测定材料条纹值的一个新方法

提出从全场等差条纹图中的可靠数据点上测取数据，进而求出材料条纹值的一种新方法，这种方法与传统方法相比，可提高材料条纹值的精确度，且可采用有缺陷的试件（如有气泡）进行测定，此法同样适用于等厚材料条纹值及冻结的材料条纹值的测定。

使用全场数据确定光弹材料条纹值的方法

光弹性实验中,材料条纹值是联系光学现象和材料应力的唯一参数,因而在每次实验前计量材料条纹值是非常必要的。条纹值的精确性与选取的实验计量点有密切的关联,同时应考虑残余双折射和残余应力的影响。根据实验获取的全场数据,在试件中选取多个点构成超定方程组,结合相移技术,运用最小二乘法确定材料条纹值。这种方法不仅能够确定条纹值,而且可以得到试样中残余应力的参数。最后,通过聚碳酸酯受压圆盘实验,验证了新方法的可行性。

光弹性复合材料的剪切应力条纹值测定

本文提出了利用纯剪切实验独立地测定光弹性复合材料剪切应力条纹值的新方法.分别对0°和90°两种纤维方向的正交各向异性光弹性复合材料矩形截面直梁,以反对称加载方式,使试件在反对称截面处于纯剪切状态.在此状态下,测出了正交各向异性光弹性剪切应力条纹值.用本文方法测定的结果,与三根直条试件拉伸实验的结果是一致的。并从理论上阐述了用纯剪切方法测定的正确性。

光弹性贴片材料条纹值标定及不确定度评定

光弹性材料条纹值是应用光弹性材料进行应力或应变测量时需要标定的一个材料常数。针对薄板型光弹性贴片易弯曲、不适合标准圆盘试件法标定的问题,提出一种基于等截面梁加载方式的标定方法,方便快捷地标定了环氧树脂光弹性贴片材料条纹值,并对标定结果进行了不确定度评定。

光弹性复合材料梁应力分析与条纹值测定

研究了纤维增强光弹性复合材料梁在正对称 ,反对称集中荷载作用下的应力特征 ,提出了用两根直梁在正对称和反对称四点弯曲作用下 ,分别直接测定正交异性光弹性的 3个材料条纹值 f L、f T、f L T的新方法 ,与现有的两种方法相比 ,新方法概念明确 。

可变高速冲击源和动态材料条纹值

本文在国产WZDD-Ⅰ型多火花动态光弹仪落锤低速冲击加载台的基础上,利用SDQ603型射钉器火药弹爆燃时产生的高压火药气体并按活塞杆位置来改变燃烧室尺寸,以获得适合动态光弹性研究的可变高速冲击源,采用一维应力杆件对光弹性环氧树脂材料的动态材料条纹值f?*作了较精确的标定,对进一步探讨和研究高速碰撞与冲击载荷下,材料的断裂韧性与扩展速度,构件内应力波的传播方式与瞬态应力的分布规律等,提供了必要的实验基础。

基于二值条纹三维测量的相位补偿方法

快速三维测量在工业检测、逆向工程领域得到广泛应用,提出一种基于二值条纹解相的三维测量方法。首先,通过投影1幅二值条纹图像,利用条纹级次分布特点,将携带物体相位信息的图像分割成两个条纹掩膜,利用连通域对白色像素点进行阶梯式标记,以此获得条纹级次。其次,由于环境噪声等干扰因素导致解相时出现跳变误差,因此提出了通过融合半周期位移级次的方法来对相位进行补偿,利用解相的二值条纹来获取半周期错位的互补级次。最后,根据条纹级次和互补级次实现解相进行实验验证。实验结果表明,本文方法解决了相位展开时出现的毛刺问题,并以平板为测量对象,利用本文方法测得的均方根误差为0.1980 mm,且只需要1幅图像即可完成解相,具有良好的鲁棒性和有效性,可应用于快速测量领域。

莫尔偏折法测透镜焦距中的条纹二值化方法

当用莫尔偏折法测量透镜焦距时,条纹区域随着被测透镜和系统光学参数的不同而变化。针对此情况提出了确定条纹有效区域和选择二值化阈值的方法。该方法根据条纹图像数据的行列极值确定条纹的有效区域。介绍了该方法的实现过程,并分析了在有效区域内根据图像数据的灰度直方图自动选择二值化阈值的原理。给出了依据该方法提取条纹的示意图,以及用莫尔偏折法测量透镜焦距的实验结果。

离焦条纹投影三维测量中正弦光栅的二值化方法研究

采用离焦二值条纹投影技术进行三维面形测量可以克服数字投影仪的非线性响应,同时有利于提高投影速度,实现高速测量.通过理论分析和实验研究了采用数字投影仪时二值条纹的基频、高次谐波能量分布与条纹周期的关系.结合相移算法,以相位测量误差为指标,衡量各种二值条纹的性能.研究结果表明:在周期小时,罗奇光栅和二维误差扩散算法生成的二值条纹离焦后能产生正弦性较好的条纹;在采用满周期等间隔奇数次相移时,罗奇光栅离焦能获得更高的测量准确度;在周期大时,采用优化脉宽调制方法得到的二值光栅离焦测量准确度最高.研究结果为离焦条纹投影三维测量中二值光栅的选择提供了依据.

基于二值条纹的快速高精度三维成像系统的研究

文章提供一种基于离焦二值条纹的快速高精度的三维测量系统,通过离焦投影3幅二值条纹图和1幅二值散斑图实现相位展开。在相位展开框架中采用散斑匹配的方法找出参考散斑图和当前散斑图的对应关系,采用改进的PatchMatch匹配算法来进行散斑匹配,利用图形处理器对匹配算法进行并行加速。在图形处理器Nvidia GTX1060上进行加速实验,整个相位展开所需的时间仅为5.13 ms,在距离被测物体110 cm远处,三维重建的均方根误差为0.27 mm。实验结果表明,该系统在快速高精度应用场景中具有较大的应用潜力。

聚碳酸酯光弹颗粒材料的加工退火及退火后的基本性能

为了得到可应用于颗粒物质光弹试验的聚碳酸酯小粒径颗粒,采用聚碳酸酯板或棒为原材料,通过所研究的3种加工方法及退火曲线,制成毫米级的高透明度颗粒,经过对其力学性能、光学性能及压汞的实验分析,得到了应力应变曲线、材料条纹值和内部孔隙结构特征的变化规律。结果表明,在退火的过程中除了热处理温度和时间,还要考虑热辐射的影响;退火不会显著改变聚碳酸酯材料的力学性能和曲线形状,只会对聚碳酸酯的孔径大小、分布、孔隙率等内部结构特征产生轻微影响,同时可以基本消除因制件尺寸造成的条纹值误差。

3D打印模型在光弹性法教学中的应用研究

本文将3D打印技术引入光弹性法的教学中,解决了传统技术制作光弹模型时成型周期长、试样初始残余应力较大等问题。以圆盘为例,详细介绍了3D打印光弹模型的制备过程。基于光弹系统测量得到了对径受压模型内部的等倾线、等色线相位和条纹值。制备了含不同形状孔隙的教学模型,丰富了课堂内容。展示了数字模型设计、物理模型制备、光弹条纹图采集、应力场提取等过程,有助于学生对光弹材料制造过程、测试原理与核心技术的理解。

复合材料正交异性光弹性方法综述

本文介绍了复合材料正交异性光弹性方法在近二十多年来的发展概况。分别从模型材料、实验理论、实验技术和主应力分离方法等方面对国内外的研究工作给以较全面的阐述和讨论。

基于二进制编码条纹的三维测量方法

提出一种二进制编码条纹代替正弦条纹的方法,以降低三维测量系统的非线性误差。首先,通过对传统正弦条纹一个周期内呈正弦变化的光强值进行二进制编码,将所有二进制编码的每一位分别组合生成二值条纹,投影到被测物体表面。然后,将采集到的多幅二值条纹进行叠加,生成正弦条纹。最后,结合四步相移技术,并使用互补格雷码辅助相位展开进行实验验证。实验结果表明,所提方法相比于传统四步相移方法可以有效降低非线性伽马效应导致的相位误差,提高测量精度。对直径为50.8140 mm的高精度标准球进行测量,所得的局部点云与拟合标准球的平均距离为0.0697 mm。

二值条纹投影伪装物体检测技术

伪装物体检测技术在农业治理、野外搜救和军事探测等领域中起着重要的作用。但由于这项技术大多需要复杂的运算模型和大量的数据实验,不利于实现高速在线检测。本文提出一种二值条纹投影伪装物体检测方法,将三幅二值条纹图像分别投影至检测区域和伪装物体入侵区域的表面并求取其边缘图像,经掩模提取算法消除背景阴影和膨胀运算消除错位条纹后,最终获得伪装物体的完整真实信息。仿真和真实实验结果均表明,二值条纹投影伪装物体检测技术可实现在多种复杂环境中快速且准确地获取伪装物体的位置、外缘轮廓等真实信息,验证了所提方法的有效性。

二值条纹离焦投影技术综述

光学三维测量技术发展已经非常成熟,在工业制造、生物医疗、文物保护等领域都有着广泛的应用。但传统条纹投影测量中使用的正弦条纹无法避免投影仪和相机Gamma效应的影响,导致测量误差增加。二值条纹的出现从条纹端解决了非线性问题,其非连续灰度值规避了非线性误差对测量结果的影响。同时,随着数字投影技术的发展和成熟,相对于灰度条纹,二值条纹在投影速度上也具有绝对的优势。因此,离焦投影技术开始被广泛地研究和应用。在简述离焦投影原理和二值条纹特性的基础上,对二值条纹调制技术进行了综述,分析了不同调制技术的特点及适用场景,最后展望了二值条纹离焦投影的未来研究方向。

复用加权二进制编码条纹三维测量方法

二值条纹不受三维测量系统非线性伽马效应的影响,同时能显著提高投影效率。基于此,提出一种复用加权二进制编码条纹方法以实现三维测量。首先,对传统正弦条纹的灰度进行特定均匀采样,使用二进制编码条纹方法生成8幅二值条纹。然后,对二值条纹组合进行唯一化处理,将4幅相异的二值条纹投影到被测物体表面,对采集到带有物体表面调制信息的二值条纹进行复用二进制加权运算,生成调制后的正弦条纹。最后,对该方法开展了多组对照实验。实验结果表明,所提方法将用于加权生成正弦条纹的二值条纹优化为4幅后,仍然可以保持良好的测量精度和效果。所得标准球的局部点云与拟合标准球的平均距离,相比于传统三步相移技术降低了72.3%。

二值条纹高速离焦投影的旋转风扇面形测量

傅里叶变化轮廓术将结构光投影与傅里叶条纹分析相结合,只需一帧变形条纹就可以重建被测物体三维面形,是动态三维面形测量中的首选。选择最适用于傅里叶变换轮廓术测量系统的二值条纹编码方法,对二值化后的正弦条纹进行离焦投影,既克服了普通商用数字投影仪的刷新频率限制和非线性响应影响,又能充分利用光学成像系统的低通滤波特性获得很好的高速正弦光场。设计搭建了一套高速离焦投影条纹并同步采集的三维面形测量系统,利用该测量系统对高速旋转的散热器风扇进行测量,得到任意采样时刻风扇扇叶的三维面形信息,重建完整的风扇转动过程。能进一步分析散热器风扇扇叶在高速转动过程中的形变,为散热器风扇材料选择以及改善其性能提供可靠的测量技术方案与原始数据,有效地拓展了动态三维面形测量的应用。

基于组合二值条纹离焦投影的三维面形测量

二值条纹离焦投影技术很好地克服了条纹投影三维测量技术中的非线性影响,有效抑制了投影设备Gamma效应带来的误差。多频条纹二值离焦投影结合时间相位展开算法,是常用的复杂物体三维测量方法。该方法在使用中要保证多个频率二值条纹离焦获得大致相当的正弦性品质,投影时不同频率条纹对应的离焦量不一样,不利于其广泛使用。分析了不同二值化方法条纹的离焦量与正弦性品质之间的关系,提出了采用不同二值化方法生成待投影的不同频率条纹,在同一固定离焦量下进行三维面形测量的方法。提出的组合二值条纹方法与单一二值条纹方法的仿真和实验测量结果表明,该方法能保证测量精度,且实际使用时不同频率条纹的离焦量固定不变,方便易行。

高密度组合结构光编码方法

为了提高采样的密度,缩短采样的时间,提出了一种非接触式的组合结构光编码技术。首先由计算机构造的一系列格雷码和二值条纹,按一定的时间顺序投射到被测物体上;然后,提取格雷码的边缘和二值条纹白条纹的中心,将其上的点作为图像的采样点并解码。通过辅加二值条纹,消除了格雷码的一位解码误差,制造了丰富的特征点,易于实现物体的三维重建。试验证明,该技术简化了光栅投影的步骤,提高了重建的精度,具有很好的实时性和有效性。