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基于双平面镜双相机组合测量全场变形的方法

光学学报 2023年第2期43卷 124-132页

作者：李桂华李涛孙卫庆龚启诚王晓宇张梅安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601

针对单相机难以用于全场变形测量以及多相机在全场变形测量中复杂性等问题,提出一种利用双平面镜辅助的双相机系统来实现全场变形测量的新方法。该方法基于相机标定的坐标变换方法,即通过双平面镜实现从真实相机坐标系到虚拟相机坐标系... 详细信息

针对单相机难以用于全场变形测量以及多相机在全场变形测量中复杂性等问题,提出一种利用双平面镜辅助的双相机系统来实现全场变形测量的新方法。该方法基于相机标定的坐标变换方法,即通过双平面镜实现从真实相机坐标系到虚拟相机坐标系之间的转换,进而实现从实物到虚像之间的转换。将该方法用于空心六角铝棒的热变形测量中,并与ANSYS软件的仿真结果进行比较,结果表明,该方法不但可以实现对被测件的三维重建,而且可以实现全场的变形测量,相对误差仅为0.51%,满足精度要求、效果良好。

关键词：测量双相机双平面镜相机标定全场变形

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数字图像相关用于测量风电叶片全场变形

仪器仪表学报 2018年第11期39卷 258-264页

作者：吴荣刘依周建民华东交通大学机电与车辆工程学院

为了解决传统数字图像相关方法(DIC)在测量旋转角度较大时的变形所产生的去相关问题,对DIC方法进行了改进,并将改进的方法应用到了旋转的风电叶片的变形测量。提出的方法是一种基于旋转子区的DIC方法。首先,利用特征点检测技术获得变形... 详细信息

为了解决传统数字图像相关方法(DIC)在测量旋转角度较大时的变形所产生的去相关问题,对DIC方法进行了改进,并将改进的方法应用到了旋转的风电叶片的变形测量。提出的方法是一种基于旋转子区的DIC方法。首先,利用特征点检测技术获得变形子区近似旋转角度;然后将变形子区旋转之后与参考子区进行整像素匹配;最后,提出了基于旋转子区的NR迭代算法,用以获得精确的亚像素匹配。模拟实验证明了该方法对于任意角度的旋转变形测量均有效,其平均相关系数高达0.99,实现了高质量的相关匹配。同时将提出的方法对5kW的小型风电叶片的变形进行了测量,获得了叶片全场的三维位移以及3个方向的运动轨迹。结果表明,该方法适用于测量风电叶片的全场变形,在大型风电叶片的在线变形测量中拥有巨大的潜能。

关键词：摄影测量数字图像相关方法全场变形风电叶片

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数字图像相关法测量金属薄板焊接的全场变形

光学精密工程 2012年第7期20卷 1636-1644页

作者：胡浩梁晋唐正宗卢岗西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形。首先,提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值。然后,介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变... 详细信息

提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形。首先,提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值。然后,介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变的求解算法。最后,借助于VC++6.0开发环境,研制了用于薄板焊接全场变形测量的实验系统。为验证本文方法在材料力学性能实验方面的可行性,利用标准材料试验机和自主研制的图像采集装置设计了钢试件的标准拉伸实验,并采用Q235板材件进行了焊接变形测量实验。实验表明:本文方法的应变测量精度为0.5%,与引伸计的测量结果基本相当;与传统的测量方法相比,提出的方法可以更全面、更直观地测量金属薄板在整个焊接过程中的三维位移场和应变场,并且测得的3个方向的位移变化曲线过渡自然、数据合理,是研究焊接变形规律的有效手段。

关键词：双目视觉图像相关法种子点匹配薄板焊接全场变形

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卫星天线在热真空试验中的全场变形测量技术

中国空间科学技术 1999年第4期19卷 60-66页

作者：赵旸伍小平李立强中国科学技术大学合肥230026 北京卫星环境工程研究所北京100029

为真实卫星天线在卫星地面实验站进行热变形测量的需求，利用卫星天线小模型，进行测试技术研究。用电子散斑干涉技术，在无特殊隔振的条件下，进行全场动态变形测量，获得了全场变形的信息。结果表明，该项技术完全有可能用于真... 详细信息

为真实卫星天线在卫星地面实验站进行热变形测量的需求，利用卫星天线小模型，进行测试技术研究。用电子散斑干涉技术，在无特殊隔振的条件下，进行全场动态变形测量，获得了全场变形的信息。结果表明，该项技术完全有可能用于真实卫星天线热变形实时测量。

关键词：卫星天线热变形动态测量全场变形

基于三维数字图像相关法的全场变形测量技术研究

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基于三维数字图像相关法的全场变形测量技术研究

作者：梁皓南京航空航天大学

学位级别：硕士

结构表面变形测量是分析材料力学参数、研究结构力学性能的直接手段。三维数字图像相关法在二维数字图像相关法的基础上,结合双目立体视觉原理,可以准确测量结构表面的全场变形。相比于接触式变形测量技术,该方法具有非接触、全场测量... 详细信息

结构表面变形测量是分析材料力学参数、研究结构力学性能的直接手段。三维数字图像相关法在二维数字图像相关法的基础上,结合双目立体视觉原理,可以准确测量结构表面的全场变形。相比于接触式变形测量技术,该方法具有非接触、全场测量等优势;相比于基于激光干涉的非接触式变形测量技术,该方法具有自然光照明、对实验环境要求较低、实验装置简单等优势。因此,三维数字图像相关法备受研究者关注,广泛应用于工程实验领域。为了提高三维数字图像相关法测量精度以及为应用性研究开展奠定基础,在深入理解三维数字图像相关法基础理论后,按照算法改进、软件设计、实验验证的研究思路,本文主要研究工作和成果包括:（1）针对相机标定环节中标定板特征点提取过程进行研究,实现了基于灰度重心法的圆心坐标提取算法,能够高精度、便捷地提取圆心特征在圆点标定板图像中的位置。通过平均重投影误差统计结果表明,新方法有利于改善相机标定精度。（2）提出了一种基于坐标映射的三维仿真散斑图生成算法,将系统测量误差与算法误差分离,可通过仿真分析方式进一步研究三维数字图像相关法误差传递过程。以圆柱件测量对象为例,相比于传统方法,本文所述方法虽然引入了亚像素灰度插值误差,但依然对应着更高的图像匹配精度与三维重建精度。（3）基于三维数字图像相关法基础理论,融合改进关键算法,设计开发了一款非接触全场变形测量软件,该软件可以通过实验中采集的标定图像序列与散斑图像序列,准确标定出两相机内部参数与相对位置参数,计算出结构表面变形过程中的三维位移场及应变场。（4）通过实验分析方式验证所编写软件的主要功能。采用随机抽样统计方法,分析了标定图像数量对标定结果稳定性的影响。以含缺口铝合金平板为测量对象,采用自编软件、商业软件VIC-3D与应变片三种方式,测量平板在静态加载情况下的表面变形,对比结果表明自编软件与商业软件的测量结果相近,为进一步的全场变形测量应用研究奠定了基础。

关键词：三维数字图像相关法全场变形相机标定三维仿真散斑图应变场计算

基于DIC技术的混凝土全场变形破坏试验研究

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价值工程 2021年第17期40卷 111-113页

作者：宋银豪李宗衡中建一局集团建设发展有限公司北京100102 中国矿业大学(北京) 北京100083

混凝土凭借其高强度、耐久性好、取材方便等众多优点使得其在工程结构中得到大量的应用与发展,而对混凝土的破坏失效机理的研究,如何更充分有效的利用混凝土是行业一直重点关注的领域。将混凝土看作是由粗骨料和水泥砂浆基质组成的两相... 详细信息

混凝土凭借其高强度、耐久性好、取材方便等众多优点使得其在工程结构中得到大量的应用与发展,而对混凝土的破坏失效机理的研究,如何更充分有效的利用混凝土是行业一直重点关注的领域。将混凝土看作是由粗骨料和水泥砂浆基质组成的两相复合材料,基于均匀化思想将骨料考虑成圆形,设计出二维平面模型混凝土试件,借助数字图像相关方法观察研究模型混凝土试件在单轴压缩作用下全场变形破坏过程。

关键词：混凝土单轴压缩数字图像相关全场变形

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二维多相机全场数字图像相关变形测量方法

光学学报 2016年第12期36卷 97-105页

作者：刘聪戴云彤戴美玲刘晓鹏朱程鹏邵新星何小元东南大学江苏省工程力学分析重点实验室江苏南京210096 中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100

从理论上推导了数字图像相关(DIC)方法中应变精度的影响因素,指出应变计算精度会随着窗口尺寸的变小而下降。为了提高图像有效分辨率,针对细长平面试件提出了一种二维多相机全场DIC方法。该方法根据特征点检测及匹配算法定位特征点对的... 详细信息

从理论上推导了数字图像相关(DIC)方法中应变精度的影响因素,指出应变计算精度会随着窗口尺寸的变小而下降。为了提高图像有效分辨率,针对细长平面试件提出了一种二维多相机全场DIC方法。该方法根据特征点检测及匹配算法定位特征点对的亚像素位置,通过DIC方法对特征点对进行高精度配准,利用发展的逐步优化单应矩阵方法求解图像变换关系,得到变形前后的无缝拼接图像。分别实施了纯平移和橡胶梁三点弯两组实验。在纯平移实验中,该方法计算得到的应变均值误差及均方根误差均在50με以内,验证了该方法的有效性;采用橡胶梁三点弯实验对比该方法与三维多相机全场DIC方法,并基于实验结果对该方法的优点与缺点进行了分析。

关键词：测量二维数字图像相关多相机全场变形图像拼接

基于三维激光扫描的锦屏地下实验室岩体变形破坏特征关键信息提取技术研究

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岩土力学 2017年第S1期38卷 488-495页

作者：许度冯夏庭李邵军吴世勇邱士利周扬一高要辉中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 雅砻江流域水电开发有限公司四川成都610051

针对施工期的中国锦屏地下实验室二期工程,利用三维激光扫描技术对各个实验室进行持续观测,得到开挖面原始点云数据,并通过一系列数据处理获取实验室轮廓变形、岩体结构及岩体破坏定量化表征信息。实践表明,利用CYCLONE软件处理原始点... 详细信息

针对施工期的中国锦屏地下实验室二期工程,利用三维激光扫描技术对各个实验室进行持续观测,得到开挖面原始点云数据,并通过一系列数据处理获取实验室轮廓变形、岩体结构及岩体破坏定量化表征信息。实践表明,利用CYCLONE软件处理原始点云数据,能够准确地获取实验室开挖后轮廓随时间的变化,精度满足工程要求,经现场围岩变形破坏特征证实数据处理结果符合实际规律;利用CYCLONE及基于结构面单位法向量的产状算法亦可准确快速地获取结构面产状,测量结果与传统方法结果相符。此外,利用CYCLONE、Geomagic Studio、3DMAX处理原始数据亦为统计实验室围岩破坏程度提供了简便高效的方法,获取的破坏区深度及体积与其他手段测量值基本一致。与点式监测技术相比,基于三维激光扫描的深埋硬岩隧洞监测与数据处理具备同时获取全场变形且快速、安全、高效的优势,对于研究深埋硬岩隧洞岩体力学行为是一种十分有效的技术手段。

关键词：锦屏深部地下实验室三维激光扫描现场监测全场变形岩体破坏

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金属薄膜屈服强度的鼓包法表征

材料科学与工程学报 2017年第4期35卷 622-625页

作者：姚春国王子菡龙士国陈龙邓方鑫湘潭大学材料科学与工程学院特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室湖南湘潭411105

本文采用鼓包法研究金属薄膜的屈服强度,对具有圆形自由窗口的镍薄膜一侧施加压力,薄膜受压变形的全场形貌用数字散斑相关法(DSCM)进行测量,并应用板壳理论分析小挠度变形下膜内应力分布情况。结果表明:圆形薄膜受压时首先从边缘开始屈... 详细信息

本文采用鼓包法研究金属薄膜的屈服强度,对具有圆形自由窗口的镍薄膜一侧施加压力,薄膜受压变形的全场形貌用数字散斑相关法(DSCM)进行测量,并应用板壳理论分析小挠度变形下膜内应力分布情况。结果表明:圆形薄膜受压时首先从边缘开始屈服,从压力-挠度曲线偏离线性关系的临界点得到金属镍膜的屈服强度为467MPa,这和单轴拉伸法测量所得到的屈服强度值吻合较好。

关键词：鼓包法镍薄膜屈服强度全场变形 DSCM 小挠度