本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于材料試驗機的位移場實時光測系統(tǒng)開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 材料試驗機 光學(xué)測量 實時 自動網(wǎng)格法 數(shù)字相關(guān)法

【摘要】：材料試驗機是一種重要的科學(xué)實驗儀器,在材料特性研究中廣泛應(yīng)用,然而傳統(tǒng)材料試驗機由于引伸計的限制,不能提供樣品在拉伸、壓縮或疲勞試驗中表面的完整位移場分布,不能測量試樣的大變形。本文將光測力學(xué)與傳統(tǒng)的材料試驗機相結(jié)合,利用光學(xué)測量方法非接觸、實時性以及提供全場信息的特點,建立了一套應(yīng)用于材料試驗機的位移場實時光測系統(tǒng),可以實現(xiàn)試件的大變形在線測量和斷裂瞬間的觀測。該系統(tǒng)以Basler CCD相機作為圖像傳感器進行圖像采集,用Camera Link數(shù)據(jù)線將采集到的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)絅I PCIE采集卡中,通過labview并行處理技術(shù)和RAID O存儲方式,達到了120幀/秒的數(shù)據(jù)采集速度和每秒近240M的存儲速度。 本文實現(xiàn)了兩種位移場計算方法：自動網(wǎng)格法和數(shù)字相關(guān)法。自動網(wǎng)格法是通過網(wǎng)格點陣中每個點的中心位移改變來反映位移場變化,結(jié)合幾何中心法和灰度重心法的各自優(yōu)點,本文采用了一種新的網(wǎng)格點中心坐標計算方法,平衡了計算速度和精度；在網(wǎng)格點陣的編碼方面,發(fā)展了一種改進的一維編碼排序方法,使得運算速度更快,適應(yīng)性更強。數(shù)字相關(guān)法則不需要制作網(wǎng)格點陣,通過分析散斑的變化得到變形的信息。 高精度標定板的標定實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)的測量穩(wěn)定性為0.5um,消除畸變后系統(tǒng)測量誤差約為7um。隨后將該系統(tǒng)應(yīng)用在Instron、島津和MTS等材料試驗機上,分別對鋁、橡膠和鐵等材料進行了拉伸實驗,結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取試樣的平面位移場分布,實時圖像處理速度達到10幀／秒；同時該系統(tǒng)能夠進行試件斷裂瞬間的觀測,最高拍攝速度為120幀／秒。
【關(guān)鍵詞】：材料試驗機 光學(xué)測量 實時 自動網(wǎng)格法 數(shù)字相關(guān)法
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TH87
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 本文主要工作12-13
• 第二章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13-21
• 2.1 系統(tǒng)總體框架13-14
• 2.2 數(shù)據(jù)采集同步14-15
• 2.3 系統(tǒng)硬件15-19
• 2.3.1 CCD相機16
• 2.3.2 數(shù)據(jù)采集卡16-17
• 2.3.3 雙遠心鏡頭17-18
• 2.3.4 數(shù)據(jù)采集卡,接線盒和接口連線18-19
• 2.4 小結(jié)19-21
• 第三章 軟件結(jié)構(gòu)21-39
• 3.1 Labview技術(shù)及并行處理21-22
• 3.2 RaidO存儲22-23
• 3.3 軟件流程圖23-24
• 3.4 圖像處理算法24-37
• 3.4.1 自動網(wǎng)格法24-26
• 3.4.2 改進的自動網(wǎng)格法26-33
• 3.4.3 數(shù)字圖像相關(guān)法33-37
• 3.5 小結(jié)37-39
• 第四章 基于光測系統(tǒng)的材料拉伸變形測量39-61
• 4.1 光測系統(tǒng)性能測試39-47
• 4.1.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗39-41
• 4.1.2 圖像放大率41-45
• 4.1.3 測量誤差45-47
• 4.2 幾何中心算法與灰度重心算法比較47-48
• 4.3 拉伸試驗結(jié)果48-58
• 4.3.1 鋁試件試驗48-51
• 4.3.2 橡膠試件試驗51-55
• 4.3.3 鐵試件試驗55-57
• 4.3.4 泊松比57-58
• 4.4 系統(tǒng)的應(yīng)變精度58-59
• 4.5 小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-65
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-71
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果71

【參考文獻】

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本文編號：604358