應(yīng)用于材料試驗機(jī)的位移場實時光測系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、材料試驗機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)作為圖像傳感器進(jìn)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(dá)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(biāo)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(jìn)的一維編碼排序方法，使得運(yùn)算速度更快，適應(yīng)性更強(qiáng)。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(biāo)定板的標(biāo)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(jī)上，分別對鋁、橡膠和鐵等材料進(jìn)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(dá)到10幀/秒;同時該系統(tǒng)能夠進(jìn)行試件斷裂瞬間