本文關(guān)鍵詞：微尺度數(shù)字圖像相關(guān)方法和技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在現(xiàn)代光力學(xué)測(cè)量中,數(shù)字圖像相關(guān)法具有適用范圍廣、對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求低、非接觸、精度高等優(yōu)點(diǎn),是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效的全場(chǎng)位移與應(yīng)變測(cè)量方法,被廣泛應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)力學(xué)及其他學(xué)科領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代微加工技術(shù)的不斷發(fā)展,材料和器件越來越向微小型化發(fā)展,迫切的需要發(fā)展微觀尺度數(shù)字圖像相關(guān)方法和技術(shù)。散斑作為數(shù)字圖像相關(guān)中的變形傳感元件反映材料或結(jié)構(gòu)的變形,其質(zhì)量的好壞將直接影響光學(xué)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,因此制備高質(zhì)量的散斑在光學(xué)測(cè)量中起著十分重要的作用。其次,借助顯微鏡平臺(tái),數(shù)字圖像相關(guān)法可以實(shí)現(xiàn)微尺度下的變形測(cè)量,但是必須研究顯微鏡鏡頭失真導(dǎo)致圖像畸變問題,否則將會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果帶來較大的誤差。針對(duì)這兩個(gè)問題,本文主要開展的研究工作有1)針對(duì)高倍顯微鏡下的鏡頭畸變影響,采用一階畸變函數(shù)和三階畸變函數(shù)對(duì)畸變圖像校準(zhǔn),通過微散斑圖和正交光柵模板做剛體平移實(shí)驗(yàn),建立相應(yīng)的畸變模型,并確定畸變系數(shù)。結(jié)果表明,一階函數(shù)矯正后誤差降低56.3%,三階矯正后誤差降低81.3%,相對(duì)誤差降低了25%,三階畸變函數(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)高倍顯微鏡下鏡頭畸變的矯正。2)發(fā)展了一種基于離心甩膠技術(shù)的微散斑制作方法。用散斑的平均灰度梯度和團(tuán)聚率作為散斑質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法,研究了溫度、離心速度、固化時(shí)間等參數(shù)對(duì)散斑圖的影響,找到了最優(yōu)的微散斑制作工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了微散斑膜的制備,并且可以方便地將散斑膜轉(zhuǎn)移到試件表面。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以制作大面積散斑、散斑顆粒大小和分布可控、對(duì)試件表面適應(yīng)性好、工藝簡(jiǎn)單、花費(fèi)低、易操作。3)對(duì)微尺度數(shù)字圖像相關(guān)方法和技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用研究。經(jīng)過微尺度平移對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明微散斑的測(cè)量誤差為1.5%。通過拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)量鋁試件的彈性模量,驗(yàn)證了微尺度數(shù)字圖像相關(guān)方法有效性和可靠性。將微散斑應(yīng)用于帶有微小缺口的亞克力板表面和涂層界面(涂層600μm厚),成功地獲得了小于2mm視場(chǎng)范圍內(nèi)的裂紋尖端應(yīng)變場(chǎng),可用于材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能表征。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字圖像相關(guān) 鏡頭畸變 散斑圖 微尺度 變形測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O348.1;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 數(shù)字圖像相關(guān)法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 宏觀尺度11-12
• 1.2.2 微納米尺度12-13
• 1.3 散斑的制備13-18
• 1.4 目前研究中存在的主要問題18-20
• 1.4.1 微觀散斑18-19
• 1.4.2 誤差分析19-20
• 1.5 本文研究的目的及內(nèi)容20-22
• 第二章 數(shù)字圖像相關(guān)方法及其畸變誤差22-36
• 2.1 數(shù)字圖像相關(guān)法22-24
• 2.2 畸變誤差分析24-28
• 2.2.1 本節(jié)引論24-26
• 2.2.2 鏡頭畸變失真原理26-27
• 2.2.3 徑向畸變27
• 2.2.4 偏心畸變27-28
• 2.2.5 薄棱鏡畸變28
• 2.3 畸變矯正28-34
• 2.3.1 一階畸變函數(shù)28-32
• 2.3.2 三階畸變函數(shù)32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 微散斑制作方法研究36-56
• 3.1 本章概述36
• 3.2 散斑圖的質(zhì)量評(píng)價(jià)36-38
• 3.3 微散斑的制作方法38-40
• 3.4 微散斑制作工藝優(yōu)化40-46
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)室溫度的影響40-42
• 3.4.2 離心速度對(duì)散斑圖的影響42-44
• 3.4.3 固化時(shí)間對(duì)散斑圖質(zhì)量的影響44-46
• 3.5 傳感元件散斑薄膜的制作46-49
• 3.5.1 微散斑薄膜制備46-47
• 3.5.2 微散斑薄膜轉(zhuǎn)移方法47-49
• 3.6 驗(yàn)證微散斑的可行性49-55
• 3.6.1 數(shù)值模擬驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)49-51
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證微散斑的可行性51-55
• 3.7 本章小結(jié)55-56
• 第四章 微散斑的應(yīng)用研究56-63
• 4.1 拉伸實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.1.1 原位加載測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)56-57
• 4.1.2 原位加載驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)57-58
• 4.2 微缺口拉伸實(shí)驗(yàn)58-60
• 4.2.1 散斑的制備58
• 4.2.2 拉伸實(shí)驗(yàn)與結(jié)果58-60
• 4.3 熱障涂層界面變形測(cè)量60-62
• 4.3.1 試件制備60
• 4.3.2 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)與結(jié)果60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63
• 5.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-71
• 讀研期間發(fā)表的文章71

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