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高速DIC测试:DIC动态测量技术与高速摄像机的完美结合

还记得周星驰电影里《功夫》里面火云邪神单手接子弹的片段吗?果然是神功盖世,要知道子弹的速度是365.76米/秒!

DIC高速测量系统用于高速运动轨迹分析.gif

我们都知道在空气中躲子弹是不可能的,更别说接了。通过高速相机,却能看清楚整个子弹发射过程,因为高速摄像机可以做到1秒可以拍摄70000+张静止图像。

高速DIC动态轨迹测量

越来越多的需求指向更清晰的高速影像,以便能够进行更高精度的运动分析。高速摄像机对于高速事件的定性评估非常有用。然而,当使用不适合的处理软件从图像获取定量数据时可能非常繁琐。

新拓三维XTDIC-STROBE三维动态测量系统,通过分析基于样品表面的散斑图案,其捕获全视场数据并测量局部应变区域就变得更加容易。作为位移轨迹测量的关键点,XTDIC-STROBE还集成了标志点追踪功能。

DIC高速测量系统用于高速运动位移轨迹分析.jpg

DIC高速测量系统用于叶片运动轨迹姿态分析.jpg

XTDIC-STROBE三维动态测量系统可搭配国内外主流品牌厂商高速摄像机使用,帧率从1000 帧/秒(fps)到超100万帧/秒的速度的超高速摄像机,XTDIC-STROBE系统都能与之搭配进行精确的极为快速的运动轨迹分析,广泛应用于包括(但不限于)碰撞测试、安全气囊展开、振动分析、高速旋转姿态、鸟撞试验、弹道试验、爆炸试验、跌落试验、Hopkinsen(Kolsky)杆测试、断裂力学研究等。

DIC高速测量系统用于爆炸力学瞬态位移轨迹分析.jpg

什么是高速摄像机?

数字成像技术发展迅猛,除了分辨率之外,数码相机的成像速度对于许多成像应用都非常重要。通常,如果数码相机提供至少1000 帧/秒(fps)的成像速度,则将其归类为高速摄像机。可实现的最大成像速度在不断提高。目前,可以使用最大可实现的帧速率高达每秒数百万张图像的相机。

DIC高速测量系统与高速摄像机搭配进行位移轨迹分析.jpg

许多国内外品牌高速相机都配备了允许裁剪的成像芯片。裁剪可以降低图像分辨率,以实现更高的成像速度。

什么是高速DIC系统?

相比于传统直接测量被研究物体的方法,使用高速摄像机以及相关的专业DIC分析软件进行光学测量,包括应变、位移、速度、加速度和旋转等。这种新技术被称之为数字图像相关技术(Digital Image Correlation,DIC),随着该技术的快速发展,已经在许多领域取得了广泛的应用。

DIC高速测量系统-数字图像相关法dic原理.jpg

材料发生变形后的位移和形变图

进行数字图像相关技术分析时,首先需要将散斑场施加到待检测的物体上,在施加应力后,摄像机和数字图像相关技术软件会记录和分析散斑场的运动以揭示应变和位移发生的区域。

DIC的分析操作可以利用单个或者多个同步后的摄像机来完成,在不同的角度进行摄像记录。单个摄像机将获得一个二维的图像,可用于分析材料的伸长率、拉伸强度和单平面失真等信息。多个摄像机能够获取三维图像,可用于进行平面振动和失真分析等方面。

数字图像相关法DIC的使用,该技术明显优于传统的传感器方法。DIC是一种非接触式的方法,相比于传感技术,这是一个关键的特征优势,因为传感器技术会改变物体的位移或变形信息,并且DIC技术能够提供比传感器技术更丰富的离散数据点,此外,DIC技术分析更加快速,成本更加便宜,且易于与其他一些技术进行集成整合。

高速DIC系统,即DIC技术与高速摄像机的结合,高速摄像机主要负责采集高分辨率图像,DIC软件主要负责对采集的图像进行分析,用于研究机械测试中3D运动、模态参数、振动和位移轨迹等。因此,高速DIC系统的科研和工程应用价值日益凸显。

高速DIC测量系统主要用于:

航空航天工业测试(风洞试验,鸟撞测试,机翼冲击测试)

汽车行业的安全气囊展开测试

部件和结构的振动分析测试(测量直升机旋翼叶片的挠度)

汽车行业的跌落测试,以评估底盘和汽车部件的耐撞性,例如电动汽车的电池托盘

材料的高应变率测试(霍普金森杆测试)

汽车挡风玻璃冲击测试,汽车碰撞试验

风力叶片振动测量

发电站大型涡轮的振动

生物力学运动和变形研究

弹道冲击研究(子弹撞击防护头盔或防刺服/防弹服)

验证理论研究和数字仿真的结果

DIC高速测量系统用于高速运动位移轨迹分析.jpg移

DIC高速测量系统用于高速运动位移轨迹分析.jpg

什么是XTDIC-STROBE三维动态测量系统?

XTDIC-STROBE三维动态测量系统,基于双目立体视觉技术,结合高速摄像机实时采集被测物体各个变形阶段的图像,利用准确识别的标志点实现立体匹配,重建出物体表面点的三维空间坐标,并计算得到物体的变形量、三维轨迹姿态等数据。

XTDIC-STROBE三维动态测量系统支持从几十毫米到几米的测量幅面,根据需求可定制更多测量幅面,测量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1-8个相机的同时标定,可测量全场三维坐标、位移、轨迹姿态、速度及加速度等动态变形数据。

XTDIC-STROBE软件可以分析应变、位移、速度、加速度、旋转、角度和角度变化等,捕捉和评估三维空间里的运动和变形,对于振动物体可以进行模态分析,系统可控制高速摄像机出发和图像采集,可进行多相机外同步触发型号,支持扩展接口同步测量多个区域的变形、位移。


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