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浅谈DIC技术在视频引伸计上的应用

2022年10月20日,由新拓三维技术(深圳)有限公司自主研发出的高精度视频引伸计XTDIC-VG系列新品正式发布。接下来,让我们一起来回顾,这款视频引伸计研发背后的历程,以及突破多重技术难题,引领行业的背后研发故事。
西安交通大学机械学院教授梁晋老师:

先进制造的快速发展,涌现出大量的新材料、新结构、新工艺,后期需要对其性能进行快速、准确的检测。

而我们现有的检测方法,尤其在变形检测方面还非常落后,无法满足需求。例如我们在变形检测方面,大部分采用应变片、接触式、需要粘贴,我们现有的设计制造和加工都实现了三维数字化,而我们的检测方法很多还采用一维、二维的方法。

为了解决这个问题,我们现在有非常方便的方法,是采用图像和计算机技术来实现这种力学性能的检测。

西安交通大学博导分享视频引伸计的产业应用.jpg

中国科学院金属研究所先进钢铁部任少飞博士:

小尺寸拉伸通常是指标距1-10mm之间的试样,它作为力学性能测试常见的手段,被广泛应用于尺寸受限的材料,这类试样在进行拉伸性能测试时,除了对夹具和载荷装置有严格的要求,对引伸计也提出了严格的要求。

它要求引伸计也能适应小尺寸测量的工况,同时还能够达到测试要求,传统的机械引伸计虽然测量精度高,但是它并不适用于小尺寸拉伸,而光学视频引伸计作为一种无需与力学传感器相连接,没有传感器限制的、一种新型的引伸计,避免了与试样的直接接触,更适合小尺寸的拉伸。

新拓三维自主研发的、针对小尺寸拉伸的光学视频引伸计,它的测量精度能够满足测试需求,安装使用起来很方便,给我们的日常力学测试提供了许多便利,助力我们研究所先进钢铁部门的科研。

行业大咖分析新拓三维视频引伸计的应用优势.jpg

新拓三维研发总监李磊刚博士:

1.新拓为什么要搞视频引伸计?

近几年,我们国家的工业体系质量和水准不断提高,对材料测试的仪器和方法提出了更高的要求,这就需要高端的产品来替代进口设备,这是中国企业的使命,更是新拓三维的使命所在。

近年来,我们国家的工业体系质量和水准不断提高,各种新结构、新材料、新工艺不断的涌现和被应用,对测试的仪器和方法也提出了更高的要求。高端测试仪器一直是国内工业发展中创新开发验证的短板,在地缘政治和贸易保护下,高端仪器的国产化需求更加迫切。开发更贴合工况需求的国产替代设备,这是中国企业的使命,更是新拓三维的使命所在。

还有,视频引伸计的技术核心在于如何快速且精准的进行图像匹配,新拓团队从13年就致力于全场DIC技术的研究和应用,对图像匹配有深刻的理解和技术积累,所以,视频引伸计的底层核心技术对新拓而言是比较简单的。

我从2008年就开始从事光学测量技术的开发研究,博士期间的研究方向就是DIC技术及其应用。新拓三维团队从13年就致力于三维全场DIC技术的研究和应用,在高校和科研机构用户中积累了宝贵的行业应用经验。越来越多的用户希望我们能够提供操作更便捷高效的DIC视觉测量产品,许多试验机品牌因为视觉测量基础薄弱也希望我们能够提供配套方案。也是在这些殷切的市场期望下,我们把三维全场DIC技术的研究积累进行了整合,最终开发了这套XTDIC-VG系列视频引伸计产品,以回馈广大用户和合作伙伴,也希望能为加速国家工业制造水平升级贡献一份力量。

新拓三维研发总监分析视频引伸计的产品研发定位.jpg

新拓三维产品负责人柏晓春

1.据了解,目前国内外已有相似视频引伸计产品,我们产品的主要定位是什么?

国内外确实已经有相似产品,我们也基本都进行了调研,也和很多试验机行业的品牌厂商进行了探讨,最后我们总结视频引伸计产品定位四个要点:简单易用,稳定可靠,高性能,接口丰富;

2.老大说挺简单,但是据了解你们好像还搞了挺长是时间,为什么呢?

2D和3D方案的选择,一直让团队很纠结,2D方案精度高但需要垂直正对测试试件进行观测,3D方案适应性强但因是双目匹配又精度有一定损失。最后,我们通过反复测试和迭代,继承2D测量的高精度特性的同时,又摆脱了测头必须垂直摆放的束缚,发明了2.5D测量方案,这个也是一个行业创新。

另外,我们花了大量时间来提高和验证系统的精度和性能。行业标准是0.5级,我们的120幅面标品实际是可以做到0.2级,而且,我们还可以一秒采集计算1000帧,也是目前行业新高。

3.听起来让人信心满满啊,那么新拓三维的视频引伸计产品继续前进方向是什么?

我们会继续围绕客户和工况需求打磨产品,细化工程应用同时逐步强化自动化测量,适时可能推出嵌入式产品。

新拓三维视频引伸计产品负责人分析产品2D与3D测量方案选择.jpg

新拓三维软件开发工程师宋佳乐

1.时间紧,任务重,如何快速完成项目?

核心的匹配算法和畸变校正,这部分可以从DIC系统中无缝移植过来,这个比较省事儿。不过,软件这块儿,为了计算更快更稳定,我们基本上重构了整个算法引擎,也优化了数据管理,设计了适合工业现场的测量头,项目虽然延期了,但把产品的高度卷起来了,交上了我们开发人员自己满意的答卷。

2.最难的是哪个开发环节?

那肯定是多相机拼接,这个模块基本上是推倒重做的。我们开发的不是常规的拼图,用的是特征匹配接力,多大视野都可以实现无损拼接测量,保证0.5级精度。

新拓三维软件工程师分享视频引伸计研发难题-多相机拼接.jpg


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