【精品】基于dic的非接触式全场应变测量系统设计毕业论文

dic实验报告DIC实验报告一、引言DIC（Digital Image Correlation）是一种基于数字图像处理的测量技术，广泛应用于工程领域中的应变分析和形变测量等方面。

本实验旨在探究DIC技术的原理、应用以及其在实际工程中的潜力。

二、DIC技术原理DIC技术基于图像处理和模式匹配的理论，通过对两幅或多幅图像进行比较和分析，实现对物体的形变和位移的测量。

具体而言，DIC技术通过以下步骤实现测量：1. 图像获取：使用高分辨率的相机对待测物体进行拍摄，通常要求物体表面具有一定的纹理。

2. 图像预处理：对获取的图像进行预处理，包括去噪、灰度化、滤波等操作，以提高后续图像处理的准确性。

3. 特征提取：使用图像处理算法提取图像中的特征点或特征区域，通常采用相关系数、亮度梯度等指标进行特征提取。

4. 特征匹配：将两幅或多幅图像中的特征点进行匹配，建立特征点之间的对应关系。

5. 形变分析：根据特征点的对应关系，计算物体的形变和位移等参数。

三、DIC技术应用DIC技术在工程领域具有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 材料力学：DIC技术可以用于材料的应力-应变分析，通过测量材料表面的形变，得到材料在受力下的应变情况，从而评估材料的力学性能。

2. 结构健康监测：DIC技术可以用于对结构的形变和位移进行实时监测，提供结构健康状况的评估和预警。

3. 液体力学：DIC技术可以用于液体流动的实时可视化和分析，通过对流体表面的形变进行测量，揭示流体的流动特性。

4. 汽车工程：DIC技术可以用于汽车碰撞试验中的形变测量，评估车身的安全性能。

5. 航空航天工程：DIC技术可以用于飞行器的结构形变分析，提供对飞行器在飞行过程中的变形情况的评估。

四、DIC技术的优势与挑战DIC技术相比传统的形变测量方法具有一些明显的优势，如高精度、非接触、全场测量等。

然而，DIC技术在实际应用中也面临一些挑战，如对图像质量要求高、对计算资源要求大等。

DIC测量原理的应用1. 简介DIC（Digital Image Correlation）是一种基于数字图像处理的位移测量方法，它通过分析图像中特定点的像素位移来计算物体的形变和位移。

DIC技术在工程领域中被广泛应用，特别是在材料力学、结构力学和生物力学等领域。

2. DIC测量原理DIC测量原理是基于图像的亮度匹配和像素位移计算。

具体原理如下： 1. 亮度匹配：首先，在进行DIC测量前，对待测物体进行拍摄得到一系列图像。

然后，选择两个相邻图像进行亮度匹配，即将两幅图像进行亮度显示范围变换，使得两幅图像的亮度尽量一致。

2. 图像剖分：将匹配亮度后的图像进行分块，每个块的大小取决于待测物体的尺寸和形变情况。

通常，分块大小越小，测量精度越高，但计算量也会增加。

3. 像素位移计算：对亮度匹配后的图像块进行图像处理，通过比较块内每个像素的灰度值，计算出块之间的位移。

这种位移计算方法可以基于相关性、互信息或梯度等方法。

4. 形变计算：通过位移计算出每个像素点的位移矢量，进而可以获得整个物体的形变场。

常用的形变参数包括正向应变、剪切应变和主应变等。

3. DIC测量应用3.1 材料力学在材料力学中，DIC被广泛应用于材料的拉伸、压缩和弯曲等实验中，用于测量材料表面的形变和位移。

通过DIC测量，可以得到材料的应力应变曲线、断裂点和表面形貌等信息，从而评估材料的力学性能。

3.2 结构力学在结构力学中，DIC技术可用于监测结构物的变形和位移。

例如，在桥梁和建筑物的使用寿命评估中，利用DIC测量可以监测结构物的沉降、变形和裂缝扩展等情况，及时发现结构的变化并采取相应措施。

3.3 生物力学在生物力学研究中，DIC被广泛用于测量生物组织和器官的形变和位移。

例如，通过DIC测量可以分析人体骨骼的运动和变形，对运动学和生物力学研究具有重要意义。

同时，DIC还可以应用于生物力学材料的拉伸实验，如测量心脏和血管材料的应变和剪切性能等。

基于线阵CCD的非接触微位移测量系统研究的开题报告一、研究背景和意义在工业应用中，微位移测量是一种重要的技术手段。

在许多领域，例如制造业、医疗等，微位移的测量和控制都扮演着至关重要的角色。

而在微位移测量中，非接触式的测量方案已经成为了主流。

与传统的接触式测量相比，非接触式测量具有测量精度高、测量速度快、不易对被测物体造成损害等优点，因此在工业应用中得到了广泛的应用。

线阵CCD作为常见的非接触式微位移测量元器件之一，已经被广泛应用于各种领域。

线阵CCD 可以将光学图像转换为电信号，通过对光电信号的处理，可以准确地测量被测物体的微小变形量。

由于线阵CCD 的分辨率高，探测灵敏度高等优点，使其在精度要求较高的微位移测量中表现良好。

因此，基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统的研究对于推进微位移测量技术的发展，提升工业生产质量和效率，具有重要的意义和研究价值。

二、研究内容和方法本研究的主要内容是基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统的研究。

具体研究内容如下：1. 研究线阵CCD 的基本工作原理和测量应用特点。

2. 设计基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统，并分析测量系统的特点和优点。

3. 研究线阵CCD 的图像处理算法及其在微位移测量中的应用。

4. 对系统进行性能测试，分析系统的测量精度、稳定性和重复性等指标。

本研究将采用实验研究的方法进行，首先对线阵CCD 的基本原理进行研究，然后设计非接触微位移测量系统并进行测试，最后对测试结果进行分析并提出相关结论。

三、预期研究成果本研究的预期研究成果包括：1. 研究线阵CCD 的基本原理和测量应用特点。

2. 设计实现基于线阵CCD 的非接触微位移测量系统，并验证系统的有效性和可行性。

3. 研究线阵CCD 的图像处理算法及其在微位移测量中的应用。

4. 提出一套完整的线阵CCD 微位移测量系统的实现方案，能够有效地满足实际测量需求。

五、研究进度安排本研究计划于2021年10月开始，预计两年完成。

基于虚拟仪器技术的应变测试系统的研究与开发的开题报告一、研究背景随着科学技术的不断发展，应变测试技术在工程领域中的应用越来越广泛。

应变测试技术是工程设计、建设、改造和维护过程中最基本的技术之一，是衡量结构物理性能的有力手段。

传统的应变测试方法主要采用物理仪器，如电阻片、应变计等进行测试，但这些仪器使用成本高、部署麻烦，且只能测试单一参数。

基于虚拟仪器技术的应变测试系统可以通过计算机模拟物理仪器的测试方法，利用计算机对数据进行处理和分析，具有成本低、操作简便、数据处理快速等优点。

因此，在现代工程中应用虚拟仪器技术进行应变测试已经成为一种趋势。

二、研究目的和意义本研究旨在通过研究开发基于虚拟仪器技术的应变测试系统，以提高应变测试的效率和准确性，解决传统物理仪器测试成本高、操作繁琐等问题，为工程领域的应变测试提供更好的技术支持。

该应变测试系统还可以作为教学实验平台，提高工程学生的实际操作能力和实验数据处理能力，提高其在应变测试方面的专业素养。

三、研究内容和方法本研究将采用虚拟仪器技术，开发一套基于计算机的应变测试系统，包括设计测试系统的软硬件环境，构建测试系统的数据采集、处理和分析功能，以及实现系统的可视化操作界面。

具体包括以下步骤：1.分析传统应变测试方法和虚拟仪器应变测试方法的优缺点，明确需求和设计目标。

2.设计应变测试系统的软硬件环境，包括硬件配置和软件工具，如传感器、数据采集卡、计算机软件等。

3.建立系统的数据采集、处理和分析功能，包括数据采集模块、数据处理和分析模块和数据可视化模块。

4.开发应变测试系统的可视化操作界面，为用户提供简单易用、直观友好的操作界面，方便用户进行测试操作、数据查看和数据处理等。

5.测试和优化系统，验证系统功能的正确性和稳定性。

四、研究计划2019年12月-2020年1月：完成对传统应变测试方法和虚拟仪器应变测试方法的研究，梳理需求和设计目标。

2020年2月-2020年4月：设计应变测试系统的软硬件环境，并建立系统的数据采集、处理和分析功能。

DIC技术在全场变形测量中的应用实验一、DIC技术的应用数字图像相关法(Digital Image Correlation Method，简称DICM)，又称为数字散斑相关法(Digital Speckle Correlation Method，简称DSCM)，是应用于计算机视觉技术的一种图像测量方法。

随着现代的工业技术、科学研究的飞速发展，在材料领域中，研究材料的位移和应变大小同时对材料的变形和力学性能具有重要的意义。

而传统的接触式测量工具和传统的光学测量方法，由于其局限性已经不能再满足测量要求。

数字图像相关法(Digital Image Correlation)以其具备全场和局部变形测量、非接触测量、对场地要求不高、实现简单、应用范围广的优点，成为研究材料位移和应变的大小新方法。

它将物体表面随机分布的斑点或伪随机分布的人工散斑场作为变形信息载体，是一种对材料或者结构表面在外载荷或其他因素作用下进行全场位移和应变分析的新的实验力学方法。

目前DIC技术已经在电子封装、材料测试、断裂力学、航空航天、生物力学以及显微测量等众多领域得到应用，取得了瞩目的成就。

二、实验目的本课采用教学实验及实践活动形式，让学生熟悉DIC（Digital Image Correlation，数字图像相关）技术在全场变形测量中的作用及使用范围，了解利用DIC技术进行变形测量的典型流程及软硬件的使用方法，掌握利用DIC专用软件Vic-Snap, Vic-2D 及Vic-3D的操作方法并通过软件计算获得需要的实验结果，对实验结果进行必要的后处理以获得更多的变形信息。

加强和巩固对工程材料、材料力学、成形技术等课堂上所学的理论知识，拓展学生的科研思维，培养学生综合应用所学知识、分析和解决工程实际问题的能力。

由于其适用性广，可测量并获得任意试样形状或零件的表面变形信息，为研究生的相关科研研究提供一种强大的技术支撑及实验手段。

三、实验内容1.准备试样a) 利用线切割手段，按照GB/T 228-2002标准切制试样，试件编号为1-1和1-2；b) 利用香蕉水或三氯乙烷将试样表面清洗干净，清除试样表面的细小毛屑;c) 进行试样标号，用千分尺及游标卡尺测量并记录试样初始几何参数，如宽度、厚度等；d) 在试样需测试表面喷涂均匀的哑光白底漆，放置在阴凉通风处晾干，均匀喷洒哑光黑色散斑于哑光白底漆上，并晾干。

基于DIC的斯特林制冷机振动非接触三维全场测试方法作者：朱魁章程腾仰叶张文君高越苏勇徐小海张青川来源：《中国测试》2015年第05期摘要：为快速准确测试斯特林制冷机在工作时的振动状态，建立一种基于数字图像相关（DIC）的非接触三维仝场测试新方法。

该方法通过对制冷机表面的自然或人工标识进行图像相关分析，获得制冷机表面的外形（或标识）位移和应变的非接触三维仝场测量，对测量的三维位移场进行傅里叶分析，进一步计算制冷机表面（或标识）的三维全场振动，实现制冷机振动振幅与频率的高精度无接触测量。

通过斯特林制冷机的三维振动测试结果表明：该方法不仅能作为斯特林制冷机振动输出测量的新方法，还能有效应用于其他运动物体的振动输出测量。

关键词：制冷机振动；数字图像相关；三维；全场测试文献标志码：A文章编号：1674-5124（2015）05-0001-040 引言斯特林制冷机是为高精度红外探测器提供80 K低温环境的一种机电组件，工作时因为内部部件运动而产生振动，振动大小直接影响红外探测器的探测准确度和成像质量，航天红外热像仪对制冷机的振动要求较高。

目前，斯特林制冷机的振动通常使用加速度传感器（或位移传感器）量测其振动加速度时程曲线（或位移时程曲线），从而评估制冷机的振动特性。

这类振动测试方法的局限性在于：1）通常是一维的点测量，为了较全面地分析制冷机的振动特性，需在制冷机的不同方位布置数个传感器；2）接触式测量，传感器必需粘贴在制冷机的表面上，还有测量引线，这对振动测试结果的准确性有一定影响，尤其是被测量物体尺寸和质量较小时。

数字图像相关（digital image correlation，DIC）技术是一种基于现代数字图像处理技术的新型光测技术，它通过分析变形前后被测物体表面的数字图像，获得被测器件表面的形貌和变形（位移、应变）信息，通过软件分析获得被测物体的振动位移量。

随着数字摄像技术的发展，各种高分辨率（>1200万像素）、高帧频（>1000 Hz）的数字相机不断涌现，基于DIC的测试技术也相应得到了快速发展，已被广泛应用于工业、科研、军事、医疗等领域，比如：混凝土的变形检测、材料表面变形测量、板材的成形极限曲线测量等。

DIC是一种非接触式的高精度位移、用于全场形状、变形、运动测量的方法，也是现代光测量力学领域内最有应用前景的测量方法。

其应用研究方向，正朝着从常规材料到新型材料的测量，从弹性问题测量到强塑性问题的测量，从常温到高温的测量，从宏观测量到微观测量的趋势发展。

DIC方法在上世纪80年代初被提出，经过30多年众多学者的研究，DIC 技术上已经非常成熟。

这种方法又被称为数字散斑相关法，它直接处理的对象是具有一定灰度分布的数字图像（散斑图），通过对比材料或者结构表面在变形前后的散斑图运用相关算法得到全场位移和应变。

该方法对实验环境要求极为宽松，并且具有全场测量、抗干扰能力强、测量精度高等优点。

其基本测量原理如下图：用于固体材料和结构表面位移、变形和形貌测量的数字图像相关方法(Digital image correlation,DIC)是一种基于数字图像处理和数值计算的非干涉变形测量方法，与其它基于相干光波干涉原理的光测方法（如电子散斑干涉、云纹干涉法）相比，数字图像相关方法具有其明显和独特的优势：1）仅需要一个（2D DIC）或两个数字相机(3D DIC)拍摄变形前后被测物体表面的数字图像，其光路布置、测量过程和试样准备简单；2）无需激光照明和隔振，对测量环境要求较低；3）可与不同时间分辨率和空间分辨率的数字成像设备（如高速摄像机、光学显微镜、扫描电子显微镜）直接结合，因此适用测量范围广泛。

可以说，数字图像相关方法是当前实验力学领域最活跃也最受关注的光测力学方法之一，作为一种灵活、有效和功能强大的变形测量手段，数字图像相关方法在各种材料和结构表面变形测量、力学和物理参数表征以及验证力学理论和有限元分析的正确性等方面获得了无数令人影响深刻的成功应用。

以上就是关于关于DIC数字图像相关法的基本测量原理及优势的介绍，如果想了解更多关于DIC的资料，欢迎咨询武汉中创联达科技有限公司。

基于dic的非接触式全场应变测量系统设计设计本科毕业设计（论文）基于dic的非接触式全场应变测量系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院系级教学单位：自动化仪表系摘要近几年来，用数字图像相关法测量变形已成为世人瞩目的测量方法，并且应用越来越广泛，自从2007年以来，国际上基于数字图像相关的方法（Digital Image Correlation,DIC）测量全场应变的技术已经被广泛应用于各种学科的研究，例如材料力学，断裂力学，微观纳米应变测量，各种新型材料测量等。

dic测应变的原理和算法DIC（Digital Image Correlation，数字图像相关）是一种用于测量物体表面形变和应变的非接触式光学测量方法。

其原理是利用相机拍摄物体表面的图像，然后通过对这些图像进行处理和分析，来推断出物体表面的形变和应变情况。

DIC测量的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 图像获取，使用高分辨率的相机拍摄物体表面的图像。

2. 图像处理，对拍摄到的图像进行预处理，包括去噪、增强对比度等操作，以提高后续的图像分析精度。

3. 特征提取，在图像中识别出物体表面的特征点，可以是纹理、颜色等特征，用于后续的匹配和跟踪。

4. 图像匹配，通过比对不同时间或加载条件下的图像，找到相应的特征点，从而得到物体表面的位移场。

5. 应变计算，根据位移场的信息，计算出物体表面的应变分布，可以是拉伸、剪切等应变量。

在DIC测量中，应变的计算算法通常包括：1. 基于位移场的应变计算，通过对位移场进行空间微分，可以得到应变场的分布。

常见的方法包括全场法和局部法，全场法适用于整个图像区域的应变计算，而局部法则是针对特定区域进行应变计算，通常精度更高。

2. 核相关法，该方法利用图像处理中的相关分析方法，通过计算特征点周围的亮度变化来得到应变场。

3. 有限元法，将物体表面离散化为小区域，利用有限元方法来计算每个区域的应变值，适用于复杂形状和加载条件的情况。

总的来说，DIC测量应变的原理是基于对物体表面图像的处理和分析，通过计算位移场来推断出应变分布，而应变的计算算法则包括基于位移场的计算、核相关法和有限元法等多种方法。

这些方法各有优劣，可以根据具体的测量需求和条件来选择合适的算法进行应变计算。

毕业设计308基于虚拟仪器技术的应变测试仪的研发近年来，随着科技的不断发展，虚拟仪器技术在各个领域中得到了广泛的应用。

而在工程领域中，应变测试仪的研发是至关重要的，因为应变测试是工程结构安全性评估的重要手段之一、因此，本文将基于虚拟仪器技术开发一款基于虚拟仪器技术的应变测试仪。

首先，本文将对虚拟仪器技术进行简要介绍。

虚拟仪器技术是一种基于计算机的测试仪器开发和应用的技术，它通过软硬件集成的方式，将传感器、信号处理、控制和显示等功能集成到一个计算机平台上。

相对于传统的仪器，虚拟仪器具有成本低、灵活性高和易于扩展等优势，因此在工程领域中得到了广泛应用。

其次，本文将介绍虚拟仪器技术在应变测试领域的研究现状。

目前，已有一些研究者使用虚拟仪器技术进行应变测试仪的开发，并取得了一定的成果。

这些研究主要包括传感器的选择和面板的设计等方面。

但是，现有的研究还存在一些问题，比如测试精度不高、操作不便等。

因此，本文拟在现有研究的基础上进行深入研究和改进。

接下来，本文将详细阐述基于虚拟仪器技术的应变测试仪的设计方案。

首先，本文将选择适合应变测试的传感器，并设计合适的信号处理电路，以提高测试精度。

其次，本文将采用图形化编程软件对测试仪的面板进行设计，以提高用户操作的便捷性。

最后，本文将通过实验验证设计方案的可行性和有效性。

最后，本文将进行应变测试仪的性能评估。

本文将定义适合应变测试仪的性能指标，比如测试精度、稳定性和可靠性等，并进行相关实验和数据分析。

通过对测试仪的性能评估，可以进一步优化设计方案，真正实现基于虚拟仪器技术的应变测试仪的研发。

总之，本文将基于虚拟仪器技术开发一款基于虚拟仪器技术的应变测试仪。

通过详细阐述虚拟仪器技术在应变测试领域的研究现状、设计方案和性能评估，本文旨在为应变测试领域的研究和实践提供参考和借鉴，推动虚拟仪器技术在工程领域的应用。