CN108519381A - 基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法 - Google Patents

基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108519381A
CN108519381A CN201810208428.3A CN201810208428A CN108519381A CN 108519381 A CN108519381 A CN 108519381A CN 201810208428 A CN201810208428 A CN 201810208428A CN 108519381 A CN108519381 A CN 108519381A
Authority
CN
China
Prior art keywords
speckle
digital image
correlation technique
image correlation
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810208428.3A
Other languages
English (en)
Inventor
何霁
陈源
顾彬
李淑慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201810208428.3A priority Critical patent/CN108519381A/zh
Publication of CN108519381A publication Critical patent/CN108519381A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，目的在于寻找更为有效的稳定的应变测量的实现方案，其包括：获取板料测试区域尺寸；根据板料测试区域尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数，并根据面片参数确认散斑参数；基于散斑参数采用可调节喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上；通过DIC测试设备或者力学性能测试实验设备对带有散斑的板料测试试样进行标准的力学性能测试，得到力学性能参数及变形过程应变场。本发明通过可调节喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上进而得到可控的不同尺寸的散斑，提高测试结果的稳定性。

Description

基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法
技术领域
本发明涉及金属板料力学性能测量领域，特别涉及一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法。
背景技术
应变的测量，特别是全场应变的测量在材料实验测试领域中十分广泛。传统的应变测量方法包括人工测量法、接触式平均测量法以及先进的非接触式计算机视觉测量法。人工测量法和接触式平均测量方法均容易引入较大的误差。而非接触式计算机视觉技术，如数字图像相关(Digital Image Correlation，简称DIC)测量方法，它是通过已标定好的两个高分辨率相机，记录涂有不同颜色散斑的试样的变形全过程，然而通过计算机图像处理技术，得到变形过程中试样表面的位移场、应变场等。
非接触式应变场测量方法具有无损伤，适用范围广等优点，其在测量均匀变形过程中的应变场具有极高的重复性和准确度。但是，目前采用DIC技术在极小区域的环境下，采用传统商业漆散斑得到的表面散斑形状怪异且尺寸过大，因此在测试区域得不到足够的测试信息；在变形过程不稳定阶段，特别是材料失效阶段，散斑的尺寸由于随之变形也呈现过大的缺点，在剧烈变形过程中无法提供准确稳定的测试结果。
发明内容
为了寻找更为有效的稳定的应变测量的实现方案，本发明提供了一种较为稳定的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法。
为实现上述目的，本发明提供一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，该基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法包括如下步骤：
步骤S1：获取板料测试试样中板料测试区域尺寸；
步骤S2：根据所述板料测试区域尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数，并根据所述面片参数按照第一预设规则确认散斑参数；
步骤S3：基于所述散斑参数采用可调节喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上，得到带有散斑的板料测试试样；
步骤S4：通过所述DIC测试设备或者力学性能测试实验设备对所述带有散斑的板料测试试样的进行标准的力学性能测试，得到力学性能参数及变形过程应变场。
优选地，所述预置的调制墨水为采用酒精与标准碳素墨水按照预设比例混合而成。
优选地，所述预设比例为1:2。
优选地，所述第一预设规则为面片中包含至少两个散斑。
优选地，所述根据所述板料测试试样的尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数包括如下步骤：
获取DIC测试设备的相机参数；
将所述相机参数配置到DIC软件中，基于所述配置的DIC软件以及所述板料测试试样的尺寸确认所述面片参数。
优选地，所述基于所述散斑参数采用喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上包括如下步骤：
基于所述散斑参数获取经验参数，所述经验参数包括喷枪的高度、气压以及喷洒的次数；
根据所述经验参数将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上。
优选地，所述喷射了一层白色底漆为采用快干热塑性丙烯酸气雾漆喷上的一层白色底漆。
优选地，所述DIC测试设备为Aramis 3D测量系统。
优选地，所述散斑参数为散斑直径。
与现有技术相比，本发明一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法具有如下有益效果：
本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法通过可调节喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上进而得到可控的不同尺寸的散斑，解决了小测试区域条件下传统商业漆散斑由于尺寸太大导致测试获得的细节信息不够的问题，提高测试结果的稳定性。
本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法具有方法简单、可控、成本低廉且易于实施，为断裂模型的开发和小区域测试实验的开展提供更有效的测试途径，从而优化DIC技术在金属板料力学性能测试中的应用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法的方法流程示意图；
图3为本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法的本发明实施例与传统测试方法对于2毫米的铝合金板料单向拉伸实验的散斑对比示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其应用于如图1所示的表面制斑场景中，其中，喷头200位于板料测试试样100上方的一定高度h上。
请参阅图2，图2示出了该基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法的方法流程示意图，该基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法包括如下步骤：
步骤S1：获取板料测试试样中板料测试区域尺寸，其中，板料测试区域尺寸优选通过测量方式获取。
在一些实施方式中，为了提高测试的效果，在步骤S1之前还包括：使用酒精对板料测试试样的表面进行擦拭清理。
步骤S2：根据所述板料测试区域尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数，并根据所述面片参数按照第一预设规则确认散斑参数；其中，第一预设规则为面片中包含至少两个散斑。.
详细地，根据板料测试试样的尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数包括如下步骤：
获取DIC测试设备的相机参数；
将相机参数配置到DIC软件中，基于配置的DIC软件以及板料测试试样的尺寸确认面片参数。
在一些实施方式中，根据所使用相机分辨率进行DIC软件参数的设置并根据板料测试区域尺寸按照最小尺寸区域10个计算点来确认面片参数。
可选地，面片为正方形，面片参数为该正方形的边长。散斑为圆形，散斑参数为散斑的直径。根据面片参数按照第一预设规则确认散斑参数为按照面片的边长包含两个圆形散斑，也即散斑间隔为一个直径大小确认散斑的直径。
优选地，DIC测试设备为德国GOM公司的Aramis 3D测量系统。
步骤S3：基于所述散斑参数采用喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上，得到带有散斑的板料测试试样。其中，预置的调制墨水为采用酒精与标准碳素墨水按照预设比例混合而成。
优选地，酒精与标准碳素墨水按照预设比例为1:2。
详细地，步骤S3包括如下步骤：
基于散斑参数获取经验参数，经验参数包括喷枪的高度、气压以及喷洒的次数；
根据经验参数将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上。
其中，喷射的一层白色底漆为采用快干热塑性丙烯酸气雾漆喷上的一层白色底漆。
这样通过经验参数用户就可以根据自己的实际需求制作散斑，提升测试的效果。
步骤S4：通过所述DIC测试设备或者力学性能测试实验设备对所述带有散斑的板料测试试样的进行标准的力学性能测试，得到力学性能参数及变形过程应变场。
在一些实施方式中，步骤S4包括如下步骤：
记录通过DIC测试设备或者力学性能测试实验设备对带有散斑的板料测试试样的进行标准的力学性能测试的测试数据；
采用数据处理软件根据力学原理计算得到力学性能参数，通过DIC软件得到变形过程应变场。
其中，数据处理软件优选为Origin软件。
在一些实施方式中，本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法的最小散斑的直径为8微米，最大散斑的直径为400微米。
请参阅图3，图3示出了本发明实施例与传统测试方法对于2毫米的铝合金AA6061T6板料单向拉伸实验的散斑对比示意图，其中，传统测试方法的散斑参数为300微米，本发明实施例的散斑参数为30微米。通过图3可以看出，不同类型或不同尺寸的散斑在材料变形均匀阶段的应变路径高度一致，而到了后期的不稳定变形阶段，特别是最后变形剧烈的断裂阶段出现了较大的差异，而按照本本发明实施例，也即基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法可以得到更为稳定的测试结果。
与现有技术相比，本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法具有如下有益效果：
本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法通过可调节喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上进而得到可控的不同尺寸的散斑，解决了小测试区域条件下传统商业漆散斑由于尺寸太大导致测试获得的细节信息不够的问题，提高测试结果的稳定性。
本发明实施例一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法具有方法简单、可控、成本低廉且易于实施，为断裂模型的开发和小区域测试实验的开展提供更有效的测试途径，从而优化DIC技术在金属板料力学性能测试中的应用。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法包括如下步骤：
步骤S1：获取板料测试试样中板料测试区域尺寸；
步骤S2：根据所述板料测试区域尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数，并根据所述面片参数按照第一预设规则确认散斑参数；
步骤S3：基于所述散斑参数采用可调节喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上，得到带有散斑的板料测试试样；
步骤S4：通过所述DIC测试设备或者力学性能测试实验设备对所述带有散斑的板料测试试样的进行标准的力学性能测试，得到力学性能参数及变形过程应变场。
2.如权利要求1所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述预置的调制墨水为采用酒精与标准碳素墨水按照预设比例混合而成。
3.如权利要求2所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述预设比例为1:2。
4.如权利要求1所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述第一预设规则为面片中包含至少两个散斑。
5.如权利要求1所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述根据所述板料测试试样的尺寸以及DIC测试设备的相机参数确认面片参数包括如下步骤：
获取DIC测试设备的相机参数；
将所述相机参数配置到DIC软件中，基于所述配置的DIC软件以及所述板料测试试样的尺寸确认所述面片参数。
6.如权利要求1所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述基于所述散斑参数采用喷枪将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上包括如下步骤：
基于所述散斑参数获取经验参数，所述经验参数包括喷枪的高度、气压以及喷洒的次数；
根据所述经验参数将预置的调制墨水均匀的喷在已经喷射了一层白色底漆的板料测试区域上。
7.如权利要求1或6所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述喷射了一层白色底漆为采用快干热塑性丙烯酸气雾漆喷上的一层白色底漆。
8.如权利要求1所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述DIC测试设备为Aramis 3D测量系统。
9.如权利要求1所述的基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法，其特征在于：所述散斑参数为散斑直径。
CN201810208428.3A 2018-03-14 2018-03-14 基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法 Pending CN108519381A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810208428.3A CN108519381A (zh) 2018-03-14 2018-03-14 基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810208428.3A CN108519381A (zh) 2018-03-14 2018-03-14 基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108519381A true CN108519381A (zh) 2018-09-11

Family

ID=63433255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810208428.3A Pending CN108519381A (zh) 2018-03-14 2018-03-14 基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108519381A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109270102A (zh) * 2018-09-18 2019-01-25 昆明理工大学 一种用于dic分析的梯度纳米纯铜sem试样的制备方法
CN109358059A (zh) * 2018-10-12 2019-02-19 东华大学 一种基于激光动态散斑技术的油漆干燥分析仪
CN111791623A (zh) * 2020-07-21 2020-10-20 艾感科技(广东)有限公司 一种喷墨打印制备气体传感器阵列的方法及装置
CN113504110A (zh) * 2021-07-14 2021-10-15 北京理工大学 一种基于标准散斑贴纸的复合材料力学性能参数测量方法
CN113607509A (zh) * 2021-06-11 2021-11-05 上海交通大学 基于丝网印刷的低温散斑制备系统及方法
WO2022060971A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems and methods for printing patterns
CN114322811A (zh) * 2021-12-17 2022-04-12 深圳市海塞姆科技有限公司 一种标准散斑喷涂装置及标准散斑喷涂方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102768140A (zh) * 2012-07-12 2012-11-07 安徽工业大学 一种散斑的自动制取装置
CN103149086A (zh) * 2013-01-15 2013-06-12 华南理工大学 一种测量金属单向拉伸中韧性损伤演化的装置及方法
CN103542815A (zh) * 2013-09-23 2014-01-29 西安新拓三维光测科技有限公司 大幅面散斑全场应变测量方法
CN104372285A (zh) * 2014-10-20 2015-02-25 西安交通大学 一种基于等离子喷涂的高温散斑制作方法
CN105486564A (zh) * 2016-01-28 2016-04-13 上海理工大学 一种变形测量的散斑制作方法
CN107655756A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 天津商业大学 一种基于散斑打印的纸弹性模量测试方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102768140A (zh) * 2012-07-12 2012-11-07 安徽工业大学 一种散斑的自动制取装置
CN103149086A (zh) * 2013-01-15 2013-06-12 华南理工大学 一种测量金属单向拉伸中韧性损伤演化的装置及方法
CN103542815A (zh) * 2013-09-23 2014-01-29 西安新拓三维光测科技有限公司 大幅面散斑全场应变测量方法
CN104372285A (zh) * 2014-10-20 2015-02-25 西安交通大学 一种基于等离子喷涂的高温散斑制作方法
CN105486564A (zh) * 2016-01-28 2016-04-13 上海理工大学 一种变形测量的散斑制作方法
CN107655756A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 天津商业大学 一种基于散斑打印的纸弹性模量测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈源等: "细小散斑测试新方法在板材断裂中的实验研究", 《创新塑性加工技术，推动智能制造发展——第十五届全国塑性工程学会年会暨第七届全球华人塑性加工技术交流会学术会议论文集》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109270102A (zh) * 2018-09-18 2019-01-25 昆明理工大学 一种用于dic分析的梯度纳米纯铜sem试样的制备方法
CN109270102B (zh) * 2018-09-18 2021-07-16 昆明理工大学 一种用于dic分析的梯度纳米纯铜sem试样的制备方法
CN109358059A (zh) * 2018-10-12 2019-02-19 东华大学 一种基于激光动态散斑技术的油漆干燥分析仪
CN111791623A (zh) * 2020-07-21 2020-10-20 艾感科技(广东)有限公司 一种喷墨打印制备气体传感器阵列的方法及装置
WO2022060971A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems and methods for printing patterns
US11660862B2 (en) 2020-09-17 2023-05-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems and methods for printing patterns
CN113607509A (zh) * 2021-06-11 2021-11-05 上海交通大学 基于丝网印刷的低温散斑制备系统及方法
CN113504110A (zh) * 2021-07-14 2021-10-15 北京理工大学 一种基于标准散斑贴纸的复合材料力学性能参数测量方法
CN114322811A (zh) * 2021-12-17 2022-04-12 深圳市海塞姆科技有限公司 一种标准散斑喷涂装置及标准散斑喷涂方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108519381A (zh) 基于数字图像相关技术的表面制斑测试方法
Lionello et al. A practical approach to optimizing the preparation of speckle patterns for digital-image correlation
Chen et al. A method to transfer speckle patterns for digital image correlation
US20200080880A1 (en) Method and device for measuring minute volume of liquid
CN109458943B (zh) 一种dic技术随机散斑生成方法
EP3210004B1 (en) Method for measuring surface properties
Chen et al. Drop impact on spherical soft surfaces
CN104359417B (zh) 一种用于大视场大倾角测量的椭圆散斑生成方法
KR101818695B1 (ko) 잉크젯 헤드를 이용한 인쇄 방법
CN106018036A (zh) 混凝土表面散斑的制作方法及装置
CN104200474B (zh) 一种获取物体变形量的数字图像分析方法
JP3230466B2 (ja) 光学式伸び計用標線マーク
JP4834584B2 (ja) 変形挙動の測定方法、シミュレーション方法及び測定装置
CN113407132B (zh) 基于打印图像调节不同温度下驱动波形的方法及打印设备
JP2007248072A (ja) 色むら検査装置および方法
JP3326962B2 (ja) 塗装品質解析装置
Cheng et al. Measurement of surface tension of epoxy resins used in dispensing process for manufacturing thin film transistor-liquid crystal displays
KR101791306B1 (ko) 영상 분석 스트레인 측정을 위한 스패클 패턴 생성 장치 및 이를 이용한 스트레인 측정 방법
CN107830814A (zh) 一种基于光度学的测量表面变形的方法
JPH07306016A (ja) 塗装膜厚計測装置
Saketi et al. Automated Drop-on-Fiber contact angle measurement using a microrobotic platform
JP2008116225A (ja) 検査ゲージおよびこの検査ゲージを用いる検査方法
Hagemeier et al. Two-perspective fluorescence analysis of droplets creeping down a tilted plate
US9001315B2 (en) Lens assembly testing method
CN108715233A (zh) 一种无人机飞行精度测定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180911