Бесконтактная система анализа перемещений и деформаций

Бесконтактные оптические измерительные cистемы DIC применяется для задач бесконтактного трехмерного анализа перемещений и деформаций поверхности исследуемого объекта.

Для правильной работы системы поверхность рассматриваемого объекта должна иметь неоднородный рисунок, либо на поверхность должен быть нанесен (впоследствии удаляемый) хаотичный бело-черный рисунок. Рассматриваемый объект освещается светодиодной системой монохромного равномерного освещения, благодаря чему внешние края и центральная часть поверхности контроля освещается с равной интенсивностью, что существенно повышает качество результатов измерений. Далее камерами регистрируются два (или более) изображения исследуемой поверхности объекта, соответствующих различным фазам процесса деформирования объекта. Изменения положения точек неоднородной структуры поверхности регистрируются камерами и обрабатываются специальными высокоточными корреляционными алгоритмами. Результат обработки данных — поле перемещений поверхности объекта. Компоненты деформации можно показать для каждой точки поверхности. Данные результатов отображаются в режиме реального времени и могут быть сохранены для дальнейшей постобработки. Система позволяет измерять перемещения каждой точки поверхности с точностью до 0,01 пикселя. Таким образом, может быть решена задача измерения как микродеформации (на уровне 0,01%) так и очень больших деформаций (на уровне 100%), в зависимости от области наблюдения. Как правило, чувствительность системы к измерению перемещения составляет 1 к 100 000 от поля зрения, или 1 мкм для поля зрения в 100 мм.

Система позволяет определить:

• поля перемещений объекта
• поля деформаций
• физико-механические характеристики материала (модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного температурного расширения)

Применение:

• контроль деформаций и перемещений
• подтверждение конечно-элементных моделей
• исследование механики разрушения различных объектов и материалов
• применима ко всем типам материалов: композиты, металлы, древесина, резина, вспененные материалы и др.
• исследование и прогнозирование разрушения материала
• контроль вибраций и быстропротекающих процессов
• контроль микроэлементов с применением стереомикроскопа
• исследование высокотемпературных процессов

• бесконтактный метод
• отсутствие необходимости стабильного закрепления объекта относительно камеры
• измерение поверхности, а не точки
• встроенная оценка погрешности измерений
• возможность компенсации движения объекта относительно измерительной системы в процессе контроля
• многофункциональность (применима к различным задачам в одной комплектации)
• высокая чувствительность к перемещениям (до долей микрона)
• возможность совмещения до 8 камер
• сшивка результатов измерений не в набор изображений, а в единую «бесшовную» трехмерную картину
• возможность проведения измерений одновременно по всей поверхности изделия
• возможность выбора различных систем координат
• возможность проведения измерений независимо от формы и материала изделия
• компенсация оптических искажений при проведении измерений через иллюминатор (не зависит от материала иллюминатора)
• быстрая и легкая автоматизированная процедура калибровки
• калибровка осуществляется по размеростабильным образцам
• открытый формат данных результатов измерений
• возможность отображения результатов в режиме реального времени
• расширенные функции использования управляющих сигналов для захвата изображений на основе заданных временных интервалов, счетчика кадров или внешнего аналогового управляющего сигнала
• эффективный анализ данных и экспорт для дальнейшей обработки во внешних программных системах или сравнение с результатом МКЭ

Система позволяет определить поля перемещений объекта, поля деформаций, физико-механические характеристики материала (модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного температурного расширения), тем самым она может предоставлять экспериментальные данные, подтверждающие ранее выполненные аналитические и численные вычисления.

Система находит широкое применение в различных областях промышленности и научно-технологического комплекса, и главным образом предназначена для контроля деформаций и перемещений объектов, контроля микроэлементов (с применением стереомикроскопа), исследования высокотемпературных процессов, контроля вибраций и быстропротекающих процессов, подтверждения конечно-элементных моделей, исследования и прогнозирования механики разрушения различных материалов, таких как композиты, металлы, древесина, резина и др.