基于超构透镜的DIC技术研究
能源与动力工程资助企业: 奕目(上海)科技有限公司
企业导师: 李浩天
指导教师: 陈勇
项目成员: 徐张朔、林康、熊昊中
项目概述
超构透镜作为一种新兴的光学技术,近年来发展迅速。超构透镜具有高分辨率、小尺寸和轻量化等优点。DIC技术是材料力学领域极具生命力的光学测量方法之一,为应变测量提供了低成本、高精度和高稳定性的实验手段。双目DIC系统需要两个相机实现对物体的不同视角拍摄,使测量系统需要占用较大的空间。相较于传统透镜,超构透镜能更小的尺寸和重量能弥补这一缺点。本项目制作了一个双目超构透镜,通过单个相机实现了双目DIC测量。
项目目标
本项目包括算法开发和实验设计两部分。算法开发目标包括:确定标定步骤计算方法,并建立新的标定模型;确定超构透镜对相关函数的影响,采用最合适的或者改进已有的函数类型,得到新的相关函数;经过初值估计和迭代进一步优化相关函数;选择合适的遍历算法完成全场模型构建并完成形貌重建和应变计算;引入力学相关函数完成应变-应力计算。实验设计目标包括:根据已有的超构透镜和DIC算法进行DIC 原理验证实验;设计超透镜夹持装置和位移机构,实现超构透镜和相机之间的快速调节;展开典型工况实验,将改进后DIC的计算结果与商用DIC计算结果进行对比。
项目成果
本项目在现有DIC算法的基础上,对其进行有针对性地改造,得到了适用于超构透镜的一套从摄像头标定到得到材料应力的完整的算法,使超构透镜技术和DIC技术更好的结合在一起。本项目基于现有的光学设计及样件,设计加工超透镜夹持装置和位移机构,实现了超构透镜与相机之间的精准调节。结合优化后的超构透镜与DIC算法,对各类工况进行了测量,并与商用 DIC 结果进行对比,验证了应变算法的准确性。