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关键字：CTOD试验 视频引伸计 非接触式引伸计 光学引伸计
概述：
此系统与力学试验机配套适用《GB /T 2358 金属材料裂纹张开位移试验方法》的相关应用、也可做视频引伸计、非接触式测量用。
D I C 数字散斑三维 全场变形 检测分析 系统主要 采用数字 散斑相关 方法 ，结合 双目 立 体视觉技术，采用两个工业摄像头，实时采集物体各个变形阶段的散斑图像，利 用 图 形相关算法进行物体表面变形点的立体匹配，重建出匹配点的三维空间坐标。对 位 移 场数据进行平滑处理和应变信息的可视化分析，从而实现快速、高精度、实时、 非 接
触式的三 维应变测 量。
主要 测量原理 如下：
系统测量原理及散斑图像追踪过程®
应用范围：
D I C 数字散斑三维 全场变形 检测分析 系统用于 三维变形 场测量 ，成 为实验力 学领 域 中一种重 要的测试 方法，其主要应用有：
在材料力 学性能测量方面 ：DIC 已成功 应用于各 种复杂材 料的力学 性能测试 中 。如 火箭发动剂固体燃料、橡胶、光纤、压电薄膜、复合材料以及木材、岩石、土方 等 天 然材料的 力学性能 的检测中 。值得注 意的是， DIC 被广泛 应用于破 坏力学研 究中， 包 括裂纹应变场 测量、裂 纹张 开位移测 量以及高 温下裂纹 应变 场测量等 。
在细观力学测量方面 ：借助于 扫描电子 显微镜 (S E M ) 、扫描 隧道电子 显微镜 ( ST EM ) 以及原子力显微镜 (A FM ) ， D I C 被越来越多地应用于细观力学测量。最近，数字散斑 相关方法 还被应用 于物体表 面粗糙度 的测量中 。
在损伤与 破坏检 测方面 ：D I C 被应用 于多种复 杂材料 ，如岩石 、材料 的破坏 检 测中。 D I C 还被应 用于一些 特殊器件 ，如陶瓷 电容器、 电子器件 ，电子封 装的无 损 检 测研究中 。
在生物力学测量方面 ：D I C 被 应用于测 量手术复 位后肱骨 头在内旋 转及前屈 运动 下 大小结节 的相对位 移量，以 及颈椎内 固定器对 人体颈椎 运动生物 力学性能 的影响等 。
典型应用范 围：
应变计算 、强度评 估、组件 尺寸测量 、非线性 变化的检 测
*材料 （ CF RP 、木材、内 含 PE 的纤 维、金属 泡沫、橡 胶等）
零部件试 验（测量 位移、应 变）
材料试验 （杨氏模 量、泊松 比、弹塑 性的参数 性能）
生物力 学 （骨骼、 肌肉、血 管等）
微观形貌 、应变分 析（微米 级、纳米 级）
断裂力学 性能
有限元分 析（ FE A ）验证
三维全场 振动分析
高速变形 测量
动态应变 测量，如疲劳试验
谐振、冲 击和噪声激励
蠕变和老 化过程的 特性分析
成形极限 曲线 F LC 测定
各种各向 同性和各 向异性材 料变形特 性
二、功能特色
系统技术*：国内自主研发的数字图像相关法三维变形测量系统；自主知识产权的核心算 法，技术指标达到进水平。
系统应用范围广：可用于机械、材料、力学、建筑、土木等多个学科的科学研究与工程测量中， 适用于大部分材料，实时获得被测物全场三维坐标、位移、应变数据。
系统配置灵活：支持几毫米到几米的测量幅面；支持百万至千万像素相机，支持低速到高速相机， 支持千兆网和 Camera Link 等多种相机接口；支持任意数目相机的同时标定，支持外部图像标 定。
系统兼容性强：同时兼容单相机二维测量和多相机三维测量；兼容 32 位、64 位系统。
辅助功能强大：具备圆形标志点动态变形测量功能；具备刚体物体运动轨迹姿态测量功能。
扩展接口丰富：具备试验机接口，实时采集试验机的力、位移等信号；具备杯突实验机接口， 可以测量材料的 FLC 曲线；具备体式显微镜接口，可以实现微小型物体的三维全场变形应变检测； 支持多相机组同步测量，可以同步测量多个区域的变形应变；系统具备多路 A/D 输入、多路 D/A 输出、多路开关量输入和输出，并可灵活进行扩展。
三、 主要技术指标
序 号 | 指 标 名 称 | 技 术 指 标 |
1. | 核 心 技 术 | 工 业 近 景摄影 测 量 、数字 图 像 相关法 |
2. | 测 量 结 果 | 三 维 坐 标、全 场 位 移及应 变 |
3. | 测 量 幅 面 | 支 持 4mm-4m 范 围 测 量 幅 面 ，更多 测 量 幅面可 定 制 |
4. | 测 量 相 机 | 支 持 百 万至千 万 像 素相机 ，支持低速 到 高 速相机 ，支持 千兆 网 和 Camera Link 等 多种相 机 接 口 |
5. | 相 机 标 定 | 支 持 任 意数目 相 机 的同时 标 定 ，支持 外 部 图像标 定 |
6. | 位 移 测 量精度 | 0.01pixel |
7. | 应 变 测 量范围 | 0.01%-1000% |
8. | 应 变 测 量精度 | 0.005% |
9. | 测 量 模 式 | 兼 容 二 维及三 维 变 形测量 |
10. | 实 时 测 量 | 采 集 图 像的同 时 ， 实时进 行 全 场应变 计 算 |
11. | 多 测 头 同步测 量 | 支 持 多 相机组 同 步 测量，相 机数目任 意 扩 展，可 同 步 测量多 个 区 域 的 变形应 变 |
12. | 动 态 变 形模块 | 具 备 圆 形标志 点 动 态变形 测 量 功能 |
13. | 轨 迹 姿 态测量 模 块 | 具 备 刚 体物体 运 动 轨迹姿 态 测 量功能 |
14. | 试 验 机 接口 | 实 时 同 步采集 试 验 机的力 、 位 移等信 号 |
15. | FLC 接 口 | 配 合 杯 突试验 机 进行 Nakazima 试 验 ， 可以测 得 材 料的 FLC 成 形 极 限曲线 |
16. | 显 微 应 变测量 | 配 合 双 目体式 显 微 镜，可 实 现 微小型 物 体 的三维 全 场 变形应 变 检 测 |
17. | 系 统 兼 容性 | 兼 容 32 位 、 64 位 系统 |
四、 应用案例
1. 材 料 实 验 利 用 XTDIC 系 统 测 量钢 件 、 铝件在 单 向 及双向 拉 伸 过程中 材 料 的三维 全 场 变形和 应 变 。
实 验 设 备：
1) 拉 伸试验 机
2) XTDIC 三 维 数 字 散 斑动态 应 变 测量分 析 系 统
3) 钢 试 件 ，铝试 件
2. 复合材料大变形拉伸实验
变形前试件的有效区域的尺寸为 70×18×4mm。 对比试件变形前后的尺寸变化可以发现，试件的中间区域发生了不小于 400%的大变形。
3. 泡沫材料大变形压缩实验
变形前后泡沫的厚度由30mm 减 至 12mm， 平均压缩量约为 60%。
4. 钛合金试件压缩变 形实验
对于氧 化处理 的 钛 合金试件，高 5mm，直 径 3mm。使 用 材料试 验机 进行压 缩 ，同 时 使 用 XTDIC 系 统 测 量试 件 在 变形过 程 中 各个状 态 下 的应变场信息。
5. 裂 缝 生 长实验
XTDIC 非 常 适 合 于 材料断 裂 力 学研究 。系 统 提供 的 全 场应变分 布 ，裂纹 增 长 路径可 以 分析 计 算 材 料的断 裂 特 性参数 。
6. 木 材 变 形测量 实 验
实 验 内 容：
1.通 过 压 缩实 验 获 取木材 的 杨 氏模量 和 泊 松比
2.通 过 弯 曲实 验 获 得木材 在 弯 曲变形 时 的 变形场 信 息 。 实 验 结 果：杨 氏 模 量： 14.77GPa
泊 松 比 ： 0.7817
7. 焊接变形测量
该 实 验 将 XTDIC 系 统用于 金 属薄板 焊 接 时产生 的 高 温变形 的 测 量。实验 结 果表明 ：与传 统 方 法 相 比，XTDIC 系 统 可 以 更 全面、更 直观 、更 高 效 地测量 金 属 薄板焊 接 过 程中的 表 面 三维变 形 和 应 变场， 且 精 度较高 ， 为 研究焊 接 变 形规律 提 供一种有 效手 段。
