斑就为黑色。
散斑可以用油漆喷也可以用比点。
2 把试件放在操作台上，打开VIC系统，设置好保存路径3 调节相机调节相机的焦距和距离以及光圈的大小以保证试件能呈现出清晰的图像，刚开始调节的时候把亮度调得高一些，调好了一定要让图像变暗，这样才能得到好的灰度值。
调节好后拿走试件。
4 标定相机根据自己要看的区域大小选择自己的标定板，也可以自己制作。
原则是标定板一定要比选择区域小，但是也不能小太多。
把标定板放在操作台上，随意移动，采集20到30 副清晰的图像。
然后打开VIC2D/3D系统（要用哪个就打开哪个），选取刚刚采集好的图像（一个有排列阵点的图标），选择游标卡尺（长得像卡尺的黑色图标）。
然后系统就会自动计算，要保证误差在0.05以下，如果有超过的就把超过的删除然后再重新计算，直到合格为止。
如果出现为140 0 这样的数据，说明刚刚采集的图像不能用，更应该删除。
然后重新选择游标卡尺计算。
5 采集试件试验图返回相机采集软件，把试件安装好，在测量应变前，拍一张图，这是基准。
再采集试验中的图。
6 结果图回到计算软件，选取刚刚采集好的试件图像（阵点图标前面一个图标），然后选取一个区域，再标定一个点，再确定网格大小，然后运行。
（这些都是点图标，文字不好描述）。
一种双显微数字散斑应变测量装置[实用新型专利]
![一种双显微数字散斑应变测量装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fca3dac4ed630b1c58eeb537.png)
专利名称：一种双显微数字散斑应变测量装置专利类型：实用新型专利
发明人：马琨,吴加权,李迅鹏
申请号：CN201020670615.2
申请日：20101220
公开号：CN202177370U
公开日：
20120328
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型是一种双显微数字散斑应变测量装置，由双CCD图像采集系统、计算机数据处理系统组成，其特征是：所说的双CCD图像采集系统由两个为一组的CCD(1)、燕尾槽(2)、调焦手论(3)、镜筒(4)、显微镜头(5)、及安装固定平台(6)构成；燕尾槽(2)固定在安装平台(6)上，调焦手轮(3)位于燕尾槽(2)的左右两端；镜筒(4)前端安装显微镜头(5)，后端安装CCD(1)，然后将其置于燕尾槽(2)上即构成图像采集系统；所说的计算机处理系统(7)由多通道图像采集卡、数字散斑处理软件、计算机组成。
本实用新型检测周期短，资源耗费量少；检测费用低，经济效益可观；实施方便，便于广泛应用。
同时，该方法还可用于其它大型建筑诸如房屋、大坝等安全性能的检测和评估。
申请人：昆明理工大学
地址：650093 云南省昆明市五华区学府路253号昆明理工大学
国籍：CN
代理机构：昆明今威专利商标代理有限公司
代理人：赛晓刚
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XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统
XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统三维、快速、高精度、非接触式三维全场变形和应变测量分析系统组成系统特点：快速获得全场的三维坐标、位移、应变数据测量结果三维显示。
各种强大的分析功能非接触测量，适用于各种材料快速、简单、高精度的系统标定测量幅面可选：从几个微米到几十米的范围应变测量范围：从0.01%到1000%的范围灵活易用的触发功能，丰富的外部软硬件接口图像采集频率可选择：低速（0-20 fps), 中速（20-100 fps）高速（100-500 fps）超高速(500-50000 fps)相机分辨率可选：100万像素，200万像素，500万像素，800万像素，1000万像素系统软件可运行在Windows 32位和64位操作系统，支持多核多线程处理，计算速度更快应用领域：材料试验（杨氏模量、泊松比、苄缘牟问阅埽?BR>"零部件试验（测量位移、应变）生物力学（骨骼、肌肉、血管等）微观形貌、应变分析（微米级、纳米级）断裂力学性能有限元分析（FEA）验证高速变形测量（动态测量、瞬态测量）动态应变测量，如疲劳试验成形极限曲线FLC测定测量原理"XJTUDIC 系统结合数字图像相关技术（DIC）与双目立体视觉技术，通过追踪物体表面的散斑图像，实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的测量，具有便携，速度快，精度高，易操作等特点。
散斑追踪过程操作方便 :采用基于摄影测量技术的相机标定技术，针对不同幅面的测量范围，可以快速、方便地实现系统的高精度标定。
配备的升降架，使得测量系统的操作变得非常轻松。
各种不同类型的光源为不同环境下的测量提供良好的照明条件。
多功能的控制箱提供了各种A/D采集，D/A输出及相机触发功能。
软件界面友好:(1) 同时支持二维及三维变形测量(2) 灵活的相机标定，支持使用外部图像标定(3) 提供灵活、方便的图像采集参数设置，满足不同情况下的图像采集需求(4) 自由选取感兴趣的目标范围，提高处理效率。
利用高速摄像机和DIC技术测量岩石破坏瞬态力学特征
利用高速摄像机和DIC技术测量岩石破坏瞬态力学特征模拟试验对不同的岩石在压缩条件下的力学性质及破坏特点进行分析，已被广泛应用于工程建设，指导工程结构的施工和基础结构强化设计。
新拓三维非接触式DIC高速测量系统，两台高速摄像机拍摄岩体力学瞬态位移，分析岩体受外力情况下失效形式、失效位置、面积和发展趋势，为工程建筑的材料和结构安全评估提供一种可靠科研工具。
DIC高速测量系统应用于岩石力学测试传统的接触式二维测量方案，无法确定物体表面上点的三维空间位置，对于具有曲率的岩石力学测试，以及发生离面位移的测试，二维测量方案在岩石力学测试中具有诸多限制。
新拓三维非接触式DIC高速测量系统，基于数字散斑匹配技术，结合高速摄像机可以拍摄高速运动状态下的高分辨率图像，DIC分析软件高速图像分析岩石全场变形、局部变形、剪切带演化过程等进行分析，对于岩石力学的发展和完善具有重要推动作用。
新拓三维非接触式DIC高速测量系统，已广泛应用于建筑工程材料测试，岩石压缩测试、岩石劈裂测试、岩石裂纹扩展测试等，获取岩石破坏演化过程的应变和位移数据，为土木工程结构安全评估提供数据支撑。
岩石压缩应变测量采用新拓三维非接触式DIC高速测量系统，搭配高速相机，以5000帧的非接触采集频率方式监测圆柱体岩石样本，同时进行压缩实验。
在加载过程中，采用黑白点阵跟踪样本的变形。
新拓三维非接触式DIC高速测量系统用于不同载荷条件下岩石损害过程的图像处理、可视化和分析。
1、圆柱体岩石破坏过程分析岩石材料在压缩破坏过程中，新拓三维非接触式DIC高速测量系统测量分析其损伤应变场分布，压缩过程中其表面损伤应变较大的区域萌生出微裂纹，并且最终扩展成宏观主裂纹，其表面损伤应变较大的区域出现失稳，损伤应变场可用于分析岩石材料的损伤演化行为。
1）岩石压缩加载位移场三维区域XYZ方向合位移云图测量位置如上图所示，分析其表面点点之间距离变化，分析其受压时参数如下图：竖向点点距离长度曲线竖向点点距离相对变化曲线横向向点点距离长度曲线横向点点距离相对变化曲线通过数据分析发现，压缩时岩石样品竖向表面点点距离压缩量为最大0.55mm左右，横向向表面点点距离膨胀量为最大0.03mm左右，数据的丰富性、一致性以及精度均满足要求。
数字散斑相关法在变形测量中的应用_陈志新
第19卷 第7期2011年7月光学精密工程Optics and P recision EngineeringV ol.19 N o.7Jul.2011收稿日期:2010-10-08;修订日期:2010-11-29.基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o.50975219);苏州市应用基础研究计划(工业部分)资助项目(N o.SY G201014)文章编号 1004-924X(2011)07-1480-06数字散斑相关法在变形测量中的应用陈志新1,2,梁 晋1,郭 成1*(1.西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049;2.东华理工大学机电工程学院,江西南昌330013)摘要:为了克服传统的变形测量方法的局限性,实现整体变形和测量范围内各点在任一时刻具体位移的全面测量,以得到完整的变形数据,本文采用数字相关散斑法(DSCM )对变形进行了精确测量。
首先,通过与传统变形测量方法进行比较,归纳出DSCM 具有非接触、精度高、操作简单灵活、测量全面等优点。
然后,描述了散斑法的基本理论,建立了相关的数学模型,并根据相关理论开发了相应的测量分析软件X JT U DIC 。
利用该软件结合相应的硬件设备,对具体的拉伸变形过程进行了测量试验,并将结果与使用引伸计的传统测量方法进行了比较。
得到的结果显示两种测量方法的误差在 0.2%之内,验证了该方法及相应软件和硬件的可靠性及可行性,为变形的全面精确测量提供了一种有效的工具。
关 键 词:数字散斑相关法;变形测量;X JT U DIC中图分类号:T H 823;O436.1 文献标识码:A doi:10.3788/OP E.20111907.1480Application of digital speckle correlation methodto deformation measurementCH EN Zh-i x in 1,2,LIANG Jin 1,GU O Cheng1*(1.M echanical E ngineer College,X i an J iaotong Univer sity ,X i an 710049,China;2.Mechanical &E lectr ical E ngineering Dep ar tment,East China I nstitute of T echnolog y ,N anchang 330013,China)*Corr esp onding author ,E -mail :gch @mail.x j Abstract:T o o vercom e the limitations o f traditional deform ation measurem ent metho ds and co mplete the comprehensive m easurements of the gener al defor mation and the various point displacements w ith -in a measur em ent sco pe in any tim e,the Digital Speckle Cor relation Metho d(DSCM )w as used in accu -r ate deformation measurement.Firstly,by compar ison w ith traditional methods,it summarized the advantages of the method in no n -contact,high precision,simple and flex ible o peratio n,overall m eas -uring and so on.And then the principles o f the DSCM w ere elabo rated on the five aspects,the rele -v ant m athematical mo dels w er e established and the corr espo nding measurement and analysis softw are XJT UDIC w as developed.By using this softw are w ith the relev ant hardw are dev ices,a tensile de -form ation process w as tested and o btained r esults w ere compared w ith that o f traditional measurem ent method using an ex tensometer.Obtained results indicate that the erro r is w ithin 0.2%,w hich fullyvalidates that the m ethod and corr esponding software and hardw are ar e r eliability and feasibility and it pro vides an effective and reliable too l for the precise and co mpr ehensive deformation measurement. Key words:Dig ital Speckle Correlation M ethod(DSCM);defo rmatio n measurem ent;XJT IDIC1 引 言变形及应变测量的应用相当广泛,在力学研究中该项测量尤为重要。
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XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统三维、快速、高精度、非接触式三维全场变形和应变测量分析
系统组成
系统特点：
快速获得全场的三维坐标、位移、应变数据测量结果三维显示。
各种强大的分析功能非接触测量，适用于各种材料
快速、简单、高精度的系统标定
测量幅面可选：从几个微米到几十米的范围应变测量范围：从0.01%到1000%的范围
灵活易用的触发功能，丰富的外部软硬件接口
图像采集频率可选择：低速（0-20 fps), 中速（20-100 fps）高速（100-500 fps）超高速(500-50000 fps)
相机分辨率可选：100万像素，200万像素，500万像素，800万像素，1000万像素
系统软件可运行在Windows 32位和64位操作系统，支持多核多线程处理，计算速度更快
应用领域：
材料试验（杨氏模量、泊松比、苄缘牟问阅埽?BR>"零部件试验（测量位移、应变）
生物力学（骨骼、肌肉、血管等）
微观形貌、应变分析（微米级、纳米级）
断裂力学性能
有限元分析（FEA）验证
高速变形测量（动态测量、瞬态测量）
动态应变测量，如疲劳试验
成形极限曲线FLC测定
测量原理"
XJTUDIC 系统结合数字图像相关技术（DIC）与双目立体视觉技术，通过追踪物体表面的散斑图像，实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的测量，具有便携，速度
快，精度高，易操作等特点。
散斑追踪过程
操作方便 :
采用基于摄影测量技术的相机标定技术，针对不同幅面的测量范围，可以快速、方便地实现系统的高精度标定。
配备的升降架，使得测量系统的操作变得非常轻松。
各种不同类型的光源为不同环境下的测量提供良好的照明条件。
多功能的控制箱提供了各种A/D采集，D/A输出及相机触发功能。
软件界面友好:
(1) 同时支持二维及三维变形测量
(2) 灵活的相机标定，支持使用外部图像标定
(3) 提供灵活、方便的图像采集参数设置，满足不同情况下的图像采集需求
(4) 自由选取感兴趣的目标范围，提高处理效率。
自由设置散斑面片的大小及步长，满足用户对不同精度和分辨率
(5) 强大的应变计算功能，提供18种不同类型的变形、应变结果。
(6) 计算结果三维显示，灵活的三维显示控制
(7) 多种后处理功能，包括插值补洞，平滑等。
(8) 坐标转换功能
(9) 多种分析功能，包括截线、状态点及点对等。
(10) 曲线绘制功能
(11) 测量结果及分析结果输出成报表
(12) 测量结果、图片及曲线合成视频。