應(yīng)用于材料試驗(yàn)機(jī)的位移場(chǎng)實(shí)時(shí)光測(cè)系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、材料試驗(yàn)機(jī)是一種重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，在材料特性研究中廣泛應(yīng)用，然而傳統(tǒng)材料試驗(yàn)機(jī)由于引伸計(jì)的限制，不能提供樣品在拉伸、壓縮或疲勞試驗(yàn)中表面的完整位移場(chǎng)分布，不能測(cè)量試樣的大變形。本文將光測(cè)力學(xué)與傳統(tǒng)的材料試驗(yàn)機(jī)相結(jié)合，利用光學(xué)測(cè)量方法非接觸、實(shí)時(shí)性以及提供全場(chǎng)信息的特點(diǎn)，建立了一套應(yīng)用于材料試驗(yàn)機(jī)的位移場(chǎng)實(shí)時(shí)光測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)試件的大變形在線測(cè)量和斷裂瞬間的觀測(cè)。該系統(tǒng)以Basler CCD相機(jī)作為圖像傳感器進(jìn)行圖像采集，用Camera

2、 Link數(shù)據(jù)線將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絅I PCIE采集卡中，通過labview并行處理技術(shù)和RAID0存儲(chǔ)方式，達(dá)到了120幀/秒的數(shù)據(jù)采集速度和每秒近240M的存儲(chǔ)速度。
　　本文實(shí)現(xiàn)了兩種位移場(chǎng)計(jì)算方法:自動(dòng)網(wǎng)格法和數(shù)字相關(guān)法。自動(dòng)網(wǎng)格法是通過網(wǎng)格點(diǎn)陣中每個(gè)點(diǎn)的中心位移改變來(lái)反映位移場(chǎng)變化，結(jié)合幾何中心法和灰度重心法的各自優(yōu)點(diǎn)，本文采用了一種新的網(wǎng)格點(diǎn)中心坐標(biāo)計(jì)算方法，平衡了計(jì)算速度和精度;在網(wǎng)格點(diǎn)陣的編碼方面，發(fā)展了一種

3、改進(jìn)的一維編碼排序方法，使得運(yùn)算速度更快，適應(yīng)性更強(qiáng)。數(shù)字相關(guān)法則不需要制作網(wǎng)格點(diǎn)陣，通過分析散斑的變化得到變形的信息。
　　高精度標(biāo)定板的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)的測(cè)量穩(wěn)定性為0.5um，消除畸變后系統(tǒng)測(cè)量誤差約為7um。隨后將該系統(tǒng)應(yīng)用在Instron、島津和MTS等材料試驗(yàn)機(jī)上，分別對(duì)鋁、橡膠和鐵等材料進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取試樣的平面位移場(chǎng)分布，實(shí)時(shí)圖像處理速度達(dá)到10幀/秒;同時(shí)該系統(tǒng)能夠進(jìn)行試件斷裂瞬間