非接触式应变测量系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义

毕业设计的具体目的：

了解引伸计应变测量原理和方法

本课题研究的意义：

2. 国内外研究现状分析

20世纪80年代，来自美国的W.H.Peters、W.F.Ranson和来自日本的I.Yamaguchi同时提出了数字图像相关的算法。W.H.Peters和W.F.Ranson通过对变形前后的灰度图像进行相关迭代可以找到相关系数的极值，从而得到物体的位移值。I.Yamaguchi则用测量物体变形前后光强的相关峰值从而推导出物体的位移。 近几十年来，国内外的许多学者对数字图像相关法进行了更加深入的研究，并且取得了不小的成果。由于数字图像相关法更加依赖于计算机的计算速度，所以许多学者就如果提高计算机的计算速度进行了探索研究。Peters在1983年用数字图像相关法进行了刚体测量研究。在同一年，sutton用粗细相关结合的方法对相关搜索进行了进一步的完善和改进，大大提高了计算机的计算速度。随后，T.C.Chu 和Ranson完善了数字图像相关法的测量理论。1989年，Russell用数字图像相关法进行了复合材料的裂纹测量，得出了裂纹二维全场应变。同年，Bruck用插值重建Newton-Raphson迭代算法解决了许多相应的问题，使得数字图像相关法有了很大程度的提高和改进，理论更加趋于完善。1993年，来自加拿大的陆华教授用统计学的方法对数字图像结果进行了误差分析，并且提出了较小误差的办法。1995年，Coburn利用陆华教授的方法对陶瓷损伤进行了实验，实现了陶瓷的无损检测。1996年，Sutton把数字图像相关法应用到了高温测量的领域，同时利用相关的条件和设备把数字图像相关的方法发展到了三维领域。1997年，H.Lu用数字图像相关法对圆柱的变形前后的应变进行了比较和相关的测试。1998年，endroux,Smith改进了精度研究的方法。同年，Y.J.Chao利用此种方法冲击满负荷下裂纹的扩展情况。Rand James L利用数字图像相关方法分析散斑运动，从而得到相关位移，并且通过位移得到应变，做出应变-应力曲线。近几年来，在广大学者的共同努力下，数字图像相关法有了进一步的发展。2001年，Chevalie对橡胶材料的单双轴拉伸进行了数字相关分析，可以得到应力-应变关系。2004年，Yamaguchi对粗糙物体表面也可以进行数字图像相关分析的能力。 在国内，数字图像相关方法也得到了广泛的关注，各种数字相关的学术研究也如火如荼的开展起来了。1989年，高建新首次在我国进行了数字相关分析研究，从理论上分析了数字图像相关法，并且进行了物体刚体位移实验测量，但是由于当时实验条件的影响，实验效果不是很理想，精度也不是很高。1992年，李喜德用亚像素的方法对散斑图像进行检测和重建。1993年，李宝琛教授对裂纹金属的损伤进行了全场应变研究，并且得到了比较令人满意的结果。1994年，芮嘉白博士提出了很好的搜索改进方案，例如十字搜索法，在节约时间的基础上也提高了计算的精度。1995年，高建新在生物力学领域提出了多用途数字图像相关的测量系统。1998年，姜锦虎对可能对数字图像相关法造成误差的因素进行了研究。2002年，马少鹏根据岩石材料的变形改进了数字图像相关法。2004年，樊雪松对正交异性材料进行数字相关分析，得到应力应变曲线。 相关搜索和相关迭代式数字图像相关法的两种测量方法。相关搜索只能得到位移信息，而应变可以通过位移求导获得。相关迭代可以同时得到位移和应变，是全场测量的方法。在当今时代，随着科技的越来越发达，数字图像相关法慢慢的朝着旧材料到新型材料，普通环境到恶劣环境，静态到动态，微观到宏观的趋势不断发展。

3. 研究的基本内容与计划

毕业设计的具体内容：

（1）查阅资料，了解引伸计应变测量原理和方法；综述国内外非接触式应变测量技术的研究现状及发展。

（2）设计一种视频应变测量系统，其结构如图1所示。它由光学照明系统、ccd 成像系统、计算机及图像处理软件组成。光源照明使工件产生阴影轮廓, 透镜系统使其放大或缩小成像在ccd 面阵上, ccd 把图像信号转换为电信号, 离散化图像空间, 并同时合成完整的视频信号, 输入到计算机，再用计算机软件对数字视频每幅图像预处理。经边缘提取、自动识别及像素细分后，计算出工件尺寸变形及误差，最后对测量数据存储、监视和打印输出。

4. 研究创新点

通过对国内外研究现状的分析,本论文将在前人研究的基础上，掌握课题研究方法及经验。

熟悉并掌握有关MATLAB软件的运用，对采集到的齿轮图像进行处理之后对齿轮参数进行测量。