基于CCD的材料變形視覺測量系統(tǒng)研制.pdf

1、應(yīng)變是材料性能測試中的一項重要參數(shù)，它和應(yīng)力組成了材料的本構(gòu)關(guān)系，可以較好地表征材料的力學(xué)性能，因此，快速、準(zhǔn)確地測量材料應(yīng)變是材料力學(xué)中的一個重要研究方向。本論文介紹了引伸計開發(fā)和視頻引伸計的圖像處理算法設(shè)計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，利用視覺測量技術(shù)，設(shè)計了一套基于CCD的材料變形視覺測量系統(tǒng)，實現(xiàn)對材料變形的非接觸、高精度測量。
　　本論文描述了基于CCD的材料變形視覺測量系統(tǒng)的測量原理，并對系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析及優(yōu)化，利用Sol

2、idWorks設(shè)計了測量系統(tǒng)中各元器件的支撐架，確定相互間的裝配關(guān)系，并進(jìn)行了系統(tǒng)裝配仿真。設(shè)計了像素當(dāng)量的方法來替代繁瑣的攝像機標(biāo)定過程，實現(xiàn)了從像素距離到實際距離的轉(zhuǎn)換，表征試樣變形。提出了一種基于圖像亮度調(diào)整和去霧增強相結(jié)合的圖像預(yù)處理算法，能較好地適應(yīng)光照變化，獲得試樣標(biāo)記和激光標(biāo)記的清晰圖像。根據(jù)試樣圖像中顏色、亮度特征，分別設(shè)計了自適應(yīng)Cr色度閾值分割算法和基于感興趣區(qū)域圖像亮度梯度的自適應(yīng)閾值分割算法，完成對試樣標(biāo)記和激光

3、標(biāo)記的提取。搭建了測量系統(tǒng)的硬件平臺，并設(shè)計開發(fā)了相應(yīng)的測量軟件。分析了測量系統(tǒng)的誤差來源，并提出了相應(yīng)的修正方法，可有效改善測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高測量精度。
　　對本論文設(shè)計的視覺測量系統(tǒng)進(jìn)行實驗驗證:(1)標(biāo)記提取實驗:分別在不同光照和有無試驗機夾頭干擾的情況下對試樣圖像進(jìn)行標(biāo)記提取，提取結(jié)果穩(wěn)定性和實時性較好，標(biāo)記誤差小于0.5個像素。(2)試樣拉伸對比實驗:分別對低碳鋼、鑄鐵、黃銅和鋁材四種材料進(jìn)行了重復(fù)性拉伸實驗，并與萬