机械与材料力学性能的三维全场变形与应变快速检测研究

梁 晋，郭 翔，胡 浩，李磊刚，唐正宗，史宝全，孙 涛

（西安交通大学机械工程学院，西安 710049）

1 前言

随着中国制造业的快速发展，汽车、飞机、船舶、军工等行业中大量采用大型复杂工件（几米～几十米）和各种新型复合材料，迫切需要适合生产现场使用、快速方便的三维外形尺寸检测方法[1～3]。相对于大型工件的轮廓尺寸测量，其变形和应变的检测难度更高，需求更为迫切，与材料力学性能相关的变形和应变数据决定了大型工件的产品质量[4，5]。目前对于中小型工件（长度小于1 m）的三维检测，现有检测方法和设备已基本满足要求。而对于大型工件（长度为几米～几十米），传统三维坐标和变形应变检测设备存在技术局限，检测速度慢，多存在繁琐的移站问题，无法进行全尺寸检测，只能测量工件关键点三维坐标，无法满足全场力学性能检测[6]。本文在国家“863”计划项目（2007AA04Z124）和自然科学基金（50975219）支持下，采用工业摄影测量和数字图像相关法，通过多种工业相机拍摄的多幅二维序列图像，快速解算出被测物体的三维坐标、变形和应变数据，解决了三维全场全尺寸的外形、变形、应变检测难题。

2 三维全场变形与应变快速检测新方法

2.1 研究目标及内容

工业摄影测量技术是大地摄影测量、机器视觉、机械测量的综合学科。该技术在国外发展较早，德国Oldenburg应用科技大学的Thomas Luhmann等对该技术做了很多开拓性工作。国外推出的成熟商品化的系统也比较多，典型的有美国GSI公司的V-STARS系统、德国AICON 3D公司的DPA-Pro系统、德国GOM公司的Tritop系统、挪威Metronor公司的Metronor系统[7]。……