基于数字散斑图像的应变测试技术

1

作者 李盘文 《电子测量技术》 北大核心 2025年第11期187-193,共7页

传统接触式应变片在航空结构测试等场景中存在易引入干扰、无法实现全场测量等局限性。为克服这些挑战,本文研究并实现了一种基于数字散斑图像技术的非接触、全场应变测量方法。采用双目立体视觉系统,对表面制备了随机散斑图案的等强度... 传统接触式应变片在航空结构测试等场景中存在易引入干扰、无法实现全场测量等局限性。为克服这些挑战,本文研究并实现了一种基于数字散斑图像技术的非接触、全场应变测量方法。采用双目立体视觉系统,对表面制备了随机散斑图案的等强度梁试件,在-20 N~+20 N的载荷下采集图像。通过数字图像算法计算试件表面的位移场,进而获得指定区域的平均轴向应变。将数字散斑图像测量结果与粘贴在同一试件相同区域的电阻式应变片测量系统(全桥配置)的测量结果及理论计算应变值进行了系统性对比分析。结果表明:在±176με范围内,数字散斑图像测量系统的平均测量误差相比与应变片测量系统降低了5.3%;此外,通过对测量数据进行线性拟合分析,数字散斑图像测量系统在灵敏度和零点稳定性方面均展现出一定优势,其应变随载荷变化的曲线更接近线性关系且无零点偏移。 展开更多

关键词 数字散斑图像 应变测量 应变片 非接触测量 双目立体视觉

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基于双目立体视觉与数字散斑图像相关的全场振动测量 被引量：13

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作者 陈忠 陈教豆 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期121-126,共6页

研究了基于三维数字散斑图像相关方法(3D-DSCM)的三维全场振动测量相关问题。该方法通过双目高速摄像机连续采集散斑动态变形图像,结合数字散斑相关方法对目标点进行相关匹配,可得到随时间变化的物体离面振动位移信息。通过正弦激励稳... 研究了基于三维数字散斑图像相关方法(3D-DSCM)的三维全场振动测量相关问题。该方法通过双目高速摄像机连续采集散斑动态变形图像,结合数字散斑相关方法对目标点进行相关匹配,可得到随时间变化的物体离面振动位移信息。通过正弦激励稳态响应的比对实验、各参数(相关函数、子区大小、形函数)选择对测量结果的影响的实验研究。研究结果表明50 Hz稳态激励下的所测振动幅值相对误差小于3.5%、幅频曲线相关系数高于98%;相关函数、子区大小、形函数的选择都对计算的精度具有很大的影响。 展开更多

关键词 数字散斑图像相关方法 全场振动 相关函数 子区大小 形函数

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融合多层平截的数字散斑图像整像素极值位移法

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作者 张彩宏 潘广贞 +1 位作者 杨剑 刘婷 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第5期1430-1434,1443,共6页

针对数字散斑图像的极值位移测量法存在的极值点对误匹配问题,提出一种改进的整像素极值位移法。首先通过极值法查找移动前后散斑图的极值点,构造极值矩阵,生成三维显示图;然后利用多个指定灰度平面平截三维显示图,得到平截点;最后分析... 针对数字散斑图像的极值位移测量法存在的极值点对误匹配问题,提出一种改进的整像素极值位移法。首先通过极值法查找移动前后散斑图的极值点,构造极值矩阵,生成三维显示图;然后利用多个指定灰度平面平截三维显示图,得到平截点;最后分析平截点构成的相对位移矩阵,计算物体位移。在无噪声和有噪声的条件下进行仿真实验,实验结果都证明,改进算法在保证位移测量精度准确的条件下,极值点对误匹配数减少,运算效率提高103倍。将该算法应用到激光鼠标定位中,移动位移分辨力可达1μm,移动方向的角度误差不超过2.72°。结论证明,融合多层平截的激光散斑图像极值位移法是一种快速、高效、实用的改进算法。 展开更多

关键词 数字散斑图像 极值位移测量法 多层平截 极值点 平截点

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基于数字散斑的轮轨垂向载荷识别方法研究 被引量：1

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作者 陈晶伟 姜曼 杨岳 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期851-859,共9页

快捷有效地进行轮轨垂向载荷检测对保障轨道车辆的服役可靠性与运行安全具有重要意义。现有轮轨载荷检测方法尽管能实现轮轨垂向载荷的有效检测,但其测量精度受传感器布设方案、系统标定的限制,仅能实现定点检测。因此,引入数字散斑图... 快捷有效地进行轮轨垂向载荷检测对保障轨道车辆的服役可靠性与运行安全具有重要意义。现有轮轨载荷检测方法尽管能实现轮轨垂向载荷的有效检测,但其测量精度受传感器布设方案、系统标定的限制,仅能实现定点检测。因此,引入数字散斑图像相关技术,为轮轨垂向载荷的快速、非定点检测提供新的技术方案。为了实现钢轨轨侧应力场的非接触、快速测量,通过左右相机同步采集垂向载荷作用下的钢轨散斑图像序列,并通过图像相关理论模型进行变形前后子区像素点的匹配和应力场计算。为了利用数字散斑检测获得的钢轨轨侧应力分布进行轮轨垂向载荷的识别,提出一种基于极限学习机(ELM)的轮轨垂向载荷识别方法。该方法采用Workbench有限元软件建立钢轨的数值模型,通过数值模拟结果选取应力变化相对敏感的区域作为轮轨垂向载荷检测的兴趣域,基于应力场数据集和对应的载荷数据集设计ELM网络参数,进而实现轮轨垂向载荷的自动识别。为了验证提出的轮轨垂向载荷识别模型的有效性,搭建基于XT-DIC的轮轨垂向载荷数字散斑检测实验平台。实验结果表明,用Y和Z方向模应力输入的方式构建的ELM模型有着最佳的识别性能,其垂向载荷预测误差仅有5.357%。研究结果为轮轨垂向载荷的非定点快速检测提供了新的可靠途径。 展开更多

关键词 轮轨载荷 数字散斑图像 钢轨应力 ELM

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数字图像散斑技术的玄武岩纤维沥青混合料长期抗裂性能分析 被引量：9

5

作者 肖鹏 裴昭辉 +3 位作者 吴帮伟 康爱红 寇长江 吴星 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第1期60-67,M0006,共9页

针对传统的测试方法难以对纤维沥青混合料长期抗裂性能评价的问题,将两种类型纤维(木质素纤维和玄武岩纤维)干法掺入SMA-13沥青混合料中,制备不同老化程度的纤维增强沥青混合料试件。通过半圆弯拉试验对纤维沥青混合料的抗裂性能进行测... 针对传统的测试方法难以对纤维沥青混合料长期抗裂性能评价的问题,将两种类型纤维(木质素纤维和玄武岩纤维)干法掺入SMA-13沥青混合料中,制备不同老化程度的纤维增强沥青混合料试件。通过半圆弯拉试验对纤维沥青混合料的抗裂性能进行测试,同时采用数字图像散斑技术分别计算实时裂纹扩展长度和平均裂纹扩展速率参数,评价纤维类型对沥青混合料抗裂性能的影响。通过扫描电子显微镜试验分析纤维在混合料中的强化机制。研究结果表明:不同老化程度下,玄武岩纤维沥青混合料的抗裂性能优于木质素纤维沥青混合料;玄武岩纤维加入混合料中可以显著减缓裂纹扩展速率,延长了试件断裂时间;玄武岩纤维在混合料中形成固定的三维网状结构,有助于混合料的强化。在未老化、短期老化和长期老化阶段,BFSMA-13的V值分别为LFSMA-13的V值的53.53%、48.35%和53.94%。同时,V值与FI指数的相关性较好,两者的线性相关系数R达到了0.9。 展开更多

关键词 沥青混合料 长期抗裂性能 数字图像散斑技术 玄武岩纤维 半圆弯拉试验

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数字图像散斑相关技术的蚁群优化方法 被引量：2

6

作者 蒋志年 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期527-531,共5页

基于蚁群优化方法提出新的数字图像散斑相关算法。该方法模仿了真实蚂蚁从其巢到食物找到最短路径的方式,通过对蚁群优化方法改进,减少迭代次数并改善解的质量。将新的数字图像散斑相关算法应用到计算机模拟的散斑图像和实验获得的散斑... 基于蚁群优化方法提出新的数字图像散斑相关算法。该方法模仿了真实蚂蚁从其巢到食物找到最短路径的方式,通过对蚁群优化方法改进,减少迭代次数并改善解的质量。将新的数字图像散斑相关算法应用到计算机模拟的散斑图像和实验获得的散斑图像中,并与广泛使用的Newton-Raphson算法进行了比较。实验结果展示了新算法的精度、可行性和有效性。当数量级为0.01像素,误差离散均方根小于0.002像素。 展开更多

关键词 全局优化算法 数字图像/散斑相关法 蚁群优化算法.

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数字散斑相关在指接集成材力学性能测试中的应用 被引量：1

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作者 刘美华 李鸿琦 +2 位作者 王静 孟毅 崔小鹏 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期144-147,共4页

以Visual C++.NET为开发工具,将面向对象编程技术引入到数字散斑相关方法中,对所开发的程序通过计算机模拟和实验两个方面进行了有效性的验证。应用开发的程序计算斜接头指接集成材受拉伸作用时的变形规律,结果表明:被测试件在受到拉伸... 以Visual C++.NET为开发工具,将面向对象编程技术引入到数字散斑相关方法中,对所开发的程序通过计算机模拟和实验两个方面进行了有效性的验证。应用开发的程序计算斜接头指接集成材受拉伸作用时的变形规律,结果表明:被测试件在受到拉伸作用时,同一表面两边的位移量大于中间部位的位移量;对于一个完整的齿面,齿顶的变形较根部的变形大,而且顺木材纹理方向与垂直木材纹理方向呈现出不同的变形规律。散斑相关计算木材生长方向的泊松比μLT为0.1～0.3。 展开更多

关键词 数字散斑图像相关 面向对象编程技术 指接木材 力学性能 无损检测

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连续全场数字图像相关的反向组合高斯-牛顿算法 被引量：1

8

作者 卢宇 陈果 +1 位作者 申远 陈晓婷 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期515-521,共7页

反向组合高斯-牛顿算法提高了数字图像相关的计算效率,但是此算法的应用局限于两幅图像之间的配准。在不牺牲配准精度的前提下,提出了一种基于双立方插值系数缓存表和海森矩阵缓存表的反向组合高斯-牛顿算法算法,从而加速了连续全场数... 反向组合高斯-牛顿算法提高了数字图像相关的计算效率,但是此算法的应用局限于两幅图像之间的配准。在不牺牲配准精度的前提下,提出了一种基于双立方插值系数缓存表和海森矩阵缓存表的反向组合高斯-牛顿算法算法,从而加速了连续全场数字图像相关计算效率。实验结果表明,使用3种不同尺寸子区域的人工模拟散斑图像配准时,本算法的计算效率提高了11.35%、14.95%和18.93%。当使用CCD采集的真实散斑图像时,计算效率提高了18.20%。所提出的算法对人工散斑和真实散斑图像显示出良好的效率性能。 展开更多

关键词 数字图像相关 反向组合高斯-牛顿算法 连续散斑图像数字相关算法 计算效率

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竖向孔洞对木柱受压承载性能的影响研究 被引量：1

9

作者 钟慧娴 陈勇平 钟永 《木材科学与技术》 北大核心 2024年第6期39-46,68,共9页

带孔洞木柱受压承载性能是古建筑木结构的研究重点之一。以古建筑常用树种落叶松(Larix sp.)木材为试验材料,采用人工开孔方法来模拟木柱内部孔洞缺陷,基于数字散斑图像(digital speckle image correlation,DIC)和力学试验机联用技术,... 带孔洞木柱受压承载性能是古建筑木结构的研究重点之一。以古建筑常用树种落叶松(Larix sp.)木材为试验材料,采用人工开孔方法来模拟木柱内部孔洞缺陷,基于数字散斑图像(digital speckle image correlation,DIC)和力学试验机联用技术,研究竖向孔洞对木柱受压承载性能的影响,结合宏观和微观力学性能来揭示带竖向孔洞缺陷木柱的受压破坏机制。结果表明:在本试验条件下,竖向孔洞横截面面积对木柱极限荷载的影响大于孔洞长度的影响;带竖向孔洞木柱受压破坏模式主要表现为褶皱破坏,随着位移的增加,出现木材横纹撕裂和斜角度剪切破坏;木材纤维褶皱破坏和斜角度剪切破坏主要是木材管胞细胞壁屈曲导致,而木材横纹撕裂破坏主要沿木材管胞顺纹方向延展且断面呈不规则锯齿状;应变场分布图显示表明木柱孔洞端部位置的竖向应力、横纹应力和剪切应力均存在显著应力集中,验证了数字散斑方法预测古建筑木构件损伤位置的有效性。通过竖向孔洞对木柱受压承载性能的影响研究,可为古建筑木结构保护修缮提供参考依据。 展开更多

关键词 带孔洞木柱 受压承载性能 数字散斑图像(DIC) 竖向孔洞 极限荷载 破坏模式 应变场

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刀具侵入作用下节理岩体位移及应变场演化特征试验研究 被引量：3

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作者 邹飞 龙万学 李亮 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第5期98-104,共7页

为了研究在全断面岩石隧道掘进机(TBM)作用下节理岩体的变形破坏特征,采用DSCM方法,通过对加载过程中试件表面数字散斑图像进行计算分析,获得刀具侵入作用下临界状态不同节理参数(倾角和间距)试件表面的位移场以及应变场分布特征。研究... 为了研究在全断面岩石隧道掘进机(TBM)作用下节理岩体的变形破坏特征,采用DSCM方法,通过对加载过程中试件表面数字散斑图像进行计算分析,获得刀具侵入作用下临界状态不同节理参数(倾角和间距)试件表面的位移场以及应变场分布特征。研究结果表明:节理参数的不同对试件表面位移场和应变场分布有着明显的影响,节理的空间位置控制着试件表面变形局部化特征,进而影响裂纹的扩展模式。试件达到临界破坏状态时,其应变场的分布特征能够很好地反映损伤局部化的特点。 展开更多

关键词 隧道掘进机 节理参数 数字散斑图像 演化特征

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基于DIC技术的选区激光熔化Inconel 625拉伸性能及各向异性的研究

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作者 杨来侠 杜康 +2 位作者 徐超 高伟 李素丽 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期761-768,共8页

选区激光熔化(SLM)Inconel 625成型件各向异性缺乏相关研究与评估,为研究其在不同打印角度下的各向异性及力学性能,以镍基高温合金粉末Inconel 625为原料,采用SLM技术制备0°、45°和90°3类不同打印角度的试件,通过准静态... 选区激光熔化(SLM)Inconel 625成型件各向异性缺乏相关研究与评估,为研究其在不同打印角度下的各向异性及力学性能,以镍基高温合金粉末Inconel 625为原料,采用SLM技术制备0°、45°和90°3类不同打印角度的试件,通过准静态拉伸试验和数字散斑图像技术(DIC),获得Inconel 625材料的应力应变数据及全场应变分布。结果表明:0°角打印在3类成型方式中力学性能最优,打印角度的选择对激光成型Inconel 625抗伸强度、应力应变分布影响较大;对比DIC全场应变云图与强度分布曲线发现应力集中带分布与打印角度一致,SLM制备成型件时选取0°角打印、减少分层数可有效降低各向异性的影响并提升力学性能;最后,通过扫描电镜对试样的断口形貌进行观察和分析,发现0°角试件断口处存在大量小尺寸韧窝,分层处未出现层间断裂,45°、90°角试件断口多位于分层结合处;准静态拉伸Inconel 625成型件断裂模式为韧性断裂。通过DIC技术可以精确研究SLM成型件应变分布,为今后降低和预防增材制造各向异性提供了参考。 展开更多

关键词 选区激光熔化 镍基高温合金 数字散斑图像 打印角度 各向异性

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