DIC多相机协同方案在复杂结构360°全景形貌与变形场检测中的应用研究

双目视觉DIC测量方法，是目前最重要、适用范围最广的光学实验力学方法。双目视觉DIC方法在复杂环境下的工程测量中，已得到成功的应用和广泛的认可。但是双目视觉DIC在测量诸如圆柱、球体等大曲率试件时，测量的精确度不够高且达不到全周测量的需求。

采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统多测量头方案，将大曲率试件分割成若干小区域的离散化测量方法，即可解决大曲率试件全周360°测试难题。通过更多的不同视角的相机场记录物体表面图像，充分利用相机分辨率，从而得到全场的三维图像变形结果。

DIC测量与数模检测比对

新拓三维DIC软件可将散斑网格与数模进行对齐，可以方便地观测局部在整体模型中的位置和变化趋势；通过与数模进行比对，观测被测物变化过程中，试样表面相对数模（作为基准）的位姿变化和变形情况。

圆柱结构件 360°全周变形测量

大曲率物体不同方向力学性质可能完全不同，因此单纯对物体某一表面的测量，并不能代表物体全场的实际变化。将一定曲率的圆柱结构件展开，根据试件本身的尺寸特征， 采用DIC多测头360°全周变形测量方案，保证测量区域完整性。

XTDIC三维全场应变测量系统多测头方案，调节横梁和相机的位置，使每个测量头系统的有效测试区域达到全周的 1/4。每个相机均与硬触发控制器相连，保证多组图片采集的同步性。

试验过程中，对圆柱结构件试件施加荷载，XTDIC系统多测头相机同步采集数据，直至测试结束。DIC技术可测量圆柱结构试件360°全周所有X/Y/Z轴的数据，无需使用大量的单轴加速度计或昂贵的双轴、三轴加速度计；DIC软件自动生成全场位移和变形信息。

XTDIC三维全场应变测量系统多测头方案，能够对圆柱结构件的水平/竖向位移、倾斜、变形等实现高精度、高频率、连续全周期的有效测量，形成完整的变形监测参数数据。

另外，通过XTDIC系统的数模比对功能，观测结构变化过程中，工件表面的位姿变化和变形情况，可视化分析与原始数模比对偏差X、Y、Z、E数据，有助于分析结构动态变形数据和结构的动力响应特性，实现构件变形的全场、动态、实时测量。

针对圆柱试验的大曲率测量问题和工程实验需要，采用新拓三维XTDIC多测头方案进行360°全周变形监测，能够有效监测圆柱体试件表面任意位置的变形及破坏形态；

另外，通过XTDIC系统数模比对功能，分析试件在载荷变化过程中的位姿变化和三维位移及变形数据。实验结果有助于结构力学响应分析和变形控制，为科研人员及工程师提供正确的模型修正参考。

关于多相机三维数字图像相关

由于相机分辨率会限制视场范围，双目DIC测量难以监测到全部区域。如大曲率圆柱物体，无法同时被两个相机视图完全覆盖，且不同方向力学性质可能完全不同，因此单纯对物体某一表面的测量，并不能代表物体全场的实际变化。

1、两个相机的夹角过大，观测部分易受试件本身的遮挡，产生视觉盲点；

2、两个相机的夹角过小，离面的分辨率将降低；

3、通过改变镜头配置增大测量区域，导致变形的空间分辨率降低；

4、镜头的景深有限，在远离测量中心部位易出现散焦现象。

新拓三维多相机三维数字图像相关法，采用多组测量头，通过提前标定在统一坐标或校准对齐，逐帧对齐的方式实现三维空间的坐标统一。在实验现场，可根据具体工况条件选择最有利方式进行多测量头标定和测量，比如现场环境存在振动，测量头之间始终不能做到刚性连接，需选择逐帧去动态校准。同时针对一些特殊的工况，现场不能搭建多组测量头时，可以采用反射镜方案来实现三维空间测量。