《三維電子散斑干涉全場高精度應變同步測試系統研製》是依託東南大學，由楊福俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三維電子散斑干涉全場高精度應變同步測試系統研製
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊福俊
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
目前數字圖像相關方法是測量三維全場應變的主要手段之一，但其應變測試精度受試件表面散斑質量優劣的影響較大,且靈敏度一般在100微應變左右。本項目擬採用獨立多波長雷射散斑干涉方法、同步相移控制、三色CCD相機採集及數字圖像處理技術，發展新的能夠直接測量材料或結構三維應變的系統。本課題通過不同顏色雷射散斑干涉同時調製不同方向的變形，由彩色相機獲取同步相移散斑干涉圖像，套用時間序列圖像並結合多執行緒後台圖像快速處理技術實現靈敏度不低於5微應變、20-2000微應變數級的靜態三維全場應變測量,該測量系統無需光學剪下硬體實現材料或結構的靜態變形與應變信息的同步檢測；同時，擬研製的測試裝置除了用於常規固體材料外，還適合於凝膠等軟性材料的變形測量，這將為研究凝膠類材料在電場、磁場等載荷作用下的力學性能研究提供可靠與精確的測試平台。
結題摘要
當前三維全場應變的非接觸測量方法主要基於雙目視覺的雙相機數字圖像相關方法，其三維應變測量時除需在試件表面製作散斑的同時，還需進行複雜的標定。由於該方法通過對變形前後的圖像進行相關計算獲取應變，其測量結果一般不能實時顯現且精度易受試件表面散斑質量優劣的影響。本項目的目標就是利用單一3CCD彩色相機，無需標定和散斑製作進行三維變形同步、可視化實時測量。本項目完成的主要研究內容包括：(1) 三維測量光路集成系統設計及機械調節系統；(2) 多光路同步相移觸控系統；(3) 研究自適應相位散斑圖濾波算法解決不同倍率成像時散斑大小變化對測量精度的影響，保證全場測試數據處理的精度與速度；(4)適合於不同維數變形測量的自動、手動控制圖像採集軟體模組。通過本課題的研究，實現了採用獨立的多波長雷射散斑干涉方法、改進了初始方案中三維相移控制設計，僅用單一相移控制完成對三色光路的同步相移、具備三色CCD相機三色同步採集及三色通道可獨立調控的採集系統，研製了能夠直接測量材料或結構三維變形、應變的光學測量系統樣機。在散斑條紋處理方面提出了基於徑向基函式的高精度變形測量方法，將徑向基插值方法套用與電子散斑干涉條紋圖、相點陣圖的處理；並將徑向基函式與數字圖像相關方法相結合，提出了偏導徑向基方法以及徑向基函式與局部最小二乘相結合的的應變計算。在散斑相位條紋的去噪方面提出了視窗形狀和大小可變的自適應濾波技術，確保變形及應變的精確測量。在研製三維變形系統的過程中，利用雷射散斑干涉測量技術首次在不使用傳統的拉伸、壓縮載入方式測量了泡沫鋁的名義彈性模量，阻尼比，以及泡沫鋁的非線性振動特性；同時採用本方法首次測得昆蟲羽翼的振動模態。本項目研製的測試裝置除了用於常規塊狀固體材料外，還適合於軟性材料的變形測量，同時也能為土壤、沙粒等顆粒物質的力學性能研究提供可靠與精確的測試平台。
