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XTDIC三维全场应变测量分析系统,结合数字图像相关技术(DIC)与双目立体视觉技术,通过追踪物体表面的散斑图像,实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的测量,具有便携,速度快,精度高,易操作等特点。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/06/201606021457_595779_3024107_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/06/201606021457_595780_3024107_3.png图:系统测量原理及散斑图像追踪过程系统组成:统主要由测量头、控制箱、标定板、标志点、计算机及检测分析软件等组成系统应该包含系统测量头(含两台高速工业相机、进口相机镜头,带万向手柄可调节LED光源)、相机同步控制触发控制箱、系统标定板、系统可移动支撑架、动态采集分析软件、载荷加压控制通讯接口、计算机系统等组成。1.1 主要应用XTDIC 三维数字散斑动态变形测量分析系统是实验力学领域中一种重要的测试方法,其主要应用有:在材料力学性能测量方面:DIC已成功应用于各种复杂材料的力学性能测试中。如火箭发动剂固体燃料、橡胶、光纤、压电薄膜、复合材料以及木材、岩石、土方等天然材料的力学性能的检测中。值得注意的是,DIC被广泛应用于破坏力学研究中,包括裂纹尖端应变场测量、裂纹尖端张开位移测量以及高温下裂纹尖端应变场测量等。在细观力学测量方面:借助于扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道电子显微镜(STEM)以及原子力显微镜(AFM),DIC被越来越多地应用于细观力学测量。最近,数字散斑相关方法还被应用于物体表面粗糙度的测量中。在损伤与破坏检测方面:DIC被应用于多种复杂材料,如岩石、炸药材料的破坏检测中。DIC还被应用于一些特殊器件,如陶瓷电容器、电子器件,电子封装的无损检测研究中。在生物力学测量方面:DIC被应用于测量手术复位后肱骨头在内旋转及前屈运动下大小结节的相对位移量,以及颈椎内固定器对人体颈椎运动生物力学性能的影响等。对于大中专院校的研究教学应用,本系统开展各种软组织、金属及复合材料性能测试、力学性能测试分析、有限元分析验证等研究和教学实验,具有大至1000%应变测量范围,并可以实时计算、实现动态全场的应变变形测量。在土木工程的相关研究中,如四点弯试件、半圆弧试件、悬臂梁实验,对应完整实验设计方案,以非接触式的方式提升研究手段,提高研究能力。亦可为学生提供可视化的教学工具,让学生的基础学习课程变得直观和可视,使复杂问题简单化、抽象问题直观化、隐蔽问题可视化。1.2 系统功能(1)基本测量功能:l ※测量幅面:支持几毫米到几米的测量幅面,可以根据需求定制测量幅面。l 测量相机:支持百万至千万像素、低速到高速、千兆网和Camera Link等多种相机接口,控制软件最大支持采集帧率10万 fps。l ※相机标定:支持多个相机(可多于8个)多种测量幅面的标定,支持外部拍摄图像标定。l ※测量模式:三维变形测量,同时支持单相机二维测量。l ※实时计算:采集图像的同时,可以实时进行三维全场应变计算,具备在线和离线两种计算处理模式。l 计算模式:具备自动计算和自定义计算两种模式。l 测量结果:全场三维坐标、位移、应变数据等动态变形数据,应变模式有工程应变、格林应变、真实应变等三种。l 多个检测工程:系统软件支持多个检测工程的计算、显示及分析。l ※支持系统:支持32位、64位windows操作系统,具备64位计算和多线程加速计算功能。(2)分析报告功能l ※18种变形应变计算功能:X、Y、Z、E三维位移;Z值投影;径向距离、径向距离差;径向角、径向角差;应变X、应变Y和应变XY;最大主应变;最小主应变;厚度减薄量;Mises应变;Tresca应变;剪切角。l ※坐标转换功能:321转换、参考点拟合、全局点转换、矩阵转换等多种坐标转换功能。l ※元素创建功能:三维点、线、面、圆、槽孔、矩形孔、球、圆柱、圆锥。l ※分析创建功能:点点距离、点线距离、点面距离、线线夹角、线面夹角、面面夹角。l 数据平滑功能:均值,中值,高斯滤波等多种平滑功能。l 数据插值功能:自动和手动两种数据插值模式。l 材料性能分析:自动计算材料的弹性模量和泊松比等参数。l 三维截线功能:可对三维测量结果进行直线或圆形截线分析。l 曲线绘制功能:所有测量结果均可以绘制成曲线图。l 成形极限分析功能:可绘制和编辑FLD成形极限曲线。l 视频创建功能:可将测量过程二维图像或者三维测量结果制作成视频并输出保存。l 数据输出功能:测量结果及分析结果输出成报表,支持TXT,XLS,DOC文件的输出。(3)采集控制功能l ※采集控制箱可以实现测量头的控制、多个相机的同步触发、多路模拟量和开关量数据采集、输入和输出信号控制。l 相机同步控制:多相机外同步触发信号。l ※外部采集通讯接口:支持外部载荷如微电子万能试验机等外部载荷联机采集通讯接口,通过串口通讯或者模拟量实时采集外部的加载力、位移等信号,并与三维全场应变测量数据实现同步,实现应力和应变数据的融合和统一。l 光源控制:可以实现测量过程中不同补光需要的LED光源控制。(4)预留扩展接口:l ※多测头同步检测接口:可以支持1~8个测头的多相机组同步测量,相机数目任意扩展,可以同步测量多个区域的变形应变,适用于不同实验条件需求下的变形应变测量。l ※显微应变测量:配合双目体式显微镜,系统可以实现微小视场的三维全场变形应变检测,并可支持扫描电镜、原子显微镜等显微图像的应变数据计算。l ※大尺寸全方位变形接口:支持摄影测量静态变形系统,实现全方位变形和局部全场应变检测数据的融合和统一。1.3 技术指标 指标名称技术指标1. ※核心技术多相机柔性标定、数字图像相关法2. 测量结果三维坐标、全场位移及应变,可视化显示及测量过程的视频录制输出,测量结果及数据输出成报表,支持TXT,XLS,DOC文件的输出。3. ※测量幅面支持1mm-4m范围的测量幅面,并配备相应编码型标定板标定架,可定制更多测量幅面。4. ※测量相机支持百万至千万像素相机,支持低速到高速相机,支持千兆网和Camera Link等多种相机接口,控制软件最大支持采集帧率10万 fps)5. 相机标定简单快捷,需要可支持任意数目相机的同时标定,支持外部图像标定6. ※位移测量精度0.005像素7. ※应变测量范围0.01%-1000%8. ※应变测量精度0.001%9. 测量模式三维变形测量,可兼容二维测量10. ※实时测量计算采集图像的同时,实时进行全场应变计算11. ※系统控制2采集控制箱可以实现测量头的控制、多个相机的同步触发、多路模拟量和开关量数据采集、输入和输出信号控制。2相机同步控制:多相机外同步触发信号。2外部采
动态试验材料和部件可能在承受动态载荷时过早失效。因此,材料在交变机械载荷下的性能是一个很重要的指标,必要的数据可通过试验获得。在材料测试中,疲劳分为两类:测定低周疲劳强度 – 低周疲劳(LCF)试验测定有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度 – 高周疲劳(HCF)试验/S-N试验ZwickRoell Vibrophore的操作原理是基于电磁驱动的机械谐振性的概念。平均载荷是通过连接主滚珠丝杆的上横梁的移动施加的。动态试验力是由通过系统在共振时的振动系统生成的。所测试的试样具备高刚度时,试验频率达到285Hz是有可能的。静态和动态驱动是单独控制的,因此可以得到任何应力比(应力比R)。试验可以是应力、位移或应变控制。[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209252147348370_4260_1602049_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209252147345727_6559_1602049_3.png[/img]
电表的发展经过了机械式计量到电子式计量的过程,目前正在由电子式计量进入到电子智能化的阶段,并且发展迅速。电表应用的自动抄表经历了红外抄表,RS485总线通讯抄表,PLC电力线载波抄表,及目前正在发展的小功率无线抄表、GPRS抄表的阶段。在目前的市场中,各总抄表方式共存、互补,并且在新的国家电网的电表标准中,已经将通讯模块的物理接口做出强制规定,也为电表的各种通讯方式的兼容铺平了道路。小功率无线抄表之所以在各类抄表模式的竞争中引起表计制造厂家的关注,主要有以下几个优势: 1)抄通率高。 2)通讯效率高。 3)安装成本低。 4)可拓展应用多。 5)小功率无线技术门槛低,易于形成产品。 总体说来在实际应用中小功率无线通讯在目前的阶段主要可以解决不入户抄表,实时上传数据,电压表故障监测及未来实现智能电网合理分配电能等等功能。 电表由于有稳定的供电电源,相对对于智能化发展的过程中,对自身计量及智能控制,数据传输的过程中的能耗相对要求并不是非常苛刻,所以能够在应用中灵活处理无线抄表碰到的问题,但也有其他三表中要求更高的电气指标。 在电表的应用中基本要求具有如下的技术功能: 1) 自行组网功能。 2) 通讯自动调频功能。 3) 可根据功能的拓展需求自升级功能。 1 自组网功能 无线自组网是一组以无线链路进行通信、由移动节点动态形成得网络, 它是一个多跳的临时性自治系统。 与单跳的无线网络不同,自组网节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换的, 需要路由协议进行分组转发决策。无线信道变换的不规则性, 节点的移动、加入、退出网络等也会引起网络拓扑结构的动态变换, 路由协议的作用就是在这种环境下,监控网络拓扑结构变换,交换路由信息。定位目的节点位置,产生、维护和选择路由,并根据选择的路由转发数据,提供网络的连通性。它是移动节点互相通信的基础。 无线自组网的主要特点在于不需要固定的基础设施支撑,不需要预先配置主机,能够在任何时间、任何地点快速的组建起一个移动通信网络;节点可以任意移动,网络拓扑结构动态变化,没有专用的固定基站或路由操作作为网络的管理中心,网络中每个节点都兼有主机和路由器的功能;节点间以对等的方式进行通信, 具有高度的协作性,网络路由学艺通常采用分布式控制方式,比中心结构的网络具有更强的鲁棒性和抗毁性等。 2 防冲撞通讯或自动跳频功能 在设置路由设备的频率时,由于采用的是同频收发,自然就存在节点之间的同频干扰问题。在解决这个问题时,可以使用载波侦听多点接入⁄避免冲撞的方法。在每次发送数据时,需要先等待一个任意长的周期,在这个任意的退避时间之后,如果设备发现信道空闲,就会发送数据帧;反之,如果设备发现信道正忙,则将等待任意长的周期后,再次尝试接入信道。这样可大大降低冲突发生次数的概率,从而能够满足抄表的需要。 3 自动升级功能 根据日后的用户需求,增加更多的功能及产品升级、调整等,无线抄表的方案在设计之初需要预留自升级的功能及接口,这样可以大大增加产品的使用期限及附加值。 小功率无线通讯在气、水表中的应用及发展 随着国家的节能减排的大政策背景下,气、水表的发展将实现跨越是发展的趋势。由目前仍然在使用的以机械式计量为主的方式直接进入到智能式计量、控制的方式。 气、水表有一个共同的特点:电源部分绝大多数都是使用电池进行供电。所以对于无线抄表的实现则相比电表对于自身能耗的指标要严格许多。 主要的技术要求如下 1) 超低功耗 由于气、水表都是使用电池进行供电,在原有的电子部分增加无线通讯的功能,并不显着减少工作使用寿命的要求,则对设计者提出更高的要求。 有于自组网为保持网络节点及通讯路径的稳定,必须要频繁进行节点间的通讯,所以在目前的技术背景下则能难实现超低功耗的要求。 当然也可以根据实际的最终抄表系统要求,以固定网络的方式实现,即设立固定路由,其余节点则指定和固定路由通讯的方式实现多节点无线抄表。协议也相对简单及高效。 低功耗的实现也有赖于抄表系统的实际用户需求,例如水、气表单月在某时间段进行工作,其余时间都处于非工作状态以减少功耗。 根据无线信号的强弱,自动调节发射功率,以减少功耗等等。 目前在水、气表中的应用中,以点对点的方式为主要方式,可以最简化抄表系统的设计及最高效率化数据采集。 2) 无线信号穿透能力强 由于水、气表的安装及使用基本在每用户房屋内,所以无线抄表可以实现不入户抄表,及用户不在房屋内进行抄表等实际问题。无线信号的穿透力则显得非常重要。为提高点对点的抄表效率,实际表计厂家要求能够无线信号能够穿越楼层5~7层。实际设计过程中,穿透力和超低功耗需要取一个平衡点,往往需要经过大量的现场试验以达到最佳性能比。 3) 体积小型化 由于水、气表的体积越来越小型化,本身机械传感器部分的体积较大,留给电子计量及无线通讯模块的结构空间相对很小。这就要求电子部分的设计尽量小型化。所以对无线通讯模块的集成度提出更高的要求。 小功率无线通讯在热表中的应用 热表目前的发展在近几年非常迅速,随着国家关注民生问题,解决社会矛盾的要求,热表需求在中国的北部迅速增加。 目前热表主要有两种类型,一种是散热片式热能计量,主要针对老的供暖系统加装计量表;另一种是新建供暖系统的管道式计量表。 在管道式计量表的技术需求基本和水、气表的需求一致。散热片式热能计量表则有集成度更高的需求,传感器的信号处理、计算,及计量数据的无线传递尽量能够在一颗芯片中完成,这样可大大提高表计的精度及减少功耗,延长表计的电池使用寿命。 结束语 随着国内无线抄表的标准越来越清晰,将带来小功率无线通讯在表类行业的应用春天,也将出现更多的不同需求和应用。芯科实验室推出的EZRadioPro产品系列以高发射功率,高灵敏度及高效率的能耗比在多家表计厂家中胜出,得到广泛应用。在2009年推出的无线单片机Si10xx系列,以更高的集成度,超低功耗在电、水、气、热表的应用中占据无线抄表市场的领头羊位置,也将势必帮助中国的表计行业无线抄表蓬勃发展。