非接触应变位移测量仪

1. 英国IMETRUM公司英国Imetrum公司，2003年从英国布里斯托大学分出，成立独立的公司。公司15年致力于非接触式视频精确测量领域的研究和开发工作，使其成为这一领域的佼佼者。非接触式应变位移视频测量仪于2007年投入市场，以其非接触式、实时监测和高精度等优势，很快被广泛应用于各大院校、科学研究所和企事业单位，在国防和军工单位也有大量的客户。比如：NPL（英国国家物理实验室）AWE（英国原子武器研究所）MBDA（欧洲导弹集团）Airbus（欧洲空中客车公司）Rolls Royce（劳斯莱斯）ThyssenKrupp（蒂森克虏伯）2. 工作原理采用高分辨数字工业摄像机，并选用合适的镜头，视频测量仪器可以对小到1mm、大到超过100m的被测物进行测量。此仪器采用亚像素技术。亚像素技术，是一种图像计算方法，一般情况下，图像的最小单位是像素，即是说，图像是有一系列的像素点组成。但是，利用这种亚像素技术，可以将一个像素再进行细分，认为一个像素是有多个亚像素组成。比如：通过一种计算方法，可以把一个像素细分成10个亚像素，这样的话，可以识别的最小单位由原来的一个像素，变成1/10个像素，那么测量精度也就提高了10倍。此仪器在测量小试样的时候，可分辨1/500个像素。视频测量仪器利用英国Imetrum公司专利的图像计算方法，利用亚像素技术，可精确测量摄像机图像上目标点的位置。不需要设定专门的目标点。比如以下特征点都可以用做测量的目标点。l 自然的纹理（比如：建筑物的表面特征）l 标记笔做的标记l 喷漆产生的斑点在Imetrum视频分析软件中，用户可以任意指定一系列的目标点，系统将准确跟踪视频中这些目标点的位置，从而达到测量应变和位移的目的。3. 使用意义3.1 功能准确跟踪视频中指定的目标点的位置，一个目标点相当于一个位移传感器，两个目标点相当于一个应变传感器。2 可实时精确测量二维参数：• 位移 应变• 距离 角位移• 速度 加速度• 泊松比• 应力/应变曲线、模数（需要另外提供载荷信号）2 可实时测量多个目标点，目标点的最大数量取决于所用计算机的性能。2 可同步测量多个参数；比如：同时测量位移、变形、泊松比等等。2 可拍摄实验过程，后期对录像进行再分析。3.2 优点（与传统接触式传感器相比）非接触式应变位移测量仪与传统的传感器相比，在保证测量精度高（应变精度5个微应变，位移精度0.05微米）的情况下，可以进行： 非接触式测量 动态实时测量 同步多点测量 同步测量多个参数 此仪器可以解决接触式传感器普遍遇到的一些问题。比如：小试样、大变形、表面光滑等等。具体区别见下表： 非接触式应变位移测量仪传统传感器（如：引伸计、应变片等）性能可能遇到的问题工作方式非接触式接触式打滑（特别是在疲劳试验时）无法固定在试样上试样断裂可能损坏传感器测量对象所有材质的试样；试样尺寸范围广常规尺寸的材料特殊材料无法测量小试样无法测量大试样需要贴大量应变片测量量程任意设定标距：从几个毫米，到几米均可容易超出量程测量环境宽泛：高温、潮湿、高速等常规条件测量方向平面内任意方向多点同时测量单一方向测量不同方向需要更多的应变片可测参数位移、应变、泊松比等等一种传感器实现一种功能 非接触式应变位移测量仪，可以解决接触式传感器存在的以上问题。4. 用途及测量案例非接触式应变位移测量仪可以动态实时测量应变、位移、泊松比等等。广泛应用于：材料测试领域、结构检测领域、组合件测量领域。4.1 材料测试领域4.1.1 测量精度（材料力学测试）在材料领域里，主要是用于测量小试样的变形。广泛应用于各种力学试验机上，作为一种非接触式的多点式引伸计进行使用。这时采用材料测试专用镜头，非接触式应变位移测量仪的测量精度为： 应变：5个微应变位移：0.05微米测量误差：在拉伸机上，测量铝制试样的变形。 与传统的应变片相比，误差在0.5%。同时测量了泊松比为0.33, 铝的标准值。具有英国皇家认可委员会认证书。 4.1.2 应用领域l 各种材料的力学测试（可与试验机相连）。比如：金属、塑料、橡胶、复合材料、高分子材料、混凝土、皮革、光纤、薄膜、木材、岩土、生物材料等等l 可调整标距l 可实现测量信号的反馈控制比如：与疲劳试验机相连，实现应变信号的反馈控制。l 特殊条件下的测量：高温测量：800度以上时，可能需要滤光片 高速冲击、高频振动：需要高速摄像机 损伤和破坏性实验： 疲劳试验、测泊松比、裂纹的繁衍 等等4.1.3与各种试验机结合使用非接触式应变位移测量仪能够与试验机结合使用，可测量：应力-应变曲线 弹性模量 泊松比等等。 视频测量仪利用一个数字/模拟输入/输出模块，可以将测量数据以数字或者模拟信号的方式实时输出，以供其它设备使用。从而能够与大多数力学实验机结合使用 4.1.4 材料力学测试案例（1）小尺寸试样 优势：• 标距可调；标距可以小于1毫米。因此可以测量小尺寸试样。• 非接触式；因为采用非接触的方式进行测量，所以，安装方便，并且不会在被测物上附加任何重量，可以测量柔软的材料。 （2）压缩试验优势：n 这种材料很难使用引伸计或者应变片进行测量。n 视频测量仪可以同时测量多个部位的应变。如上图，测量4个部位的变形。 （3）疲劳试验 优势：2 视频测量仪不会出现打滑现象；传统的引伸计容易出现打滑2 视频测量仪可长时间的工作；传统的应变片无法长时间工作2 视频测量仪可实现测量信号的反馈控制。（4）高温试验测量高温试验，需要在加热炉上开观察窗，视频测量仪通过观察窗进行测量。说明：从上图中可以看到，在1000度的情况下，视频测量仪仍然可以捕捉到清晰的图像，即，视频测量仪可以完成测量工作。 （5）断裂、高速冲击力学测量非接触式应变位移测量仪与高速摄像机相结合，可用于研究断裂瞬间试样变形、高速冲击碰撞瞬间变形。非接触式视频测量仪的分析软件，可以对高速摄像机拍摄的非压缩avi格式的视频进行测量，可很容易得到实验过程中的应变和位移。下图6显示的数据来自于一个碳纤维布料在大约每秒400％的变形速度下的测试实验。此实验利用25000帧/秒的高速摄像机采集图像。 图6 与高速摄像机结合，测量变形说明：目前，测量瞬态力学是一个难题，因为需要超高的采集频率。普通的采集设备很难达到这么高的采集频率。视频测量仪为您提供了一种新的测量方法。 （6）混凝土材料 说明：上图中红色框即为被测点，同时测量7个点，可以测量每个点的水平和垂直方向的位移。说明：利用视频测量测量两个被测点（上图中两个红色框）的应变。 说明：动态测量图中4个被测点的位移。 （7）微观力学测试非接触式视频测量仪与显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、扫描探针显微镜（SPM）相结合，可以实现纳米测量。通过采集这类显微镜下的图像，结合视频分析软件，可以对这些微观图像进行测量分析。从而达到测量变形的目的。4.2 结构监测 利用非接触式应变位移测量仪，可以测量几米甚至上百米的结构件的变形和位移。具有一下优势： 非接触式 测量精度高 多角度多点同步动态测量 可同时连接8台摄像机，即可同时对8个面进行测量。4.2.1 功能：l 24小时监测可以实现测量数据的长距离光纤传输或者无线传输。l 不定期监测可保证每次测量数据的连贯性。4.2.2监测参数：l 动态挠度l 位移、应变l 速度、加速度、弯曲度 4.2.3测量精度（大型结构监测）非接触式应变位移测量仪的测量精度和摄像机采集的视场大小有关，位移分辨率为视场大小的十万分之一，最高可达到二十万分之一。比如：采用焦距为50mm的镜头(镜头可根据实际需求，进行调配)，则测量精度为：物距/米（摄像机到被测物距离）位移测量精度（毫米）1m0.0012mm10m0.012mm100m0.12mm1000m1.2mm 4.2.4应用领域举例：l 风洞试验 振动台l 桥梁、建筑、钢结构、井架l 航空航天l 堤坝、烟囱、电站4.2.5结构监测案例（1）风洞试验在航空航天领域、土木结构领域，需要研究空气动力学、建筑桥梁抗风性能，这些都需要做风洞试验，以便在模拟的气流条件下，测量飞行器的飞行能力；或者建筑、桥梁等的抗风能力。为了减轻对风洞中气流的影响，采用非接触式的测量仪是最好的选择。非接触式应变位移测量仪可以在风洞外，透过透明的玻璃，对风洞内的被测物进行测量。采用多个摄像机，可实现多角度，多点同步测量。 （2）震动台 （3）钢结构、建筑、桥梁在测量钢结构、桥梁、建筑的时候，无需在被测物体上做标记点，因为这些大型结构表面的天然纹理就可以当做标记点。 测量距离：目测在1公里以上。 测量过程：塔吊所吊重物的下降过程，即被测点4的下降过程。利用视频测量仪可以非常方便的测量桥梁上各个点的动态挠度。4.2.6优势(a) 安装省时、简单（安装少于30分钟）非接触式应变位移测量仪是属于便携式测量仪，非常方便携带及安装。 (b) 同步测量上百个点目前，市场上有其它类型的非接触式的测量仪，但是，能够同时测量多个被测点的测量仪却非常少。 (c) 可测量X、Y两个方向上的参数视频测量仪可以测量二维平面上任何方向上的参数。 (d) 无需做标记点此仪器采用图像散斑识别技术跟踪被测点，在进行结构监测时，一般被测物表面存在灰度不均匀的纹理，这些天然的纹理就可以作为被测目标点，而无需再贴任何标记。当然，也可以贴标记点作为被测点。 (e) 测量精度高被测距离100米的时候，测量精度可达到0.12毫米。 (f) 测量数据处理简单非接触式应变位移测量仪测量得到的结果，可以以文本格式存储，可利用Excel、Original等软件进行作图或处理。 (g)可对拍摄的录像，进行后续处理，使您能够对被测物进行更为详细的分析。5. 技术指标5.1． 设备工作环境电源：交流电220V 50Hz操作系统：Windows2000/XP5.2． 工作方式非接触式5.3． 测量精度测量位移和应变的精度取决于：摄像机的有效像素和视场的大小。• 大型结构测试的分辨率（采用高分辨镜头）：1/100至1/200个像素 位移分辨率：10微米（以1米的视场为例） 应变分辨率：20个微应变• 材料测试的分辨率（用特制的材料测试专用镜头，25mm的视场）：1/500个像素 位移分辨率：0.05微米 应变分辨率：5个微应变5.4． 测量准确性仪器测量的准确性分为位移和应变两个方面。1．位移的准确性在测量位移方面，视频测量仪器与一个已校准的千分表相对比，两个设备的测量结果误差在1％。此实验有空客公司独立操作。2．应变的准确性在测量应变方面，视频测量仪器与一个已校准的应变片相对比，两个设备的测量结果误差在0.5％。5.5． 采样频率设备的采样频率取决于摄像机的拍摄频率，可根据实际需求进行调整。标准配置设备的采样频率为15Hz。5.6． 测量数据处理- 测量结果可以通过数模转换模块，与拉伸机相连。- 可以文本方式记录测试结果，便宜导入Excel，进行分析。- 可以以数据曲线的方式，实时显示测量结果。- 测量结果，数据简单，部分参数的测量，无需进行标定。5.7． 可扩展性- 系统支持8个视频通道的输入，即可同时连接8台摄像机。- 支持的摄像机端口：USB2.0以上接口或者Fireware接口5.8． 与其他设备结合使用USB数字&模拟 输入&输出模块：利用此模块，可以将外部其他设备的测量信号输入进来，也可以将此设备的测量结果以数字或者模拟信号的方式，输出给其他设备，以供外部设备使用。利用此模块可以与拉伸机或MTS机结合使用。5.9． 软件分析功能(a)实时动态分析实时同步测量多个参数。比如：同步测量不同点的位移和应变。(b)后处理功能利用设备的分析软件，可以对任何非压缩式AVI格式的视频文件，进行分析处理。6. 主要设备的技术参数整套设备包括：• 英国Imetrum视频分析软件• 视频采集部分• 其他配件 以下是主要设备的技术参数：1) 专用CCD部件性能指标：- 成像设备：1/2’’黑白 逐行扫描 CCD- 有效成像：1280×960像素- 像素尺寸：4.65mm×4.65mm像素大小- 帧率：每秒钟15，7.5，3.75，或者1.875帧。- 曝光时间：快门速度1/10000s到17.5s- 触发输入：TTL，10ms脉冲时间- 1394a Fireware接口连接电脑 2) 镜头整套设备将配备高分辨镜头和材料测试专用镜头。高分辨镜头：主要应用于测试大型结构或者组合件。高分辨镜头焦距 (mm)最小物距 (mm)最大物距 (mm)最小物距1m物距视场 (mm)位移分辨率 (μm)应变分辨率 (με)测量长度(mm)视场 (mm)位移分辨率 (μm)应变分辨率 (με)测量长度 (mm)25148.3∞35.30.35209-262382.42060-17950191.8∞22.80.23206-171191.22030-89材料测试专用镜头：专门应用于材料实验，它比高分辨镜头提供更高的分辨率和测量精度。材料测试专用镜头物距 (mm)视场(mm)最小测量长度 (mm)最大测量长度 (mm)最大异面距离 (mm)应变分辨率 (με)5432561955 3) USB数字&模拟 输入&输出此设备提供数字和模拟信号的输入和输出模拟输入：通道：16单/8双分辨率：16位电压范围：+/-0.2V到+/-10V模拟输出：通道：2 分辨率：16位 电压范围：+/-10V数字输入：通道：4 逻辑电平：TTL数字输出：通道：4 逻辑电平：TTL

视频引伸计是一种基于基于单独的数字相机及实时图像处理算法，通过拍摄试件实验过程的图像，分析图像特征变化，可动态实时测量应变、位移、泊松比等多种数据，可与拉力试验机信号互通，测量应力应变曲线、弹性模量等各种力学性能参数，适用于各类力学测试。LVE非接触式位移应变测量视频引伸计的优势：相较于传统的机械式及电子式引伸计，这种光学测量手段不与被测试件发生直接接触，因而不受被测试件本身材质限制同时有效避免因接触试件对实验结果造成的影响。同步测量纵向横向应变，包括横—横、纵-纵、横-纵、纵、横。系统可记录整个实验过程，所测结果具有可溯性。测量范围更广泛，适应大尺寸及微尺寸。测量结果丰富，包括应变、位移、泊松比等各种参数。多点测量、多向测量、标距任意选择等。LVE非接触式位移应变测量视频引伸计主要参数参考：型号配置LVE-2MLVE-5M定制版分辨率1920*1200pixel2592*2048pixel像素可选应变精度0.005%0.002%依据相机及视场等应变范围0.005%-1000%0.002%-2000%0.002%-2000%位移精度0.005mm0.002mm0.002mm视场范围10-500mm2-1000mm数米以内采样频率30fps30fpsUp to 4000fps依据相机及控制程序标距范围Up to 500mm Up to 1000mm一毫米到数米应变测量模式纵、横向应变同步测量纵、横向应变同步测量纵、横向应变同步测量模拟量输入输出±10V±10V±10V数字量输入输出支持支持支持更多LVE非接触式位移应变测量视频引伸计信息敬请联系咨询

中图仪器SuperViewW白光干涉非接触式粗糙度测量仪以白光干涉技术为原理，可测各类从超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物体表面，从纳米到微米级别工件的粗糙度、平整度、微观几何轮廓、曲率等。典型结果包括：表面形貌（粗糙度，平面度，平行度，台阶高度，锥角等等）几何特征（关键孔径尺寸，曲率半径，特征区域的面积和体积，特征图形的位置和数量等等）产品功能(1)设备提供表征微观形貌的粗糙度和台阶高、角度等轮廓尺寸测量功能；(2)测量中提供自动对焦、自动找条纹、自动调亮度等自动化辅助功能；(3)测量中提供自动拼接测量、定位自动多区域测量功能；(4)分析中提供校平、图像修描、去噪和滤波、区域提取等四大模块的数据处理功能；(5)分析中提供粗糙度分析、几何轮廓分析、结构分析、频率分析、功能分析等五大分析功能；(6)分析中同时提供一键分析和多文件分析等辅助分析功能。SuperViewW白光干涉非接触式粗糙度测量仪非接触式高精密测量，不会划伤甚至破坏工件：【测量小尺寸样品时】可以测到12mm，也可以测到更小的尺寸，XY载物台标准行程为140*110mm，局部位移精度可达亚微米级别，Z向扫描电机可扫描10mm范围，可测非常微小尺寸的器件；【测量大尺寸样品时】支持拼接功能，将测量的每一个小区域整合拼接成完整的图像，拼接精度在横向上和载物台横向位移精度一致；SuperViewW白光干涉仪具有测量精度高、功能全面、操作便捷、测量参数涵盖面广的优点，测量单个精密器件的过程用时2分钟以内，确保了高款率检测。其特殊光源模式，可以广泛适用于从光滑到粗糙等各种精密器件表面的测量。性能特色1、高精度、高重复性1）采用光学干涉技术、精密Z向扫描模块和3D重建算法组成测量系统，保证测量精度高；2）隔振系统，能够有效隔离频率2Hz以上绝大部分振动，消除地面振动噪声和空气中声波振动噪声，保障仪器在大部分的生产车间环境中能稳定使用，获得高测量重复性；2、环境噪声检测功能具备的环境噪声检测模块能够定量评估出外界环境对仪器扫描轴的震动干扰，在设备调试、日常监测、故障排查中能够提供定量的环境噪声数据作为支撑。3、精密操纵手柄集成X、Y、Z三个方向位移调整功能的操纵手柄，可快速完成载物台平移、Z向聚焦、找条纹等测量前工作。4、双重防撞保护措施在初级的软件ZSTOP设置Z向位移下限位进行防撞保护外，另在Z轴上设计有机械电子传感器，当镜头触碰到样品表面时，仪器自动进入紧急停止状态，最大限度的保护仪器，降低人为操作风险。5、双通道气浮隔振系统SuperViewW白光干涉非接触式粗糙度测量仪既可以接入客户现场的稳定气源也可以接入标配静音空压机，在无外接气源的条件下也可稳定工作。应用领域对各种产品、部件和材料表面的平面度、粗糙度、波纹度、面形轮廓、表面缺陷、磨损情况、腐蚀情况、孔隙间隙、台阶高度、弯曲变形情况、加工情况等表面形貌特征进行测量和分析。应用范例：粗糙度测量案例硅晶圆粗糙度测量晶圆IC减薄后的粗糙度检测蓝宝石粗糙度测量部分技术指标型号W1光源白光LED影像系统1024×1024干涉物镜标配:10×选配:2.5×、5×、20×、50×、100×光学ZOOM标配:0.5×选配:0.375×、0.75×、1×标准视场0.98×0.98㎜（10×物镜，光学ZOOM 0.5×）XY位移平台尺寸320×200㎜移动范围140×100㎜负载10kg控制方式电动Z轴聚焦行程100㎜控制方式电动台阶测量可测样品反射率0.05%~100主机尺寸700×606×920㎜恳请注意：因市场发展和产品开发的需要，本产品资料中有关内容可能会根据实际情况随时更新或修改，恕不另行通知，不便之处敬请谅解。