数字图像相关测量中若干关键问题研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11532005
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    280.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2020-12-31
  • 项目参与者:
    杨国标; 衡伟; 王澄非; 朱启荣; 史红健; 戴云彤; 朱程鹏; 胡津铭; 李松刚;
  • 关键词:

项目摘要

Digital image correlation (DIC) has become the most active measurement method in the field of photomechanics due to its simple equipment, low environmental vulnerability and other advantages. However, the consistency of measurement is easily affected by various factors, such as speckle preparation qualities, calculation methods, parameters selection and so on. In this case, for high-precision measurement, it’s difficult to verify and quantify the correctness of the results. These causes really restrict the wider industrial applications of DIC and have become the bottleneck to the process of DIC industrialization. To solve these problems, this project aims to undertake the following researches: optimization design and standardization manufacture of the speckle fields, optimal algorithms and preferred parameters selection, establishment and verification of surface deformation field measurement standard. Through standardization of speckle image and physical parameters of the system, fixing the calculation methods, the consistency of measurement is achieved consequently. Under the premise of consistency, interferometry technique in laser wavelength traceability can be used to calibrate the metering and to establish a complete verification program of calibration, so that reliability and validity of the measurement results can be assured. Therefore, making this method verified and certified by metrology will have significant importance to speed up the industrialization of DIC if the measuring equipment met the demand of the whole field deformation measurement.
数字图像相关测量方法以其设备简单、使用环境要求低等优势,已成为光测力学研究领域最为活跃的测量方法。然而,对于高精度测量,由于受散斑质量、硬件条件、计算方法、参数选取等诸多因素影响,测量结果的一致性难以保证,因此导致无法对其测量结果的正确性进行计量检定。这就使得该方法在更加广泛的工业应用方面受到了极大的制约,成为该方法在工业化进程中的瓶颈。针对这些问题,本项目将开展散斑场优化设计与规范制作、算法与参数优选、表面变形场计量标准及检定方法等研究。通过规范化散斑图样和系统物理参数,固定计算方法,实现测量结果一致性。在一致性得以保证的前提下,进一步利用溯源于激光波长的干涉计量术进行定标,建立起一套完整的表面变形计量检定方案,确保测量结果的可靠性和正确性。使数字图像测量方法真正成为一种可以被计量检定认证,能满足全场变形测量需要的计量测试手段,这对加快数字图像相关测量技术的工业化应用有着极其重要的意义。

结项摘要

数字图像相关测量方法以其设备简单、使用环境要求低等优势,是近20年来光测力学研究领域最为活跃的全场变形测量方法。随着微电子技术的不断进步,数字图像测量技术必将具有更为广阔的研究和应用前景。然而,对于高精度测量而言,由于受散斑质量、硬件条件、计算方法、参数选取等因素影响,测量结果的一致性难以保证,因此,导致测量结果的正确性无法进行计量检定,这就使得该方法在更加广泛的工业应用方面受到了极大的制约。.针对以上问题,本项目提出了量化的散斑场最优参数设计方案,并研究了水转印、UV平板打印以及薄膜印刷等多种具有优越光学效应,且方便快捷的散斑图案制作方法,实现了标准化优化散斑的实物制作。通过对3个正交方向上位移测量精度的优化,规定了相机内外参数的设计范围和光源照度、曝光时间等参数的设定规则,保证了高质量散斑图像采集。根据实际使用环境规定了相应的软硬件操作规程,藉以固定的数字图像相关计算参数和搜索迭代方法,保证了结果的一致性。采用溯源于激光波长(532nm)的干涉计量技术,对全场测量结果进行校验,验证了系统标定的正确性。经江苏省计量科学研究院检定,按上述方法建立的测量系统,3个正交方向的位移测量示值误差校准结果的扩展不确定度分别为1.2、1.2和1.4微米(对应60mm视场,10mm量程,K=2)。以此为基础建立的测试标准《聚合物基复合材料拉伸性能数字图像相关试验方法》已由浙江省计量测试学会颁布。.本项目的研究成果已经在重型运载火箭箭体结构荷载试验、混凝土结构足尺模型试验等大型结构变形测量中得到了成功应用。采用薄膜印刷技术制作的优化数字散斑,在箭体舱段荷载试验全周测量中实现了90平方米等精度全场(近5000万点)变形同时测量(位移静态噪声标准差不超过0.01mm)。并且采用固定的计算参数和优化算法,实现了全场变形的实时显示。该技术的应用对于研究大型薄壁结构屈曲失稳和大型混凝土结构破坏行为都将具有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(4)
专利数量(10)
Researches on compressive mechanical property of thin-walled hollow spheres structure
薄壁空心球结构压缩力学性能研究
  • DOI:
    10.1002/mawe.201700230
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Dai M;Deng J;Jiang H;Yang F;He X;Dai X
  • 通讯作者:
    Dai X
Error estimation of 3D reconstruction in 3D digital image correlation
3D数字图像相关中3D重建的误差估计
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/aaf846
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Zhu Chengpeng;Yu Shanshan;Liu Cong;Jiang Pengfei;Shao Xinxing;He Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He Xiaoyuan
An efficient approach for stereo matching planar objects in stereo-digital image correlation
立体数字图像相关中立体匹配平面物体的有效方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Shao Xinxing;Chen Zhenning;Dai Xiangjun;He Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He Xiaoyuan
Numerical investigations on the mechanical properties of metallic hollow spheres structure with perforations under compression
带孔金属空心球结构受压力学性能数值研究
  • DOI:
    10.1002/mawe.201900140
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Dai Meiling;Deng Jiyu;Jiang Hanyang;Yang Fujun;He Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He Xiaoyuan
Short-working-distance optical imaging system and method for surface detection of underwater structures
用于水下结构物表面探测的短工作距离光学成像系统和方法
  • DOI:
    10.1007/s11431-017-9182-8
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Science China Technological Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Cong;Wang ChengFei;Xu YingJun;Li Xu;Luo ChunHao;Dai Meiling;Shao Xinxing;He Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He Xiaoyuan
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其他文献

基于数字图像相关法的混凝土全场变形测量
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    戴宜全
BFRP混凝土圆柱破坏全周监测与可靠性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈振宁;刘聪;戴云彤;丁里宁;何小元
  • 通讯作者:
    何小元
数字图像相关方法中的标定对三维形貌和变形测量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈振宁;刘聪;何小元
  • 通讯作者:
    何小元
基于标志点的多相机数字图像相关方法精度分析及土木工程中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏康;员方;董志强;邵新星;吴刚;何小元
  • 通讯作者:
    何小元
双线性振动微陀螺特征频率光学测试和有限元分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨福俊;何小元;裘安萍;郑翔
  • 通讯作者:
    郑翔
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何小元的其他基金

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