非接触式应变测量系统：数字图像相关法（DIC）
西華数码映像的非接触应变测量软件sDIC，使用数字图像相关法( Digital Image Correlation )对测量对象的变形和应变分布进行解析。数字图像相关法通过将被称为散斑图案( Speckle Pattern )的随机图案喷涂于待测表面，并通过比较和分析变形前后的图像来解析样品变形的程度。不仅可以检测变形量而且可以检测变形方向。通过执行亚像素插值，具有10~100分之一像素的位移分辨率，作为一种高精度测量方法在近年被广泛关注。通过使用sDIC系统，可以以非接触和非破坏性方式定量化物体的弯曲和变形。另外，通过使用高速摄像机，还可以分析高速现象和振动。
有使用1台照相机进行2维( x、y )解析的『sDIC2D』和使用2台照相机进行包含深度方向的3维( x、y、z )解析的『sDIC 3D』。除了单独提供“sDIC软件”之外，还提供全套“sDIC系统”，包括相机/镜头/夹具/照明/分析PC等。
本公司在PIV等各种激光测量方面拥有多年历史和丰富经验，能够针对客户需求，提供定制方案。例如与激光震动计或纳米电容器等同时测量。
数字图像
数字图像由像素的集合组成。另外，每个像素的亮度值（亮度信息）被量化并获取离散值。通常通过使用图像传感器拍摄物体来制作这种数字图像。针对图像传感器的每个像素对对象的亮度值进行采样，然后通过A / D转换器进行量化。在此过程中，像素之间和量化亮度值之间的信息丢失。该图显示了被摄体的某一行的信息如何通过采样提取和量化变化。样本的信息与模拟显示的线一样平滑，但在采样和量化之后，它变为离散值并且一些信息丢失。采样的精度由像素的数量确定，量化的精度由特深度确定。因为在数字图像采集时就会发生，所以在拍摄图像时需要仔细考虑参数。
散斑图案
图中所示的随机图案称为散斑图案。数字图像相关法可以通过在物体表面上构建散斑图案，以高分辨率测量物体的变形和变形。有多种方法来建立散斑图案，例如涂抹和喷洒小物质。
子区
数字图像相关将对象划分为称为子区的小区域，如图中的红框所示。每个子区都是测量点。通过测量子区的位移，可以计算变形和应变。对于应变和位移检测，设置称为步长的子区间隔并切割网格。通过检测每个子区的移动量和方向，可以获得测量对象的位移和应变分布。要计算应变，需要根据步长指定被称为标距长度的测量长度。
sDIC的特征
◆可以测量坐标，位移，速度，应变，形状和变形
◆矢量图/轮廓图显示
◆支持的图像格式：tiff图像等
◆易于使用，直观的界面
◆进程树结构
◆丰富的后期处理功能（FFT解析，POD解析等）
◆支持各种高速摄像机和高分辨率摄像机
◆日／英 双语
◆离线／在线解析
◆3D解析（可选）
DIC介绍视频
◆sDIC数字图像相关法 应变测量系统的介绍。
◆使用sDIC软件测量木材粘合表面的剪切应变的测量示例。
sDIC在不同行业的变位、应变应用
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汽车
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原料/材料 |
建筑土木工程
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电机
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检测机构，分析公司
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◆行驶时的车身，内饰
◆运行中的发动机和电机位移，外壳变形
◆运行中的传动振动，壳体位移，应变
◆散热器加压时的膨胀，温度变形
◆使用过程中刹车片的变形
◆起重机荷载时的臂应变
◆轮胎材料 · 荷载变形
◆氢气罐材料(CFRP)的弯曲，拉伸试验
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◆拉伸，压缩，弯曲，加热等各种测试
◆各种金属，焊料，碳材料
◆树脂材料，如薄膜和塑料 ◆碳素材料（CFRP）
◆复合材料
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◆通过车辆时桥梁的偏转
◆由风引起的扶手和扰流板振动
◆管道振动，变形
◆抗振橡胶的物理性能评价
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◆空调箱振动，压缩机变形
◆破坏测试中相机跌落时的变形
◆晶圆温度变化，破坏性试验解析
◆电子线路板温度变化和加压时的测试解析
◆电容器的温度变化
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◆张力，压缩，弯曲，振动，温度变化
◆高速测试
◆重复测试，疲劳测试
◆显微镜、电子显微镜下的微型试验
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通过sDIC测量位移和应变的事例
◆橡胶轮胎荷载变化引起的位移测量（连续显示）
◆橡胶轮胎荷载变化引起的位移测量（3d）
◆模型引擎启动失真
◆模型车后部的横向应变
◆保险杠碰撞时的震幅显示
◆电阻基座热膨胀引起的位移（3d）
◆发动机振动分析
◆电池充电时膨胀的失真分布
◆SEM图像 柱状物压缩试验的剪切应变分布
◆木材粘合表面压力测试的x轴应变
◆木材粘合表面压力测试的y轴应变
◆木材粘合表面压缩试验的剪切应变
系统配置示例
◆2D-DIC系统配置
◆3D-DIC系统概念图
◆3D-DIC系统配置
系统一览
◆sDIC 2D二维分析
使用一台摄像机评估x，y 的2D位移和失真。还可以解析SEM图像。
◆sDIC 3D三维分析
使用具有视差角的两个相机评估x，y，z的3D位移和失真。
标准系统规范
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2D |
3d（立体） |
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系统配置 |
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相机 |
1台 |
2台 |
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照明 |
2灯 |
3灯 |
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软件 |
sDIC |
sDIC(3D) |
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校准目标 |
× |
〇 |
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三脚架 |
3套 |
4套 |
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专用相机支架 |
〇 |
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控制电脑 |
1套 |
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相机 |
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格式 |
2/3英寸 |
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分辨率 |
2,448 x 2,048像素 |
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动态范围 |
12位单色 |
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最大帧速率 |
23fps |
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快门 |
全局快门 |
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连接界面 |
以太网（1000base-t） |
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适配镜头 |
C-Mount/F-Mount |
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照明 |
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系统 |
LED |
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色温 |
2700-6500°K |
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最大照明 |
55,100lx(6500°K) |
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光束角度 |
13° |
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控制电脑 |
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OS |
Windows 10PRO For Workstation |
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处理器 |
英特尔至强处理器（4核） |
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记忆 |
32GB DDR-4 SDRAM |
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存储 |
512GB m，2槽SSD 2TB硬盘 |
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显示器 |
24英寸宽屏显示器 |
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软件使用 |
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图像格式 |
Tiff etc… |
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图像校正 |
○（高斯滤波器） |
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遮挡 |
〇 |
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显示 |
2D |
3D |
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测量项目 |
形状，变形，各种应变 |
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计算精度 |
1/100像素以下 |
1/100像素以下（屏幕方向） 1/50像素以下（外部方向） |
