高精度视频引伸计

[font=宋体][color=#444444]视频引伸计作为一个新兴的应变测量工具已经慢慢进入力学测量领域，早期主要是因为价格过于昂贵，而且普及率不高，国内有机会接触的人就更少。国内一直缺乏视频引伸计的计量标准，即便是意见稿我也没看出针对视频引伸计有任何特殊的计量方法，可能是都没怎么接触过。我们研究视频引伸计已经将近十年，接触的都是国外最前沿的视频引伸计开发工程师，最早是在试样上画标记，现在最新的都不用这样操作了，最近看到很多人提及视频引伸计的检定问题，所以写了这个帖子希望能帮助对视频引伸计的计量的理解。视频引伸计和传统引伸计一样，把视频引伸计跟踪的标距设定为引伸计标定仪微分头的移动杆就好了，根据0.5级精度的要求，绝对[url=http://www.gfjl.org/thread-175264-1-1.html][color=#444444]误差[/color][/url]1.5微米或者0.5%，通常第一个监测点肯定是选绝对误差，比如第一个点0.2毫米（200微米）假设选0.5%的话那么误差不能超过1微米，这种情况当然选1.5微米，那么计量视频引伸计的第一步就静止看视频引伸计的数值波动是否超过了1.5微米，假设波动都超过了这个值那么肯定是第一个点的精度要求超过了，市面上的视频引伸计估计大都检不过，包括进口的。第二是物距，也就是视频引伸计与引伸计标定仪的摆放距离，因为通常市面上的视频引伸计镜头与单反相机的结构是一样的，物体摆得近那么成像就大，物体摆得远成像就小，成像大自然就清晰（也就是有效像素高）自然精度就高，所以摆放距离必须和实际应用一致，也就是视频引伸计的视野（通常我们用的是轴向区域），也就是在视频引伸计里面看到当前物距下尺子的长度（拿把尺子放在物距位置），否则检定的时候是小视野实际使用又是大视野就属于作弊行为，因为小视野精度高，大视野精度低，当然还有其他的镜头，这个这里不多提及，只说常用的，但是无论任何镜头都是有物距这一说，也就导致视频引伸计里面也有物距和视野的参数。综上所述，视频引伸计的计量与常规引伸计无异，如果按照标准走的话。但是实际是视频引伸计和其他引伸计的区别在于软件算法，也就是视频引伸计的大脑，算法是无法简单检定的（就像拉力机只检测个最大力，对于软件求取屈服或者其他结果就不计量了），这里主要针对不做标记的视频引伸计，当然做标记（在试样上画标距线）的视频引伸计还有其他问题，在下面一节提及，这里说的算法主要用于识别设定目标区域（也就是试样标距位置），即便目标变形严重（跟人脸识别类似，虽然是同一人但是每次是有差别的），算法必须要找到正确的几何中心，但是计量的时候微分头杆跟拉伸中的试样是有明显区别的，所以此检定仅仅能说明对于外形不变的物体的测量具备精度，不能说明在测量变化的物体的时候具备同样的精度，唯一的检定方法只能与全自动引伸计得出的数据进行比对，此方法与检定摆锤冲击用标样类似。通常做标记（在试样上画标距线）的视频引伸存在的问题是物体拉伸或者其他变形导致引伸计的物距产生变化，而视频引伸计是无法知道的，就像同一张照片里面和人一样高的远处的山在视频引伸计测量里高度是一样的，当然还有其他办法解决，仅举例说明为什么计量视频引伸计不能跟传统引伸计一样。可以看出视频引伸计不能传统方法检验尺子一样的检定，最直接的方式是用标样做比对，也是最准确的。[/color][/font][font=宋体] [/font]

由于在测试中需要测量拉伸全过程应变，以及需要测量径向应变，加持两个接触式引伸计很不方便，有担心断裂时震坏引伸计，考察一款非接触式引伸计，带轴向和径向两个同时测量的，大家用过的请推荐一下，用激光的还是视频的？精度和稳定性如何（和传统接触式引伸计比较）？BTW：有可能的话，提供一下参考价格。轴向标距50mm；80mm，量程至少25mm；40mm径向标距大约10-25mm左右，量程至少3mm以上。期待使用经验......

[color=black][b]传统接触式引伸计在实际应用中存在很多问题，比如：[/b][/color][list][*]最常用的应变片式引伸计具有固定的标距和测量范围，当需要不同的标距和测量范围的时候需要购买不同的引伸计，当然由于是机械接触式，通常属于易损件，用一段时间通常需要更换，当然每个引伸计都需要单独标定。[*]大部分的接触式引伸计均不能在破坏性试验中跟踪到试样破坏，试验移除引伸计以后的应变通常通过推算获得，这样不够准确。[*]既然是接触式，打滑（本身刀口不锋利，挂钩式弹簧力度不够，或者人为绑得不够紧）或者安装方式不正确等人为或者机械本身存在的问题是无法避免。[*]由于传统接触式引伸计局限于测量范围和不抗破坏造成的冲击，所以中途需要人为取下来，这样既不安全同时忘记取下来也会造成引伸计破坏。[*]传统应变片式引伸计通常采用喇叭口双臂张开方式测量，两个臂与试验的固定点处于弧线运动，当行程较小的时候，比如3毫米以下可以忽略非线性运动造成的误差，但如果行程超过3毫米，弧线运动造成的误差将无法忽略，国产引伸计通常在3毫米以下能满足精度0.5级，但是超过3毫米精度将越来越差。[*]传统接触式引伸计只能测量接触的部位，假设需要同时测量轴向和径向的变形则同时需要两个引伸计。[*]对于薄膜或者其他生物材料将不能采用接触式测量，因为接触式第一会破坏试样，第二接触式本身有自重或者作为力反馈单元（全自动引伸计）使试样在机器以外遭受重力造成的外力和反作用力将影响试样的严谨性。[/list]上述问题归根结底主要原因是采用了接触式测量，因为接触式在变形量大或者破坏性的试验中，又或者是极端环境（高低温）下测量接触式都存在局限性和弊端，为此研发非接触式引伸计一直是国内外试验机行业所追求的目标。[b]非接触式引伸计最初为激光引伸计，但是激光引伸计存在如下局限性和弊端。[/b][list][*]试样上通常需要粘贴激光反射条，但是激光反射条容易脱落[*]测量的局限性同传统接触式引伸计一样，也只能同时测量两个激光反射条的位置，无法做到同时进行轴向和径向的测量，更加无法做整个试样的测量进行有限元分析[/list]随着工业CMOS和工业镜头的价格下探，采用工业相机加镜头方式测量变形变成可能，但是最初开发的视频引伸计如同激光引伸计一样存在诸多问题，最初的视频引伸计同样需要在试样上的标距位置画黑白相间的参考线，因为此视频引伸计是寻找灰度变化最大的区域，既然是画线就存在如下问题：[list][*]随着拉伸变形大最初的画线会淡化（如同注水）造成对比度下降从而导致目标丢失，因为视频引伸计是寻找颜色差异最大的两个位置，显然这两个位置随着变形量增大将可能出现在试样上的任何位置，并且有可能是因为光照或者阴影导致的干扰[*]如果在金属上做试验的话，通常钢筋或者钢板都有一层氧化皮，当画在氧化皮上的标记脱落后跟踪目标随即丢失[/list]鉴于上述视频跟踪灰度差的方法会导致跟踪目标的准确性及其不可靠，容易受到变形量大、光照剧变或者表皮脱落等原因的干扰，采用此视频引伸计的用户基本都放弃了使用。那么最新的视频引伸计是采用什么原理呢？原理与人脸识别属于同类型的技术，视频引伸计通过跟踪标距位置的特征然后将受力变形后的特征与最初的特征或者上一个特征进行对比寻找相关性（学术上称：数字图像相关性），寻找各个特征移动后的几何中心的方式确定移动距离，也就是通过碎片的移动轨迹找到爆炸中心，此方式能从根本上解决抗干扰问题，即便是表皮脱落除非是一次性全部脱落，当然这种概率及其小，等于是一次性将脸全部蒙住，但是只要像佩戴口罩一样只遮住部分特征始终是能识别跟踪的，因为脸部其他特征都还在，所以此跟踪方式非常可靠。[color=black]上海尤沃尔测量系统开发的视频引伸计采用目前国际最先进的数字图像相关技术，基于跟踪材料表面散斑特征的方式跟踪指定位置特征用于测量材料应变数据，该引伸计采用非接触方式测量，在不对材料施加任何外力情况下对材料应变的整个过程进行全程测量，另外由于非接触测量方式结构，整个引伸计无任何易损件且测量精度不会像传统机械接触式引伸计随着使用频率的增加有任何改变[/color][font='Arial',sans-serif][color=black],[/color][/font][color=black]散斑特征式非接触测量因其优异的性能和突出的优点将引领和改变材料力学测试未来的发展方向。[/color][color=black][b][color=navy]特点：[/color][/b][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]由于是非接触测量方式，一个视频引伸计可替代传统接触式引伸计根据不同使用环境使用所购买的昂贵的引伸计，比如高温引伸计、低温引伸计[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]由于是非接触测量方式，不对被测试样施加任何外力，保证试验的严谨性，特别是对薄膜等表面易划伤且破断力低，传统夹持式引伸计无法使用等材料的完美解决方案[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]不需要任何机械式接触被测试样，测量整个试验过程的变形且中途不需要取引伸计，充分保证试验操作人员的安全[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]引伸计标距任意设定，引伸计在试样上的摆放位置任意设置[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]视频引伸计对于钢筋连接件、钢筋和土工布试样不需在试样上做标记可直接测量，检验全过程无耗材[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]视频引伸计需要新增检验项目时，只需购买升级软件功能包即可实现新的测试方法（某些特定场合需要增加照明和支架，或者更换镜头）[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]视频引伸计的试验过程可记录，试验结束后过程可追溯，便于发现找出问题。[/font][font=Wingdings]l [/font][font=楷体]采用光学原理，无任何机械损耗，一旦标定精度终身不变。[/font][/color][color=black]视频引伸计工作视频参考：[/color][color=black][font=楷体][url=https://haokan.baidu.com/v?vid=12243679447234427425&pd=pcshare]视频引伸计用于常温金属拉伸[/url][/font][/color][color=black][font=楷体][font=楷体][url=https://haokan.baidu.com/v?vid=8930074127768649642&pd=pcshare]视频引伸计用于高温金属拉伸[/url][/font][/font][/color][color=black][font=楷体][url=https://haokan.baidu.com/v?vid=16719083891570319296&pd=pcshare]视频引伸计用于弯曲、抗折试验[/url][/font][/color][color=black][color=black][font=楷体][url=https://haokan.baidu.com/v?vid=3983774204209273545]视频引伸计用于金属棒材拉伸[/url][/font][/color][/color][url=https://haokan.baidu.com/v?vid=1922783104541178065][size=16px]视频引伸计用于金属薄板拉伸[/size][/url][color=black][color=black][/color][/color][color=black][font=楷体][font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &]https://haokan.baidu.com/v?vid=12243679447234427425&pd=pcshare[/font][/font][/color][color=black][font=楷体]https://haokan.baidu.com/v?vid=8930074127768649642&pd=pcshare[/font][/color][color=black][font=楷体]https://haokan.baidu.com/v?vid=16719083891570319296&pd=pcshare[/font][/color][color=black][font=楷体]https://haokan.baidu.com/v?vid=3983774204209273545[/font][/color][color=black][font=楷体]https://haokan.baidu.com/v?vid=1922783104541178065[/font][/color][color=black][font=楷体][/font][/color][color=black][font=楷体][/font][/color]