DIC多测量头系统：实现360°全周变形测量与数模匹配
DIC多测量头系统：实现360°全周变形测量与数模匹配
在材料力学测试和结构健康监测领域，双目视觉数字图像相关（DIC）技术因其高精度的图像分析能力而备受青睐。然而，对于圆柱和球体等大曲率试件的测量，传统双目视觉DIC技术仍面临精确度和全周测量能力不足的挑战。新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统通过创新的多测量头方案，成功攻克了这一技术难题，实现了360°全周变形测量与数模匹配。
双目视觉DIC技术的局限性
双目视觉DIC测量技术以其卓越的性能，在材料力学测试和结构健康监测等领域发挥着重要作用。它通过高精度的图像分析，为工程测试提供了全面的数据支持。尽管如此，在测量大曲率试件，如圆柱和球体时，双目视觉DIC的精确度和全周测量能力尚未达到理想状态。
在实际应用中，双目视觉DIC技术已经证明了其在复合材料力学测试中的有效性，能够提供强度、疲劳和寿命等关键数据。然而，对于特定形状的试件，如圆柱和球体，该技术在精确度上的表现并不尽如人意。这主要是因为在这些形状的表面，散斑图案的变形和识别难度增加，导致测量结果的准确性下降。
为了克服这些挑战，研究人员正在探索新的算法和改进技术，以提高双目视觉DIC在测量大曲率试件时的精确度和全周测量能力。这包括开发新的图像处理算法，以及利用多相机系统来增强测量的稳定性和准确性。
XTDIC三维全场应变测量系统的创新方案
新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统采用创新的多测量头方案，将大曲率试件细分为多个小区域，实现了离散化测量，从而攻克了大曲率试件全周360°测试的技术难题。该系统通过从多个视角捕捉物体表面的图像，最大限度地利用相机分辨率，确保了全场三维图像变形数据的精确性。
这种方法的优势在于，它能够从多个不同的角度记录物体表面的变化，从而提高了测量的准确性和可靠性。通过这种方法，研究人员能够获得更为详尽的全场三维变形图像，为材料力学特性的分析提供了强有力的数据支持。
DIC测量与数模检测比对
新拓三维DIC软件通过其先进的对齐技术，能够将散斑网格与数字模型精确匹配，为用户提供了一种直观的方法来观察局部区域在整个模型框架内的位置和变化动向。该软件通过与数字模型的对比分析，允许用户在被测物体变化过程中，观察试样表面相对于数字模型的位姿变化和变形情况，从而提供了一个基准参考。
这种功能的优势在于，它能够为用户提供一个清晰的视角，来理解局部变化如何影响整体结构。通过这种对比，研究人员可以更准确地评估材料的力学性能和结构的完整性，为工程设计和质量控制提供了重要的数据支持。
圆柱结构件 360°全周变形测量
大曲率物体不同方向力学性质可能完全不同，因此单纯对物体某一表面的测量，并不能代表物体全场的实际变化。将一定曲率的圆柱结构件展开，根据试件本身的尺寸特征，采用DIC多测头360°全周变形测量方案，保证测量区域完整性。
XTDIC三维全场应变测量系统多测头方案，调节横梁和相机的位置，使每个测量头系统的有效测试区域达到全周的 1/4。每个相机均与硬触发控制器相连，保证多组图片采集的同步性。
试验过程中，对圆柱结构件试件施加荷载，XTDIC系统多测头相机同步采集数据，直至测试结束。DIC技术可测量圆柱结构试件360°全周所有X/Y/Z轴的数据，无需使用大量的单轴加速度计或昂贵的双轴、三轴加速度计；DIC软件自动生成全场位移和变形信息。
XTDIC三维全场应变测量系统多测头方案，能够对圆柱结构件的水平/竖向位移、倾斜、变形等实现高精度、高频率、连续全周期的有效测量，形成完整的变形监测参数数据。
另外，通过XTDIC系统的数模比对功能，观测结构变化过程中，工件表面的位姿变化和变形情况，可视化分析与原始数模比对偏差X、Y、Z、E数据，有助于分析结构动态变形数据和结构的动力响应特性，实现构件变形的全场、动态、实时测量。
针对圆柱试验的大曲率测量问题和工程实验需要，采用新拓三维XTDIC多测头方案进行360°全周变形监测，能够有效监测圆柱体试件表面任意位置的变形及破坏形态；
另外，通过XTDIC系统数模比对功能，分析试件在载荷变化过程中的位姿变化和三维位移及变形数据。实验结果有助于结构力学响应分析和变形控制，为科研人员及工程师提供正确的模型修正参考。
多相机三维数字图像相关技术解析
由于相机分辨率会限制视场范围，双目DIC测量难以监测到全部区域。如大曲率圆柱物体，无法同时被两个相机视图完全覆盖，且不同方向力学性质可能完全不同，因此单纯对物体某一表面的测量，并不能代表物体全场的实际变化。
- 两个相机的夹角过大，观测部分易受试件本身的遮挡，产生视觉盲点；
- 两个相机的夹角过小，离面的分辨率将降低；
- 通过改变镜头配置增大测量区域，导致变形的空间分辨率降低；
- 镜头的景深有限，在远离测量中心部位易出现散焦现象。
新拓三维多相机三维数字图像相关法，采用多组测量头，通过提前标定在统一坐标或校准对齐，逐帧对齐的方式实现三维空间的坐标统一。在实验现场，可根据具体工况条件选择最有利方式进行多测量头标定和测量，比如现场环境存在振动，测量头之间始终不能做到刚性连接，需选择逐帧去动态校准。同时针对一些特殊的工况，现场不能搭建多组测量头时，可以采用反射镜方案来实现三维空间测量。