CSI之非接触应变测量系统
北京市朝阳区光华路7号汉威大厦16B10室 Room 16B10, Hanwei Plaza, No. 7, Guanghua Road, Chaoyang
CSI 之非接触应变测量系统
Vic-2D & Vic-3D
Vic-2D 标配图示 Vic-3D 标配图示
系统简介
Vic-3D/2D 非接触应变测量系统,是美国CSI 公司（Correlated Solutions, Inc.）的主打产品。该系统采用最佳化的3D 数字图像相关性运算法则，为机械试验提供三维/二维空间内全视野的形貌、位移及应变数据测
量。
由于此系统运用白光散斑相关性技术，因此物体的真实位移可以被测量,并且可获得物体表面的每一点上的拉格朗日应变张量。针对其它应用和特殊需求，如振动分析，微尺度测量，及高速项目，我们提供专有模块，可以直接插入标准Vic-3D 软件。在工业、学术界、政府以及军事的研究工具上，我们已经发现了变形量测系统一个更广的产业应用。我们的Vic-Gage 系统已经大量的应用在材料的测试上，比如聚合体、橡胶或者生物组织等。系统可以实时量测应变，也可以与标准的压力和拉力测试机构和控制器接合。对于高应变率的测试，我们提供的Vic-Gage 可以每秒采100000个标本。
Vic-2D：被用于量测平面样品上的应变分布状态。应用领域包括破坏力学、薄膜的双向拉力测试、裂缝或缺口周围的局部应变以及在有限元模型方面的验证等等。
Vic-3D：在更广阔的范围内被应用，比如：铝或者复合材料机身面板的测试，汽车撞击测试，板金成形，高速轮胎变形量测以及振动量测。
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系统特征
1. 全场量测2D/3D 的形变、应变及3D 表面形貌 z 量测整场区域变形 z 并非局限在单点量测
z 轻易寻找到临界破坏点，即使是复杂结构或是复杂荷重情形 z
资料可从先前实验中未识别热点中撷取
2. 非接触测量 z 不需要应变计、白漆、光栅及繁复线路 z 样品没有机械力交互作用
z 不需要为获得完整结果而作精准设置
z
样品可在几分钟内准备完成且不会受到夹片，应变规及化学涂布的影响
3、测量参数 z 待测物的尺度从1mm 至10m z 应变测量范围0.05%至500%
z 白光照明系统，不要求激光或特殊照明条件 z 软件解析度为0.01个像素 z 动态显示量测结果 z
类比输入功能
4. 操作便利 z 安全、简单白光照明 z 量测精确可不需要光学隔离桌 z 系统可以对进行中实验再校正 z 数据自动处理可省下时间
z 三维绘图可剪贴粘合在MS-Office 应用软件上 z 系统启动时间在一小时之内
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测量方法简介
在捕捉影像之前只需做好影像对焦与光圈调整、表面斑点处理与3D 校正。之后拍得的形变过程影像可储存起来，并在往后重新载入软体做形变的分析处理。由于VIC 3D 使用DIC 技术，因此，在量测之前需在待测物表面制造一些斑点，可用喷漆或雷射打印或其他方式。如果待测物本身已具有足够的斑点，则不需再做额外的斑点处理。
以两台CCD 相机连续拍摄表面含有斑点之待测物在形变过程的影像，之后将影像载入分析软体。
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在拍得的影像中选取想要分析的区域做DIC 的计算，可局部挖除不想看的区域。此待测物后方受一推挤力量，因此在中间部位显现红色，表示垂直方向的位移比其它部位大。
截取剖面图，可观看位移或应变随空间或时间的变化。
案例分析
材料测试
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铝棒的拉伸测试，三维的形变分布及随时间的变化可一次看出。藉由拉伸机拉力的输入，亦可得到应力-应变曲线图。
3D
表面轮廓量测
右图鸭形物与背景的厚度差异仅0.004寸，Vic-3D 均可辨识出来。
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显微量测
将CCD 接上光学或SEM 电子显微镜，即可量测微型表面的形变或3D 表面轮廓。
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高速量测(冲击测试)
面板下的爆炸之冲击量测。
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高温量测(热应变)
IC 封装的热应变量测。
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大尺度测验
桥梁在卡车负载下的形变量测。
3M 公司的货车箱外壳变形量测，分析应变对广告贴纸的影响。
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振动量测
太空梭flow liner 的振动应变测试。
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转动量测(轮胎，也可用于马达
葉片的疲劳应变量测)
实验的配置，以一转轮带动受测轮胎，转轮与轮胎之接触负载可随时间调整，在轮胎侧一反光片，配合闪光以
掌握轮胎的转速，并以两CCD 做同步摄影，取得不同相位的影像，再以DIC 做变形计算。
轮胎在高速转动时的轴向位移(axial displacement of side wall)。
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时速290公里时的轮胎轴向
(z)
位移分布(左图)，及主应变分布(右图)。
裂缝成长实验
裂缝成长分析，实验结果与有限元素法预测做比较，两者近乎一致。
北京市朝阳区光华路7号汉威大厦16B10室 Room 16B10, Hanwei Plaza, No. 7, Guanghua Road, Chaoyang 系统规格
VIC-3D SR VIC-3D HR VIC-3D XR
VIC-3D XS 量测面积 mm2 to m2 mm2 to m2 mm2 to m2 mm2 to m2 应变量测量精确度 0.01% 0.01% 0.01% 0.01% 应变量测量范围 0.05%to>500% 0.05%to>500% 0.05%to>500% 0.05%to>500% 照像机解析度
1392x1040, 12-bits 1628x1236, 12-bits 2048x2048, 12-bits 1024x1024, 12-bits 帧率 25fps 25fps 10fps 100000fps 曝光时间 11μs-67s
11μs-67s
11μs-67s
0.5μs-16.7ms
类比资料记录 4通道,12 bit，A/D 4通道, 12 bit，A/D 4通道, 12 bit，A/D
n/a 自动较正 是 是 是 是 摄影扰动校正
是
是
是
是
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