上海研润供应VIC-3D非接触全场应变测量系统

VIC-3D简介

VIC-3D非接触全场应变测量系统,是美国CSI公司（Correlated Solutions, Inc.）经过20多年的科学研究的精髓所在，CSI是DIC(Digital Image Correlation)的原创者和领导者，其技术源自美国南卡罗莱纳大学（USC），其拥有独一无二的3D显微应变测量专利。该系统采用优化的3D数字图像相关性运算法则，为试验提供三维空间内全视野的形状、位移及应变数据测量。

VIC-3D系统原理

VIC-3D所用的DIC（Digital Image Correlation）数字图像相关，是一种测量物体表面变形的简易光学测量方法。DIC追踪变形过程中具有灰度值图案的较小邻域，我们称之为subset(子区)，通过该方法可计算出物体表面位移及应变分布，（图形中用红色标出）。整个测量过程，只需以一台或两台图像采集器，拍摄变形前后待测物图像，经运算后3D全场应变数据分布即可一目了然。不像应变片需花费大量时间做表面的磨平及黏贴，同时也只能测量到一个点某个方向的应变数据。也不像条纹干涉法对环境要求严格。DIC方法获得的数据为全场范围内的3D数据。

DIC（Digital Image Correlation）技术在室内室外普通环境均可使用，应变测量范围从0.005% (50个微应变)到2000%，测量对象尺寸可以从0.8mm到几十米，原则上只要能取得图像，即可进行应变测量。

全场测量

• 测量不局限于单个点，可全范围观测变形
• 更加便捷识别临界破坏点
• 无需再次试验，即可从之前获取的图像提取关注热点
• 对于大尺寸或圆周物体可采用多系统阵列

 非接触测量

• 不需要应变片，刷漆或使用栅格
• 不需要为获得有效结果而进行精确定位
• 试件振动也可以测量
• 数分钟即可准备并测量试件

 简单易用

• 安全单一白光照射，不需要激光或其他特殊照明
• 无需光学隔离即可得到准确测量
• 试验中间可随时校准系统
• 自动数据处理节约时间

应用领域

　　遍及材料力学、结构力学、破坏力学、冲击力学、振动力学、微纳米力学、生物力学、疲劳及可靠度等等。针对其它应用和特殊需求如模态测量、显微测量、高速测量、3D实时测量、体应变测量提供专有模块，可以直接插入标准VIC-3D软件。广泛应用于机械、汽车、微机电、航空航天、生物工程等行业。

 分辨率*高至2 9 0 0万像素帧率*高至1 , 0 0 0 , 0 0 0 f p s

VIC-3D根据不同测量要求可分为以下模块：

高速振动测量模块

VIC-3D稳态振动分析模块可以允许使用者用较低帧率摄像机在一定的周期内捕获高速事件的位移和应变，该模块提供了高速摄影机的低成本替代解决方案，VIC-Snap允许用户在在波峰、波谷以及不同中间相位进行精确触发复原振动。

 
VIC-3D通用系统可以测量三向的位移，振动模块可以通过使用频闪仪精确的捕获周期性事件，振动模块广泛应用在振动台、发动机测试平台、以及广泛的机械装备测试,除了提供位移的测量该系统还提供了包括速度加速度以及完整的全场拉格朗日应变张量，由于测量直接通过样件的图像获取，使用者很容易获得定量的清晰数据，通过强大的可视化工具和分析直接和原始图像进行对比。（旋转物体测量也可以采用该方法）

3D标识点测量

Vic-3D可以在三维坐标下，追踪离散的标记点(圆形或者蝴蝶结形)。与手动测量相比，这种特性节省了相当多的时间，同时还能精确测量离面运动。与传统的标记点追踪软件相比，Vic-3D的标记点追踪还可以用于测量表面应变。Vic-3D也包含了强大的数据输出能力和可视化工具，也可以用来定位CAD模型或者FE模型。

3D实时测量模块

对于循环加载或者高速测量，图像数据处理速度极为重要，作为DIC技术的领导者CSI公司独有高效算法能够在普通的单核CPU计算机下每秒钟处理高达55,000个数据节点，这比其他商业系统会快至10倍。3D实时测量模块可在测量同时以2-10Hz频率进行3D全场应变计算，并实时输出3D云图和2D轮廓贴合曲线等。该模块也支持网络上的计算机进行图像采集，另一台机器进行数字图像相关计算。Vic-3D是一个实时测量和可视化位移和应变的强有力系统

模态测量模块

  VIC-3D模态测量是基于非稳态振动测量开发的模块，VIC-3D HS高速系统广泛使用在高速拉伸压缩试验、霍普金森试验、弹道、爆炸等领用，并在振动方面测量方面得到应用，现在VIC-3D模态分析模块通过无缝集成的频率分析和可视化工具把振动分析系统延伸到新的领域，无须扫描物体表面，极短时间内即可完成，采集的图像通过后处理运算即可轻松获得振幅和频率的关系图。

立体显微模块

立体显微测量系统主要用于MEMS微机电、电子器件、生物医学、材料分析等领域。

三维数字图像相关技术由于精度高，稳定性强和易于使用，广泛应用在应变测量中，但在微小样品上进行高放大倍率的3D测量还非常困难，立体显微测量克服了景深的局限性，然而其内部构造阻碍了使用传统方法进行图像相关计算应变，例如显微镜的光学失真以及尖锐的噪点波形等都非常难以解决。

为了解决该问题，Correlated Solutions,Inc.,开发了简单易用的校正方法使其不再受传统的变形困扰，该校正方法计算立体显微镜非参数变形区域，然后在测量中校正该变形对应变的干扰。

*该技术在美国专利号：US 7,133,570 B1 获得日期：2006年11月7日

立体显微模块特点：

•  全场位移与应变测量
•  自动校正、强大的可视化工具
•  通过用户定义直线从3D数据上提取数据
•  后处理工具可以做统计分析，应力应变图等
•  方便导出数据到FLEXPortTM数据工具
•  数据可导出为Tecplot/Plain ASCII, Matlab和STL等格式
•  可以轻松提取节点数据进行有限元验证

显微测量参数表：

视场范围(FOV)：0.8mm-7mm

面内位移精度：±10nm

离面位移精度：±120nm

应变精度：±0.01%

帧率：高达2000fps

行程：100mm*100mm*50mm
X*Y*Z

三项云台步进：1μm

相机分辨率：VGA,1MP,2MP,5MP

计算机控制电动云台：3向

数字相关处理速度：80,000 pts/s

高速物体测量模块

 　　高速摄像机在高速运动物体定性评定中非常有效，但该方法很难进行定量评估。标志点追踪软件解决了这个问题，但是只能跟踪运动，并追踪数量点有限，且不能精确测量面向相机和背离相机的运动。

VIC-3D高速物体测量模块集成了3D数字图像相关系统的所有优势，其集成了高速摄影机，无论是运动还是应变都可以在视野范围内跟踪到每个像素。由于数据是3维处理的，相机中包含了所有位移方向，所有的计算都是通过软件快速自动地进行计算。VIC-3D HS数字图像相关系统配备高速摄像机，可广泛应用于冲击爆炸及大应变试验，图像采集速率从每秒1000张到每秒1,000,000张。

VIC-3D高速物体测量模块特点：

•  全场应变3D坐标，位移速度和完整的应变张量
•  高达每秒1,000,000 fps，*大分辨率400万像素
•  在平面精度高达0.02像素，平面外精度高达0.04像素
•  局部应变精度达0.01%，全局应变精度达0.005%
•  应变范围从0.01%到2000%
•  自动校正
•  相机由计算机控制，简单方便
•  强大的可视化工具

     轮廓变形可以在测试样件上显示

可以通过用户定义直线从3D图提取数据

后处理工具可以做统计分析、应力应变图等