铝合金激光焊接变形测量

摘要： 首先从激光焊接铝合金薄板的激光光谱入手,发现波长为600～650 nm激光的光强几乎不变,选择了合适的窄带宽滤光片,使得CCD相机采集的整个焊接过程图片光强均一,整个过程不受焊接过程中激光光强的影响.然后在最佳的焊接参数下焊接,用2台CCD相机在脉冲信号下同时进行图像采集,通过匹配计算分析得到板件在整个焊接过程中全场三维变形量、形貌和应变,能够实时地再现变形过程,得到任意时刻的三维上的焊接变形量以及该时刻的形貌及应变.     

FTP法测量矩形壳液耦合系统中的重力波

为了测量矩形弹性壳液耦合系统中的重力波的三维外形，实现大变形液体的非接触测量，使用激振器对矩形弹性壳液耦合系统在水平方向进行激振，得到大幅低频重力波、用幻灯机将光栅投影到重力波表面，光栅图像因为重力波的出现会发生变形、采用CCD摄像机和图像采集系统，分别采集到液体表面静止和出现重力波时的光栅图像，经过频域的滤波处理以后，计算得到重力波的三维形貌、结果表明，傅里叶变换莫尔法对实现大变形液体三维形貌的非接触测量非常有效，它提供了一种研究壳液耦合问题的新方法。     

高温物体成像时彩色CCD相机的自动调光方法

针对温度变化大的高温物体在CCD相机上成像时图像会发白或发黑,导致图像中物体特征被弱化这一问题,提出一种基于灰度均值的彩色CCD相机自动调光方法.文中首先阐述了CCD相机成像时物体热辐射对图像灰度的影响;然后分析了彩色CCD相机采集的850～1200℃高温物体图像的特点,建立了RGB基色图像灰度均值与积分时间的关系;最后提出一种自动调光方法,该方法通过采集一帧预测图像来计算物体所在的温度区间和最佳积分时间,根据最佳积分时间采集彩色图像,按照温度区间提取彩色图像对应的基色灰度图,并将其作为后续处理图像.实验结果表明,该调光方法对温度变化具有很好的鲁棒性,基于此方法的彩色CCD相机能采集到具有稳定灰度值的高温物体图像,有利于高温物体的几何测量和表面缺陷检测.     

基于光密度的低压喷油器喷雾形态分布特征检测方法

人工称重方法在检测低压喷油器喷雾形态分布时存在的精度低,操作复杂等问题.设计了一种基于光密度法的检测方法.该方法采用高精度的CCD相机与高密度集油盘配合采集油雾分布图像,提取目标区域的灰度值,利用灰度与集油液位高度之间的关系,获取喷油器喷雾分布的三维形态图.试验表明,该方法能够快速准确测量喷油器的喷雾分布特性.     

改进的复合光栅投影快速三维测量方法

提出一种新相移算法下的复合光栅投影三维测量方法.利用逆推法建立投影光栅模型,对投影仪投出的光栅进行预校正,保证投到参考面的条纹为标准的正弦分布.测量过程由具有相移的复合光栅到待测物体表面,CCD相机采集变形条纹图,将采集到的图像分离成3帧单色图,再由相位算法提取相位,通过高度映射公式恢复待测物体的三维面形.该方法有较好的抗噪性能,为动态在线测量奠定了基础.计算机仿真实验验证了该方法的可行性.     

多相机数字图像相关在变形灌浆套筒单向拉伸试验中的应用

为研究钢筋套筒灌浆连接的受力性能,建立了适用于大曲率复杂曲面变形测量的多相机数字图像相关系统,并利用此系统对一种变形灌浆套筒进行了单向拉伸试验,跟踪测量了套筒表面的全场变形信息.结果表明:多相机数字图像相关系统能够完整重建灌浆套筒的三维形貌,并获得套筒表面任意位置的变形状态,包括传统应变片方法难以测量的套筒变形段凹槽处变形;将套筒表面应变分布规律与应变片测试结果和有限元分析结果进行对比,证实了多相机数字图像相关系统的可靠性.多相机数字图像相关为研究灌浆套筒的连接性能提供了直观且全面的新试验手段,也为大曲率复杂曲面的三维形貌与变形测量提供了有效的测试方法.     

小视场下基于可移动3D-DIC的全场应变测量方法

由于试件工作环境空间有限，全场应变分析面临着相机光轴和试件表面不垂直和不同区域图像拼接获得的全景图像中存在拼接缝的问题。基于此，提出了基于可移动三维数字图像相关法(3D-digital image correlation,3D-DIC)全场应变测量方法，用于高分辨率形变和应变测量。该方法将双目相机安装在稳定的滑动台结构上，通过控制相机采集叶片不同位置图像，重建试件表面完整图像。提出基于散斑点匹配融合算法，将不同区域图像拼接为叶片全景图像。静态误差分析试验和均匀应变场分析试验被设计验证该方法的有效性。试验结果表明，该方法的横向和轴向应变误差分别为0.98%和1.03%，表明应变分析中具有较高的精度。该方法有效地实现了小视场环境下样本的全场应变测量。     

张氏标定法在双目视觉脉搏测量系统中的应用

针对双目视觉脉搏信息测量系统中相机微距工作、公共视场小、成像范围有限的特点,研究相机标定的原理和方法,实现双目视觉系统的标定.采用微型黑白棋盘格高精度标定板,在自制背光源辅助下,双目视觉脉搏信息测量系统中的左右相机同步采集高质量标定图像,基于张正友标定方法,对系统进行标定,标定结果精度较高.基于该标定方法的脉搏幅度测量结果的标准偏差控制在0.040 0以下,结果稳定可靠,故该标定方法可用于脉搏信息测量系统的标定,为后续脉搏幅度的精确提取及脉搏形态三维重构打下良好的基础.     

高速CCD相机图像卡接口电路的设计

针对多通道CCD相机,提出了一种图像数据实时采集和图像显示的方法,CCD的数据采集和图像显示由图像卡完成.CCD相机与图像卡的数据传输的硬件接口按标准RS-422串行接口设计,这种差分方式传递信号方法能有效抑制共模信号,提高数据在传输中抗噪声能力.利用高速硬盘解决了大容量、高速度、多通道的图像数据的实时采集和存储问题,通过多线程处理来从软件上弥补硬盘读写速度不足的缺陷.将采集到的CCD相机数据转换成标准BMP文件来显示图像.     

基于IEEE1394接口的汽车U形纵梁三维图像采集系统设计

介绍了基于IEEE1394接口的汽车U形纵梁三维图像采集系统,说明了系统的基本结构和原理,并给出了具体的实现方案。汽车U形纵梁的三个面图像分别由三个独立的CCD摄像头采集,通过1394接口送入计算机中,实现了三维图像的采集。并针对汽车纵梁面积比摄像机视场大很多的特点,设计了运动模块带动摄像头分段采集纵梁图像。     

三轴试样变形数字图像测量误差和精度分析

计算机数字图像识别技术为三轴试验土样变形测量提供了一种简单并且有效的测量方法,它不仅可以克服常规测试方法存在的诸多缺陷,而且具有相对较高的测试精度,比较详细地分析了土样变形数字图像测量系统的各种可能误差源,讨论了各种误差的影响并提出相应的消除和减少误差的办法,实际测试检定表明,数字图像测量系统在三轴试样变形测量中的应变测量精度为10^-4,高于常规测量方法的测定精度,能够满足土样变形高精度测量的要求。     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

基于图像检索技术的受载煤样裂隙演化规律

在煤岩试样破坏过程中进行CT扫描测试,可实现煤岩试样内部裂隙结构可视化表征,但是在加载过程中,因试样位移变形,会引起扫描层定位不准确,进而影响试验结果。为了解决这一问题,笔者利用图像相似性检索技术,检索出受载试样在不同应力水平下的最相似的CT图像,从而更加准确的描述受载煤样裂隙演化规律。研究结果表明：(1) 在三轴压缩破坏过程中,试样应力应变曲线分为5个明显的阶段,即初始压密阶段、线弹性变形阶段、塑性屈服阶段、峰值破坏阶段以及残余变形阶段。(2) 基于感知哈希算法的图像检索技术能够准确识别并定位不同应力阶段相似度最高的CT图像,且CT图像相似度随着轴向荷载不断增大而逐渐降低。(3) 在整个三轴加载过程中,CT图像的相似度绝对差均值表现出两个明显的变化阶段：缓慢增加阶段和快速增加阶段。(4) 分形维数可以定量描述裂隙演化,受载样品破坏过程中分形维数主要经历了缓慢减小,缓慢增大,快速增大三个阶段。     

亚共晶白口铸铁热塑性变形的试验研究

本文采用高温压缩，高温扭转试验方法，研究了亚共晶白口铸铁的高温塑性变形能力：测定了温度与极限变形率以及温度与变形抗力的关系曲线，对热塑性变形后的组织进行了观察与分析。结果表明：亚共晶白口铸铁在８５０～１０００℃具有良好的塑性变形能力，热塑性变形后碳化物由网状变成断网状，孤立块状，从而可使亚共晶白口铸铁的韧性得到提高。     

一种自动跟踪土微观变形的试验方法

土微观结构的变形性能对工程力学性质起着非常重要的作用.计算机视觉数字化技术的发展,为岩土领域土微观结构变形分析提供了一种新的研究方法.为了研究土颗粒在动载条件下的运动特性,利用计算机自动跟踪技术对土的微观变形进行了动态测量.将圆柱形土样对称地分成两部分,取其中一部分放于有一面是透明玻璃的半圆柱形加压舱内,通过玻璃窗口,自动控制台上的长距离,远心显微镜头不仅可以拍摄到土颗粒变形的全过程,同时利用变模板方法通过实时序列图像分析就可以跟踪到移动的土颗粒.试验证明该技术能够成功跟踪土颗粒并能十分方便地得到土微观结构的变形参数.     

锰白口铸铁激冷组织的试验研究

为开发磨球成形新工艺—水平连铸白口铸铁棒材斜轧成球的工艺,本文在激冷条件下探讨了合金元素,变质处理对锰白口铸铁组织和性能的影响,在试验的基础上提出了适合水平连续铸造及热塑性变形的合理的成分范围。     

塑性变形中摩擦和润滑的试验研究与机理探讨

本文基于对铝材进行各种条件下的压缩试验,用数学解析方法,把表面曲线视作时间序列的随机函数,借助于计算机数据处理技术来分析研究塑性变形表面的形态。通过实际测试获得了大量数据,有助于对变形表面建立物理模型和进行定量化的理论研究。试验中得到了载荷、变形度和摩擦力相互问的确切关系。文章客观地从摩擦学角度阐明了塑性变形表面的摩擦机理。     

在土工测试中共振柱的应用

本文通过多种土类的共振柱试验实测剪切模量,建立与振动三轴试验的液化剪应力、静三轴试验的非线性变形参数、膨胀土的含水量等相互关系。检验了用共振柱试验确定液化剪应力的可靠性,用共振柱试验来确定静三轴非线性变形参数值是可行的,提出了用现场波速法试验结果确定土体膨胀性大小。     

不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析

为解决软弱土地基深水板桩码头的技术难题,采用不同水泥掺入比的满堂式加固法和水泥搅拌桩加固法对软弱土地基进行处理,并与传统单锚板桩结构进行组合,研究组合式板桩码头结构的受力变形状况。结果表明:不同水泥掺入比满堂式加固软弱土地基主要通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力;随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小。采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土共同协调了结构与土的受力状况,且通过限制前墙位移降低了锚杆的内力,减小了前墙内力。     

基于车载三维激光扫描结果的桥面变形分析

车载三维激光扫描技术能够直接对目标结构表面进行三维量测,并采用三维阵列点云的方式来生成结构物表面的三维形态和记录点位坐标,打破了传统的桥梁变形监测方法仅有数个独立点的局限性,扩大了桥面变形监测范围,提高了结构物的观测精度,并能快速、完整的进行量测。本文将车载三维激光扫描技术引入到桥梁变形监测中,基于全长331.2m的预应力混凝土连续-刚构桥为背景,采用三维激光扫描技术对其温度变形进行探索。在监测环境温差20℃范围内,对其进行多次桥面几何形态数据采集,并对采集的数据进行处理。对基于车载三维激光扫描点云数据的NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)曲面提出了一种新的变形测量方法,得到整个桥面的变形测量结果,再与采用有限元分析软件MIDAS CIVIL建模得到的各温差下理论变形数据进行对比,发现基于NURBS曲面的分析处理方法获得的变形测量值具有良好的精度和可靠性,并能够获取桥梁点-线-面的整体变形监测结果,与单点变形监测相比,弥补了其缺乏线性变形及整体变形特征的不足,有较好的工程应用前景。