應用于材料試驗機的位移場實時光測系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、材料試驗機是一種重要的科學實驗儀器，在材料特性研究中廣泛應用，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。本文將光測力學與傳統(tǒng)的材料試驗機相結(jié)合，利用光學測量方法非接觸、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

2、 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RAID0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

3、改進的一維編碼排序方法，使得運算速度更快，適應性更強。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