基于空间载波调制散斑干涉的低频振动测量技术

提出一种基于空间载波调制的散斑干涉测振技术,将散斑干涉测量技术、同态滤波图像处理技术和连续图像采集技术等结合在一起,对物体的微位移低频振动的振幅、周期、频率等参数进行测量,绘制相应的振动曲线,并开发了相应的数据处理系统.实验表明,该方法可实现全场非接触动态测量、精度较高,具有较好的实际应用前景.     

基于DIC技术的钢筋混凝土梁损伤识别

为研究钢筋混凝土梁基于数字图像相关技术(Digital Image Correlation, DIC)的损伤识别,设计了4组不同剪跨比的钢筋混凝土梁构件,并在构件表面采用人工制作散斑图;采用DIC技术测量梁全跨长的竖向位移,同时采用传统位移计和激光位移计测量梁跨中的竖向位移;采用格林函数、第一类Fredholm积分以及正则化数值解的数学算法,建立了梁构件在荷载作用下弯曲刚度分布的损伤识别方程.基于DIC技术测量的试验梁荷载-挠度位移曲线,识别了不同荷载下混凝土梁的刚度损伤情况.研究结果表明：DIC技术测量与传统位移测量得到的位移曲线基本一致,误差在可接受范围以内;建立的损伤识别方程对梁的刚度识别精度较高.     

散斑尺寸对数字图像相关方法检测表面裂纹的影响（英文）

数字图像相关(DIC)是一种用于无损检测的实验应力分析技术。DIC在裂纹检测中的准确性取决于多种因素，如散斑和像素的大小。本文将基于纳米粒子扩散形成的小尺寸散斑的散斑图案与传统的喷涂图案进行比较，以研究是否可以通过减小散斑和像素的大小来改进DIC裂纹检测。由于纳米颗粒尺寸较小，使用光学显微镜对其进行放大。首先，实验研究了扩散法裂纹检测。结果表明，当裂纹边缘具有250 nm开口时，可以很容易地检测到裂纹。随后，将扩散法与使用喷涂法制备图案的传统DIC在裂纹检测方面进行了比较。结果表明，通过减小散斑尺寸和仔细分析散斑图案，此DIC技术在检测小裂纹方面明显优于传统技术。此外，传统技术更适合检测大裂纹。     

数字图像相关方法最优散斑尺寸

综合分析了图像灰度噪声和亚像素插值误差这两种最主要的误差源对数字图像相关方法位移测量精度的影响,并在此基础上建立了计算数字图像相关方法的总测量误差数学模型.在综合考虑这两种误差的基础上具体分析了散斑尺寸对数字图像相关方法的位移测量精度的影响,运用理论分析和数值模拟得到了不同参数下的最优散斑尺寸.研究结果表明,对于一定的测量参数而言,存在一个散斑尺寸的最优区间,在这个区间内的散斑越多,数字图像相关方法的位移测量精度越高.     

基于小波多级分解的数字散斑相关搜索方法

为提高数字散斑相关方法(DSCM)的测量精度和计算速度,提出一种基于小波多级分解的数字散斑相关搜索方法。该方法利用二维离散正交小波技术对图像滤波去噪同时进行多级分解,从最低的一级开始进行相关搜索计算,然后逐级回溯。与传统的相关搜索方法相比,该方法可提高运算速度至少1个数量级并提高测量精度,有更强的适用性,可以对大位移、有噪声的图像进行数字相关位移场的处理。     

数字散斑相关法在压力容器变形测量上的应用

数字散斑相关法具有非接触、精度高、适用于工程现场等特点,成为实验力学中一种有效的光学测试手段。该文简要介绍了数字散斑相关法的基本原理、特点和应用范围,概述了在压力容器变形测量方面的应用现状,随着相关配套和辅助技术的发展,数字散斑干涉法在测量压力容器变形方面在宏观和微观方面展现了新的技术突破：改进光学系统与加载方式可测量大面积的变形场,与高分辨率设备结合可进行结构微小形变的检测,而全场高温变形测量技术的发展进一步拓展了其适用环境。     

古建筑彩绘梁整像素位移自适应搜索解算方法

通过在构件表面喷涂均匀散斑并拍摄变形前后的图片,采用数字图像相关法（DIC）可实现构件位移的非接触式测量. 针对古建筑木梁彩绘图案灰度不均,导致传统DIC在整像素位移解算时识别效果差、计算效率低的难题,提出修正的自适应十字模式搜索法（IARPS）进行整像素位移解算. 首先,预估第一个搜索点的搜索半径,在该半径内进行穷举搜索;然后引入自适应十字模式算法,通过小菱形搜索实现整像素位移的解算. 采用散斑图模拟位移及装饰有彩绘图案的木梁压弯实验,将IARPS与DIC中常用粗-细搜索算法进行对比,结果表明,IARPS方法能有效克服粗-细搜索算法局部计算不精确的缺陷,且IARPS的计算效率可提高71.6%,为将DIC应用于古建筑彩绘梁的非接触式位移测量提供了一种新的解算方法.     

高温条件下物体面内位移的非接触式检测

应用数字图像相关方法对高温条件下物体面内位移场进行快速、高精度测量.采用532 nm面阵激光作为照明光源配合532 nm窄带滤波与可调式衰减片组成的光学处理系统,很好地解决了高温情况下成像难题.介绍了人工散斑的制作方法,采用耐1000℃高温的高温墨作为散斑的制作原料,制作了可在1000℃高温情况下清晰的利于图像相关计算的散斑图.搭建了高温条件下物体面内位移的检测系统,分别做了常温下亮度不同的千分尺移动位移检测实验和喷灯对钢板持续局部加热到1000℃热变形场的测量实验.实验结果证明本系统具有抗干扰能力强、计算精度高以及便于实现的优点,可用于常温及高温条件下物体位移或变形场的测量.     

数字图像相关中的裂纹变形测量方法

为了解决传统数字图像相关法(DIC)对变形较大的裂纹边缘测量时出现的裂纹底色导致匹配相关性差、测量精度低的问题,提出一种引入高斯加权系数的裂纹边缘变形测量方法。该方法首先根据灰度梯度平方和比较算法自动调节匹配子区的高斯中心点位置;然后,通过恒定位移填充模拟试验确定高斯加权系数中高斯标准差的适用范围;最后,对传统DIC的相关系数进行高斯加权,得到新的相关系数。将所提方法与传统DIC方法和种子点方法分别应用于数字散斑模拟图像的刚体平移试验和Q235试件单向拉伸试验,测量开裂过程中图像的位移,结果表明:传统DIC测量方法不能得到完整的裂缝边缘区域的位移场,而所提方法能够准确测量出完整的裂缝区域的位移变化;传统DIC方法的测量精度仅为0.05像素,而所提方法的测量精度可达到0.01像素;所提方法在高斯标准差为1～6.5像素范围内具有最佳的匹配精度。     

数字散斑相关法测量连续位移的原理与实验

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用CCD记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.     

白光散斑的位移测量

介绍一种基于数字图像处理的白光散斑法的位移测量方法。该方法利用CCD摄像机录制试件在荷载 (或其他因素 )变位过程中的不同时刻或对应不同荷载状态所记录的白光散斑分布图像 ,再借助现有的数字图像处理及检索技术 ,检测出物体的荷载变位情况     

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。     

数字散斑相关方法的全场优化表述

从图像运动估计中的基本假设——灰度不变假设出发,用优化方法建立了基于整幅图像匹配的数字散斑相关方法(也称为数字图像相关方法)求解模型,即全场优化求解模型.从建立的全场求解模型出发可引申出常用的两类数字散斑相关方法的求解思路,即基于离散的子区匹配的数字散斑相关方法求解模型和基于有限元的数字散斑相关方法求解模型.从模型建立及求解分析中可知,位移表征模式是数字散斑相关方法求解模型的关键,不同的位移表征模式可构成不同的数字散斑相关方法求解方法.     

DSCM中摄像机光轴与物面不垂直引起的误差分析

该文研究了数字散斑相关方法(DSCM)中由于摄像机与被测物面不垂直而引起的误差。首先从成像原理上进行分析,得出当位移和偏差角度比较小时,误差分别与它们成线性关系。为验证这一结论,提出了引入摄像机成像模型的数字模拟散斑图像生成方法;采用数字散斑相关方法,对模拟散斑图像进行计算,计算的结果与理论分析的误差公式结果非常吻合。基于数字散斑相关测量灵敏度为0.01像素,要求不垂直度或被测平面的平面度应小于5,°这也是二维数字散斑可否用于曲面测量的判据。     

散斑照相法测量面内位移的数字显示

叙述了一种散斑照相法测量面内位移的数字显示方法,采用实时测量,用ＣＣＤ记录散斑图样,离散化的数据送入计算机,计算机的数字显示可产生较好的条纹图样和位移测量值,给出悬臂梁微小位移的实验结果,实验结果证实了这种方法的有效性。     

测量表面变形的新方法——激光散斑干涉计量法

简述了激光散斑的形成以及散斑干涉法。叙述了散斑干涉的二种记录方式和二种分析处理方法的原理。介绍了散斑干涉与全息干涉相结合测量三维位移时用一张底片直接获得分离的三个位移分量全场分布的二种方法;并把散斑干涉推广到非相干光照明,预料应用于测量大部件大变形会有广阔的前景。本文给出几个实验实例,并对应用和实验技术上的若干问题作了一些讨论。散斑干涉法与全息干涉法互相补充,是一种有力的工具。     

图像法水泥颗粒细度及圆形度在线测量研究

水泥颗粒粒度分布、比表面积及圆形度都是水泥加工工艺过程中的重要参数。为了实现对上述技术指标的实时监测,基于图像法研制了一套在线测量系统,并在水泥厂进行了在线测量,获得了水泥颗粒粒度分布等参数的测量结果。将系统测得的粒度分布和比表面积分别与激光粒度仪和勃氏比表面积测定仪的测量值进行对比,结果基本相符。此外,针对图像法测量下限的问题,利用Rosin-Rammler分布函数对原始测量结果进行了拟合修正,拓展了图像法的测量下限,使测量结果更符合实际情况,从而为工业生产提供实时的数据参考。     

一种对薄板焊接全场变形的图像测量方法

为解决焊接过程中由于高温高亮而使焊件变形难以测量的问题,采用改进的数字图像相关法和双目立体视觉对金属薄板焊接全场变形进行测量。对弱相关图像匹配的解决方法和数字图像相关的算法进行分析,并通过去噪和分段基准保证弱相关图像的正确匹配:首先,使用高斯平滑对原始图像进行去噪处理,消除焊接强光干扰;然后,采用分段建立基准的方法解决了焊点区域因散斑质量下降而出现的难以匹配的问题。对Newton-Raphson算法的二阶梯度矩阵进行简化,提高相关计算的速度。在测量实验中,首先对板料表面进行预处理与散斑制备,然后在氩弧堆焊(TIG)过程中利用高速相机拍摄板料焊接及冷却自由变形的全过程,最后计算所有图像中变形点的位移,获得板料特别是焊缝区的全场变形数据。研究结果表明:将此方法应用于焊接变形测量,能得到整个焊接过程中任意点的变形曲线,并且可在高温焊缝区获得准确的变形趋势。测量结果可用于分析影响焊接变形的因素,进而对焊接变形实施控制,也可用于检验焊接变形数值模拟方法的正确性。     

激光扫描三角法大型曲面测量中影响参数分析

介绍了基于光学三角理论的激光扫描大型曲面测量原理,详细分析了影响其测量精度的几个主要因素,即被测物体表面的光学性能、物面倾斜、光学系统畸变及散斑等对测量精度的影响,针对大范围测量时,光斑图像时占用多个像素及诸多因素造成的光斑图像强度分布不均,以致于很难读取真正光斑同何中心的问题,文中提出了基于Ｈｏｕｇｈ变换的光斑中心提取方法,实验表明了该方法对提高大型曲面测量精度的有效性。