视频引伸计研发

论文题目: 视频引伸计研发

论文类型: 硕士论文

论文专业: 固体力学

作者: 高宏阁

导师: 侯振德

关键词: 应变,视频引伸计,标记,图像处理

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着现代科学技术的发展,工程材料的种类和应用范围都大大增加了,采用传统的接触式引伸计测量试样变形在下列情况受到局限,①织物、塑料薄膜等柔性材料②微小试件③高温高压环境④材料的大变形测量因此,寻求一种新的非接触式测应变的方法就十分必要。视频引伸计是基于现代数字图像技术发展起来的非接触式位移传感器,它既能够满足以上四种场合的变形测试,也可应用于普通的固体材料的变形测试。它与传统的刀口式引伸计相比还具有自动判断颈缩位置、任意设定标距和测量范围以及不磨损试件等诸多优点。这种产品在国外已经出现,但国内还是空白,还处于开发阶段。本文所研发的视频引伸计的测试原理是利用现代数字图像处理技术,根据标记自身不变形的特点,来测试材料的应力-应变曲线、弹性模量等力学指标,精度可以达到μm的量级。本文首先回顾了应变的测试历史,探讨了国内外非接触测试应变的发展现状,然后介绍了数字图像处理技术中的检测和匹配技术,最后介绍了视频引伸计的核心算法、软硬件组成以及实验结果。基本内容如下:①首先使用CCD获得试件变形前的原始图像,在标记上选定相关子区,之后利用最大互相关算法在实时图中匹配整象素点,最后使用线性插值、模板移动算法确定亚象素级匹配点,通过筛选算法去除坏点,即可根据所得到的匹配点计算应变②利用本文提出的实时判断颈缩位置的算法,再结合亚象素检测技术可确定颈缩尺寸③通过力传感器获得力信号转为应力,就可绘制应力-应变曲线,在后处理阶段利用最小二乘法可求得材料的弹性模量本文尤其解决了实时采集、亚象素匹配及检测等关键技术,并在提出核心算法的同时,还利用C++builder5.0编制了一套设计完善的应用软件。本文还对视频引伸计系统的硬件开发进行了细致研究,提出了实验中应注意的事项。最后通过对铝、低碳钢棒材和板材弹性模量与理论值的对比,验证了视频引伸计的可靠性。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 选题的意义

1.2 应变测量发展概况

1.2.1 电阻应变计

1.2.2 其他应变测量方法

1.3 CCD 测量发展概况

1.3.1 CCD

1.3.2 CCD 在测量领域中的应用

1.4 本文的主要工作

第二章边缘检测技术

2.1 概述

2.2 微分算子法

2.2.1 一阶算子

2.2.1.1 不带方向的一阶算子

2.2.1.2 具有方向性的边缘检测算子

2.2.2 二阶算子

2.2.3 Canny 算子

2.3 形态学边缘检测

2.3.1 概述

2.3.2 基本运算

2.3.2.1 二值形态学

2.3.2.2 灰度形态学

2.3.3 形态边缘检测器

2.4 亚象素检测技术简介

2.4.1 基于矩保持的亚象素边缘检测

2.4.2 利用一阶微分期望值的亚象素边缘检测

2.5 小结

第三章图像匹配技术

3.1 概述

3.2 图像匹配技术

3.2.1 相关匹配

3.2.2 熵法匹配

3.2.2.1 局部熵

3.2.2.2 匹配算法

3.2.3 前沿匹配方法简介

3.2.3.1 关系结构匹配

3.2.3.2 神经网络匹配

3.2.4 亚象素匹配技术

3.2.4.1 双二次插值

3.2.4.2 二次曲面拟合

3.3 小结

第四章视频引伸计概述及算法

4.1 前言

4.2 变形量测量

4.2.1 匹配目标的确定

4.2.2 匹配算法

4.3 颈缩测量

4.3.1 颈缩定义

4.3.2 检测算法

4.3.3 定位算法

4.3.3.1 前处理准备

4.3.3.2 实验阶段算法

4.4 其它问题

4.5 小结

第五章视频引伸计系统组成及实验研究

5.1 前言

5.2 硬件组成

5.3 软件简介

5.4 注意事项

5.5 实验结果

5.5.1 圆棒试件

5.5.2 薄板试件

5.6 标定

5.7 实验分析

5.8 误差分析

5.9 小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

[1].视频引伸计系统研究[D]. 刘美.吉林大学2015
[2].引伸计检定系统的设计与应用[D]. 巫小斌.电子科技大学2017
[3].激光标记自动跟踪引伸计控制系统的研制[D]. 张立见.浙江理工大学2014

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