多相机数字图像相关DIC技术用于圆柱结构件 360°全周变形测量

　　双目视觉DIC在测量诸如圆柱、球体等大曲率试件时，测量的精确度不够高且达不到全周测量的需求。采用新拓三维多相机数字图像相关DIC技术，将大曲率试件分割成若干小区域的离散化测量方法，可完成大曲率试件全周360°变形测量。通过不同视角相机场记录物体表面图像，获取全场三维图像变形结果。

　　多相机DIC技术用于圆柱体全周变形测量

　　大曲率物体不同方向力学性质可能完全不同，因此单纯对物体某一表面的测量，并不能代表物体全场的实际变化。将一定曲率的圆柱结构件展开，根据试件本身的尺寸特征， 采用DIC多测头360°全周变形测量方案，保证测量区域完整性。

　　XTDIC三维全场应变测量系统多测头方案，调节横梁和相机的位置，使每个测量头系统的有效测试区域达到全周的 1/4. 每个相机均与硬触发控制器相连，保证多组图片采集的同步性。

　　试验过程中，对圆柱结构件试件施加荷载，XTDIC多测头相机同步采集数据，直至测试结束。DIC技术可测量圆柱结构试件360°全周所有X/Y/Z轴的数据，无需使用大量的单轴加速度计或昂贵的双轴、三轴加速度计;DIC软件自动生成全场位移和变形信息。

　　XTDIC三维全场应变测量系统多测头方案，能够对圆柱结构件的水平/竖向位移、倾斜、变形等实现高精度、高频率、连续全周期的有效测量，形成完整的变形监测参数数据。

　　另外，通过XTDIC系统的数模比对功能，观测结构变化过程中，工件表面的位姿变化和变形情况，可视化分析与原始数模比对偏差X、Y、Z、E数据，有助于分析结构动态变形数据和结构的动力响应特性，实现构件变形的全场、动态、实时测量。

　　针对圆柱试验的大曲率测量问题和工程实验需要，采用新拓三维XTDIC多测头方案进行360°全周变形监测，能够有效监测圆柱体试件表面任意位置的变形及破坏形态。

　　通过XTDIC系统数模比对功能，分析试件在载荷变化过程中的位姿变化和三维位移及变形数据。实验结果有助于结构力学响应分析和变形控制，为科研人员及工程师提供正确的模型修正参考。

　　关于多相机三维数字图像相关

　　由于相机分辨率会限制视场范围，双目DIC测量难以监测到全部区域。如大曲率圆柱物体，无法同时被两个相机视图完全覆盖，且不同方向力学性质可能完全不同，因此单纯对物体某一表面的测量，并不能代表物体全场的实际变化。

　　1、两个相机的夹角过大，观测部分易受试件本身的遮挡，产生视觉盲点;

　　2、两个相机的夹角过小，离面的分辨率将降低;

　　3、通过改变镜头配置增大测量区域，导致变形的空间分辨率降低;

　　4、镜头的景深有限，在远离测量中心部位易出现散焦现象。

　　新拓三维多相机三维数字图像相关法，采用多组测量头，通过提前标定在统一坐标或校准对齐，逐帧对齐的方式实现三维空间的坐标统一。在实验现场，可根据实际工况选择最有利方式进行多测量头标定和测量，比如现场环境存在振动，测量头之间始终不能做到刚性连接，需选择逐帧去动态校准。