数字图像相关法

摘要： 目的深入研究汽车尾灯装配变形,建立可以精确预测尾灯装配变形的有限元方案。方法通过数字图像相关法研究了尾灯紧固过程中钣金支架的变形情况,获得了支架上关键位置的变形规律。引入有限元仿真分析方法,建立了全工况有限元仿真分析模型,对尾灯装配的整个过程进行数值仿真。结果获得了装配后钣金变形量的预测值,通过对3类尾灯的装配过程进行仿真分析,对比实际测量的钣金支架变形数据,验证了该模型能够较为精确地预测尾灯装配中的变形误差。结论提出了尾灯装配定位基准与螺栓紧固点分离的解决方案,从设计上有效避免了新车型尾灯装配超差问题的产生。

摘要： 针对先进高强钢板存在的显著裂纹闭合现象导致裂纹闭合段难以检测问题,提出一种基于边缘检测和数字图像相关(DIC)技术相结合的疲劳裂纹长度高精度动态测量方法。使用两个相机分别拍摄疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹试件两面的裂纹和散斑图像,并对图像进行处理来测量裂纹长度,可检测到传统灰度边缘检测无法检测到的裂纹闭合段,从而提高测量精度。通过灰度边缘检测在裂纹图像中得到裂纹扩展路径,并对裂纹尖端进行初定位,结合模板匹配将裂纹路径坐标映射到散斑图像中,并在裂纹初尖端延伸段布置虚拟引伸计,利用DIC技术求得虚拟引伸计张开量。拟合引伸计张量- 位置曲线,分析曲线特征得到疲劳裂纹尖端亚像素精度横坐标,进而精确计算出裂纹长度。将边缘检测法、该方法、测量显微镜测量得到的结果进行对比,结果表明,该方法在测量精度上有显著优势,可有效检测出裂纹闭合段,测量精度可达8 μm。

摘要： 完成了7根预应力7075铝合金筋嵌入式补强混凝土梁试件的四点弯曲静载试验,应用非接触式数字图像相关法对混凝土加固梁的裂缝形成、分布、裂缝宽度和间距进行分析,研究了铝合金加固量、预应力以及预应力水平对嵌入式补强混凝土梁试件破坏模式和裂缝特性的影响。试验研究表明:铝合金筋嵌入式补强法可以显著提高混凝土梁的承载能力,施加预应力进一步增强加固梁的强度并延缓混凝土开裂和钢筋屈服;端部锚固有效避免了加固梁试件发生剥离破坏,提高高强铝合金强度利用率;施加预应力、增大加固量和提高预应力水平,均可以有效控制裂缝扩展,减小裂缝宽度和间距;根据中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010−2010)对嵌入式非预应力/预应力铝合金筋补强混凝土梁的裂缝宽度和分布进行了计算,理论计算值与试验结果吻合良好,结果表明:中国混凝土结构设计规范给出的正常使用状态下最大裂缝宽度计算方法能够较好地考虑预应力、加固筋数量以及预应力水平对最大裂缝宽度的影响,适用于嵌入式补强钢筋混凝土受弯构件的裂缝计算与分析。

摘要： 为了校正玻璃介质在高温变形测量中引起的测量误差,本文将玻璃介质作为相机标定模型的一部分,基于摄影测量技术和数字图像相关法,提出一种复杂环境下的双目相机标定方法,将其应用在高温变形测量中。首先,针对复杂环境下图像质量差引起的标定困难问题,采用带畸变校正的相机成像模型,通过捆绑调整的相机标定方法完成双目相机标定,提高了标定成功率和稳定性。其次,针对复杂环境下双目相机标定精度低的问题,分析镜头焦距、环境光干扰和玻璃与相机距离等因素对标定结果的影响,给出最佳标定参数,使得标定重投影误差由0.832个像素减少到0.132个像素。最后,采用有玻璃介质的测量环境,比较标定时有无玻璃两种情况下的测量误差,结果表明:本文方法能大幅减少测量误差。试验结果表明,该方法能够有效减少高温环境下玻璃介质导致的位移场测量误差,X,Y和Z轴位移场平均测量误差分别减少70.16%,76.51%和40.05%。本文方法能够实现复杂环境下相机高精度标定,标定稳定性好,是实现高温变形准确测量的有效途径。

摘要： 增材制造Ti合金的制件性能能否优于传统铸件、锻件的性能是研究人员关注的重点,亟需开展系统化的检测与评价方法研究。主要综述了增材制造Ti合金构件材料应变检测及相关成形性能基础理论研究中存在的不足和国内外研究现状,结合笔者的研究经历,围绕增材制造现阶段的研究热点,数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM)应变精度检测进行了概述,进而综述了DSCM应用于增材制造应变检测的可行性,提出了DSCM方法构建检测评价体系的关键科学问题和解决思路,论述了增材制造环境下DSCM方法应变检测及成形极限可视化的实验方案,分为数字散斑测量系统、应变测量方法及理论、应变比对及成形极限可视化实现机理。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。

摘要： 针对目前桥梁变形测量受到诸多制约因素影响的现状,基于数字图像相关方法(DIC技术),结合宁波市新江桥荷载试验,提出一种基于DIC技术的桥梁非接触变形测量方法。首先,利用传统的接触式位移传感器采集荷载试验下桥梁的位移数据;然后,利用GOM Correlate软件对荷载试验中的照片进行分析处理得到计算结果;最后,将实测数据与DIC计算结果进行比对,验证DIC模型的正确性,同时建立Midas Civil有限元模型来比较2种方法的差异。研究结果表明:DIC技术处理后得到的桥梁位移与传感器测得的实测值具有较高的一致性,进而验证了DIC技术在桥梁结构非接触变形测量中应用的可行性。

摘要： 采用三维数字图像相关方法(3D-DIC)对不同玄武岩纤维(BF)体积分数的玄武岩纤维-活性粉末混凝土(BF-RPC)进行单轴压缩破坏过程观测,分析破坏过程中BF-RPC裂纹扩展过程、损伤规律和破坏模式.结果表明:BF-RPC破坏过程可分为原生裂纹闭合、弹性变形、裂纹稳定扩展和裂纹加速扩展4个阶段;BF-RPC的损伤在扩容应变前较小且增长平缓,在扩容应变后迅速增长,在峰值破坏时随BF体积分数的增大而增大;BF体积分数影响BF-RPC的破坏模式,未掺入BF的活性粉末混凝土破坏模式为拉伸破坏,BF体积分数为0.5%和1.0%时,BF-RPC破坏模式均为拉剪破坏,BF体积分数为1.5%时,BF-RPC破坏模式为剪切破坏.

摘要： 对Q235B钢、45钢、T8钢进行室温准静态拉伸试验,基于三维数字图像相关(3D-DIC)法测定拉伸过程中颈缩处的应变和半径以及应变分布,并与力-位移传感器测试结果和ABAQUS有限元模拟结果进行对比。结果表明:3D-DIC法测试得到拉伸过程中3种碳钢的应变和颈缩处半径均呈先慢后快的变化趋势,与碳钢的拉伸变形行为相符,并且应变的变化规律与有限元模拟结果一致,平均相对误差小于2.35%;3D-DIC法与力-位移传感器测试得到的应变的平均相对误差为0.003%,说明3D-DIC法较准确。3D-DIC法测试得到的应变在x轴和y轴方向的分布与有限元模拟结果较吻合,但有限元模拟结果更精细,对于xy平面上的应变分布,这两种方法所得结果差异较大。

摘要： 为探究管道环焊缝断裂失效机理,测试了两种不同强度匹配的高铌X80环焊缝接头的组织和性能,并借助数字图像相关法(digital image correlation, DIC)观测了焊接接头在拉伸载荷下的应变行为.结果表明,低强匹配和高强匹配的高铌X80管道环焊接头均具有较好的冲击韧性,二者的夏比冲击吸收能量平均值相当,热影响区韧性离散主要是粗晶区组织不均匀性所致;高铌X80管线钢碳当量CEIIW较低,环焊缝接头热影响区存在一定程度软化.在轴向拉伸载荷下,无论是低强匹配还是高强匹配,应变集中最先出现在环焊缝的根焊和热影响区部位.随着拉伸载荷的增加,高强匹配环焊缝接头的应变集中逐渐从根焊和热影响区转移到母材,管道承受轴向载荷和变形的能力大于低强匹配环焊接头;而对于低强匹配,因在焊缝和热影响区产生塑性应变累积,即使具有较好的韧性,环焊接头也会发生断裂.

摘要： 针对数字图像相关法中亚像素匹配误差,提出一种适用于规则斑点图像的高斯滤波预处理方法来降低亚像素匹配误差,模拟了恒定、线性、二次和三次位移场,并采用不同标准差的高斯滤波器分别对图像进行处理。试验结果表明:在不同的位移场下,当采用标准差σ=0.75 px的高斯滤波器处理后,图像的亚像素匹配误差降低到最低,并且通过与随机散斑图像对比分析,证明该方法只适用于规则斑点图像,最后对焊接图像进行分析,验证了该方法的稳定性。

摘要： 本文将数字图像相关法与数字标记点相关法相结合,分析煤矿井下工作面回采过程相似模型实验中上覆岩层的变形破坏规律.利用数字图像相关法全场性和精度高的特点来分析上覆岩层破坏前的变形,由数字标记点相关法获得岩层垮落后的岩层的变形,为全面分析开挖过程中岩层的变形破坏规律提供数据.

摘要： 路径无关的数字图像相关法(PiDIC)使用基于快速傅立叶变换的互相关算法独立估算每一个观测点上的整像素位移,作为高精度反向复合高斯-牛顿算法的迭代初值,计算观测点的亚像素位移.该方法表现出优良的精度和抗噪性,用基于图形处理器(GPU)的并行计算对其进行加速,可在不损失精度的条件下大幅度的提升计算速度.

摘要： 数字图像相关法(DIC)作为非接触实验力学中全场位移和应变的测定方法,得到了广泛的接受和使用.本文中对含预制裂隙的花岗岩进行三点弯曲加载,之后在裂隙处虚拟地安装引伸计,用DIC方法分析采集到的图像,得到了断裂过程中各个阶段的位移场以及加载过程中裂缝张开量.

摘要： 三维数字图像相关法是一种高效的非接触式全场光学测量方法,可以用于船舶结构的应力和变形测量,在实际应用中发现系统标定和散斑图像质量是影响其测量精度的两个关键因素.本文从这两方面出发,首先系统地阐述了DIC系统的标定原理,明确了需要标定的相机内外参数,详细研究了标定板尺寸、视场大小、标定图像与标定精度的关系,提出了适合工程应用的合理标定方法;其次,针对图像噪声引起的随机误差,提出了试件表面高质量散斑制作方法;最后,通过船舶舱口角隅结构强度试验验证了本文所提方法的有效性和实用性,对提高DIC测试系统的精确度和可靠性具有重要的指导意义.

摘要： 传统的接触式测量方法已经很难满足日益发展的地面结构热强度试验对高温应变测量的需求.本文对比分析了几种非接触应变测量技术,最终选择数字图像相关法进行了高温应变测量原理性试验.利用数字图像相关法测量了1200°C高温环境下金属蜂窝板试验件的应变,试验结果表明非接触法测量高温应变是可行的.未来将在高温应变性能鉴定机上进行试验,检测数字图像相关法的高温应变测量精度并进一步分析非接触测量在结构热强度试验中的应用前景.

摘要： 成形极限曲线(FLC)是衡量板料成形性能的重要指标.本文论述了使用数字图像相关法对FLC成形极限曲线的测量,并对镁铝合金试件进行了实验.通过数字图像的相关计算获得试件在变形过程中每个状态的位移场,由位移场计算出最大主应变和最小主应变.针对板料临界断裂状态难以判断的问题,引入一种比较应变变化率的判断方法.在提取出板料临界断裂时的截线应变数据后,编写MATLAB程序快速计算并绘制出成形极限曲线.

摘要： 应力强度因子(SIF)是描述裂纹尖端受力情况最常用的断裂力学参量,本文采用数字图像相关法(DIC)对中心穿透裂纹铝合金试件进行光学测量,通过考虑裂尖塑性区并对裂纹尖端位置进行修正,提高了DIC方法测量SIF的精度.数字图像相关法可以用来对铝合金裂尖位移场进行定量观测，并可靠地计算其裂尖应力强度因子。然而计算精度依赖于对裂尖位置的准确判断，对大多数金属材料，裂尖小范围塑性区影响的修正不可忽视。

摘要： 本文对三轴试验中土样体积变化的测量方法进行了比较全面的介绍,将各种方法进行了分类总结.对于其中典型的方法简述了其基本原理、发展历史、优缺点等方面的内容.文中不仅介绍了发展比较成熟的方法,如:双室测量系统、各种应变传感器测量方法.还介绍了当前比较热门的非接触式测量方法,如:数字图像分析、摄影测量.最后,还介绍了几种能够借鉴使用的方法,如:数字图像相关、粒子图像测速法.这些方法各有其优势,对其有一个简要的了解,以期方便在进行具体研究时有恰当的选择.

摘要： 本文对三轴试验中土样体积变化的测量方法进行了比较全面的介绍,将各种方法进行了分类总结.对于其中典型的方法简述了其基本原理、发展历史、优缺点等方面的内容.文中不仅介绍了发展比较成熟的方法,如:双室测量系统、各种应变传感器测量方法.还介绍了当前比较热门的非接触式测量方法,如:数字图像分析、摄影测量.最后,还介绍了几种能够借鉴使用的方法,如:数字图像相关、粒子图像测速法.这些方法各有其优势,对其有一个简要的了解,以期方便在进行具体研究时有恰当的选择.

摘要： 本文对三轴试验中土样体积变化的测量方法进行了比较全面的介绍,将各种方法进行了分类总结.对于其中典型的方法简述了其基本原理、发展历史、优缺点等方面的内容.文中不仅介绍了发展比较成熟的方法,如:双室测量系统、各种应变传感器测量方法.还介绍了当前比较热门的非接触式测量方法,如:数字图像分析、摄影测量.最后,还介绍了几种能够借鉴使用的方法,如:数字图像相关、粒子图像测速法.这些方法各有其优势,对其有一个简要的了解,以期方便在进行具体研究时有恰当的选择.

摘要： 本发明属于光测力学领域，具体涉及一种基于二维数字图像相关法的试件质量检测方法，该方法包括：获取被测试件的散斑点，以试件中心点为坐标原点，建立空间坐标系；将试件表面的空间散斑点映射为平面散斑点；向被测试件施加轴向拉伸力，采集试件形变后的表面散斑图；将试件形变后的表面散斑图中的各个空间散斑点映射为平面散斑点；采用反向组合高斯牛顿算法对试件形变前的映射平面散斑点和试件形变后的映射平面散斑点进行处理，得到试件表面变形测量结果；本发明提出的空间坐标点向平面坐标点映射的方法，不仅保证原坐标系和新坐标系之间一一对应的映射关系，而且计算量小、编程易于实现。

摘要： 本发明提供了一种基于图像识别和数字图像相关法的视频引伸计及测量方法，包括夹持装置、标记点、观测系统以及计算机；所述标记点设置在夹持装置上；所述夹持装置能够夹持在被测试件上，且当夹持装置夹持在被测试件上时，标记点面向观测系统；所述观测系统连接计算机。本发明将图像自动识别和三维数字图像相关法结合起来，通过设计特殊的标记图案和夹持装置实现对试件标距段的标识，无需在试件表面制作标志点，避免了制作标记的繁琐过程和制作标记过程中损伤试件的可能性。

摘要： 本发明提供了一种基于FPGA的数字图像相关法的优化方法及实现结构，优化方法解决了传统数字图相关法在FPGA上实现效率低的问题，其步骤包括：确定兴趣区域内的兴趣点；确定计算路径；生成初值列表和结果列表；将兴趣点投入兴趣点计算流水线；以及并发的计算结果获取与更新初值列表和结果列表。实现结构包括初值列表高速缓存模块，结果列表高速缓存模块，外部存储器控制模块，兴趣点调度模块和兴趣点计算结果获取模块。本发明提高了数字图像相关法的计算并行度，进而提高了计算效率，同时降低了其实现成本；本发明为现有数字图像相关测量中存在的测量速度慢，测量系统庞大复杂等问题提供了一种有效的解决方案。

摘要： 本发明涉及材料性能测试领域，具体公开了一种基于数字图像相关法的穿孔性能测量方法、设备及介质，包括对待测样本进行穿孔测试，获取所述待测样本的穿孔测试数据和测试装置的测试参数；根据所述穿孔测试数据，计算获得所述冲击头的冲击高度‑时间曲线；根据所述穿孔测试数据、所述测试参数以及冲击高度‑时间曲线，获得所述待测样本穿孔性能的测量结果。本发明通过使用数字图像相关法测试技术，克服了传统穿孔性能测试技术对形变量测量的限制，减少了在高速测试时试验数据与实际读数不匹配的问题，拓展了穿孔测试试验的应用范围；通过自动计算待测样本穿孔性能的测量结果，对材料的冲击性能测试更加高效、便捷。

摘要： 本发明提供一种基于数字图像相关法的光畸变测量方法及测试系统，包括，设定模拟散斑图，获取散斑图像；根据散斑图像获取参考图像；根据散斑图像和待测件获取畸变图像；根据参考图像与畸变图像计算待测件的光学畸变场。本发明的有益效果是通过拍摄畸变前后的散斑图像，获得全场范围内的光学畸变场，采用数字图像相关方法计算光学畸变场，提高了光畸变测量的精度和稳定性，使光学性能的检测更具有操作性。

摘要： 本发明涉及一种透射焦线‑三维数字图像相关法同步实验系统及方法，包括第一摄影机，第二摄影机，第一闪光灯光源，第二闪光灯光源，第一电脑，第二电脑，激光光源，扩束镜，第一场凸透镜，第二凸透镜，第三摄影机，延迟信号控制器，落锤，冲击头，试件，加载架，信号线。该系统能够同时满足透射焦方法和三维数字图像相关法的同步测量和采集，并且两种方法能够互不干扰，优势互补和相互验证，能够测量切口试件断裂全过程时的应力强度因子，能够测量裂纹尖端的应力强度因子、裂纹起裂韧度，裂纹扩展速度和动态断裂韧度等力学参量，能够更加准确，科学的研究试件断裂行为分析。

摘要： 本发明公开了一种基于二维数字图像相关法的橡胶应变矫正方法和装置，所述方法在橡胶试件标距区的正表面划分出测量区，测量区两侧为矫正区；在矫正区通过润滑脂粘附薄片；薄片的硬度高于橡胶试件，且所述润滑脂选择为在拉伸过程中使得薄片可与橡胶试件表面产生相对滑动；在标距区的侧表面对应薄片的位置粘贴挡片；测量区和薄片上均制备有散斑图案；在拉伸实验过程中，记录橡胶试件在加载下的变形图像，利用数字图像相关法得到测量区、2个矫正区的应变数据，利用矫正区的应变数据对测量区的应变数据进行矫正。本发明可消除由于泊松效应以及热膨胀所引起的面外运动对橡胶应变测量的影响，提升应变测量精度，显著降低成本。

摘要： 本发明公布了一种基于数字图像相关法的真应力‑真应变曲线测试计算方法，包括步骤1，测量拉伸试样初始截面和初始标距长度，进行散斑制作；步骤2，将拉伸试样放在拉伸机上进行拉伸试验，并通过拍摄拉伸试验过程中试样的图像，实时追踪圆棒试样截面变化；步骤3，根据获得的图像追踪到试样在某一时刻t的最小截面位置，并确定该位置处的截面轮廓，通过采集最小截面轮廓多个点的坐标，拟合出拉伸时刻最小截面的轮廓曲线为椭圆，计算出拉伸时刻t对应的最小截面面积；步骤4，结合在当前时刻t的拉伸机外加载荷，计算得到在该时刻t的真实应力和真实应变，形成试样的真应力‑真应变曲线，能够真实反映试样出现颈缩以后的变形情况。

摘要： 本实用新型涉及一种数字图像相关法测量设备的存放运输装置，包括存放箱，所述存放箱包括箱体和箱盖，所述箱体的内部设置有箱体内衬海绵，所述箱盖的内部设置有箱盖内衬海绵，所述箱体内衬海绵的顶面分别开设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽，所述箱盖内衬海绵的顶面开设有若干不同尺寸的第四凹槽。本实用新型具备缓冲、隔振、保护的作用，设备各组件均可集中存放在箱体内固定位置，且各组件无需再次分解拆装，避免设备在频繁拆解组装时结构间相互磨损增加，使组件之间固定结构间隙不断增大，导致测量结果受到影响，且节省了常用的额外标定板组件存放箱，使得数字图像相关法测量设备组件都集中存放在同一存放箱并同时运输。

摘要： 本实用新型提供一种焦散线、光弹和数字图像相关法同步实验系统，包括白色光源1，滤波片2，可调的汇聚光光源32，第一凸透镜3，第二凸透镜4，第三凸透镜5，第一偏片6，第二偏振片7，第一1/4波片8，第二1/4波片9，分光镜10，第一高速相机11，第二高速相机12，落锤13，锤头14，试件台15，试件16，延迟控制器20，充电电容21，第一电脑17，第二电脑18，第三电脑19，第一信号线22，第二信号线23，第三信号线24，第四信号线25，第五信号线26，第一充电线27，第二充电线28，第六信号线29，第七信号线30，第八信号线31。该系统综合了焦散线、光弹和数字图像相关法三者的优点，通过对比分析得到的实验数据，大大增加了数据的可信度。