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| XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统
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| 产品型号：XJTUDIC |
三维、快速、高精度、非接触式全场变形和应变测量分析
概述：
2007年以来，国际上基于数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)测量全场应变技术，得到了爆炸性发展和应用[参看STRAIN期刊2008年社论]，广泛应用于各个学科的研究，如材料力学、生物力学、断裂力学、微观纳米应变测量、宏观大尺寸变形测量、各种新材料性能测试等。
欢迎各大学和研究所，基于“XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统”进行跨学科合作研究，合作进行三维全场应变实验。
XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统是一种光学非接触式三维形变测应变量系统，用于分析、计算、记录变形数据。采用图形化显示测量结果，便于更好地理解和分析被测材料的性能。系统识别测量物体表面结构的数字图像，为图像像素计算坐标，测量工程的第一个图像表示为未变形状态。在被测物体变形过程中或者变形之后，采集连续的图像。系统比较数字图像并计算物体纹理特征的位移和变形。该系统特别适合测量静态和动态载荷下的三维变形，用于分析实际组件的变形和应变。
如果被测物体具有很少的纹理特征，需要将表面处理成随机散斑纹理，如下图所示，例如在物体表面喷黑色或白色的自喷漆。
随机图案（Stochastic pattern）带有2像素重叠区域的15*15像素面片
XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统，采用数字图像相关方法DIC（Digital Image Correlation），结合双目立体视觉技术。采用两个高速摄像机，实时采集物体各个变形阶段的散斑图像，利用图像相关算法进行物体表面变形点的立体匹配，并重建出匹配点的三维空间坐标。对位移场数据进行平滑处理和变形信息的可视化分析，从而实现快速、高精度、实时、非接触式的三维应变测量。
数字图像相关（DIC）是一光测力学变形测量方法，DIC又称为DSCM（Digital Speckle Correlation Method）或数字图像散斑相关DISC（Digital Image Speckle Correlation ）。
数字图像相关DIC的基本原理是通过图像匹配的方法分析试件表面变形前后的散斑图像，来跟踪试件表面上几何点的运动得到位移场，在此基础上计算得到应变场。在DIC算法中，图像匹配时常用图像子区的相关性来表征同图像上两个子区的相似程度，因此该图像子区常称为“相关窗”，而DIC名字中也因此保留了“相关”这个名词。
电子万能试验机应变测量分析试验环境
功能特点：
由两个工业相机、光源、多功能控制器、计算机等组成。
多路A/D输入、多路D/A输出、多路开关量输入和输出。
可与各种试验机配合使用，同步采集试验机的力、位移、变形等数据。系统也可单独使用。
实现二维、三维全场应变测量和分析。
强大的处理功能：各种分析功能、各种坐标转换功能等。
系统在不同时刻图像中自动分配一一对应的正方形或者矩形的面片,例如15*15像素的面片
简单的试件准备，试件表面只要求随机或规则的图案
大的测量范围：采用同一个设备，既可测量小件也可以测量大件，试件大小从1mm到几米，变形的测量范围从0.005%到2000%
高密度测量点的全场应变测量，三维图形显示测量结果
图形化表示测量结果，对试件性能提供最佳理解
各种坐标转换，如3-2-1坐标转换
测量过程和结果数据报告的生成和输出功能
用默认或者自定义的颜色来表示计算和测量结果的显示
系统具有移动方便，便于运输
应用领域：
应变计算、强度评估、组件尺寸测量、非线性变化的检测
先进材料（CFRP、木材、 内含PE的纤维、金属泡沫、橡胶等）
零部件试验（测量位移、应变）
材料试验（ 杨氏模量、泊松比、弹塑性的参数性能）
生物力学（骨骼、肌肉、血管等）
微观形貌、应变分析（微米级、纳米级）
断裂力学性能
有限元分析（FEA）验证
动力学测量（动态测量、瞬态测量）
三维全场振动分析
高速变形测量
动态应变测量，如疲劳试验
谐振、冲击和噪声激励
蠕变和老化过程的特性分析
成形极限曲线FLC测定
各种各向同性和各向异性材料变形特性
一般指标：
测量面积 测量范围可变：几毫米～几米，典型尺寸为32×24×24 mm至4000×3750×3750 mm
测量灵敏度
位移：可达视场的1/100000，取决于测量条件。（当视场为100mm时约为1μm）
应变：典型值为0.01％
测量范围 达到数倍100％应变
测量输出 表面外形，每个表面点的三维位移、应变
相机分辨率 有多种选择，100万像素～1100万像素
帧频 10Hz~1000Hz
标定板 尺寸从32×24mm至4000×3750mm，可根据用户要求提供其他尺寸
控制单元 计算机控制单元，集成的模拟数据采集与记录输入单元：多路A/D、D/A、开关量输入输出数据采集通道，相机同步控制电源±0.05V~±10V。
照明单元 采用LED冷光源均匀照射被测物表面，以提高测量精度。
用途：
XJTUDIC 三维数字散斑动态变形测量分析系统 用于三维变形场测量，成为实验力学领域中一种重要的测试方法，其主要应用有：
可用于全场振动测量、动态应变测量、高速变形测量、断裂力学、冲击激励及动态材料试验中测量材料特性参数等。系统的灵活的设计使应用范围非常广泛，包括从微电子或生物力学的显微研究至航天、航空、汽车、舰船及铁路工业领域的大尺寸零部件测量。
1) 在材料力学性能测量方面：可应用于各种复杂材料的力学性能测试中。如火箭发动剂固体燃料、橡胶、光纤、压电薄膜、复合材料以及木材、岩石、土方等天然材料的力学性能的检测中。
广泛应用于破坏力学研究中，包括裂纹尖端应变场测量、裂纹尖端张开位移测量以及高温下裂纹尖端应变场测量等。
2) 在细观力学测量方面：借助于扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道电子显微镜(STEM)以及原子力显微镜(AFM)，越来越多地应用于细观力学测量。
3) 在损伤与破坏检测方面：可应用于多种复杂材料，如岩石、炸药材料的破坏检测中。应用于一些特殊器件，如陶瓷电容器、电子器件，电子封装的无损检测研究中。
4) 在生物力学测量方面：应用于测量手术复位后肱骨头在内旋转及前屈运动下大小结节的相对位移量，以及颈椎内固定器对人体颈椎运动生物力学性能的影响等。
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| 西安交通大学模具与先进成形技术研究所 |
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