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1.實驗背景
應自主研發的Revealer-DIC三維應變測量儀(簡稱RDIC)位移精度驗證需求, 千眼狼光學測量工程師團隊在光學影像測量實驗室，開展以激光干涉儀為精度計量基準，探究環境干擾、散斑密排度、散斑類型對測量精度影響的科學實驗。
2.實驗設備
圖1 實驗設備一覽
1）激光干涉儀（Renishaw XL-80，計量院同款）
2）Revealer-DIC三維應變測量儀
3）Revealer-DIC三維應變測量軟件
4）標定板與散斑
圓點標定板 散斑
5）3D位移平臺、光學測量平臺及其他輔助設備
3.實驗過程與實驗數據
3.1 環境干擾實驗
第一步:搭建整套系統，如圖1所示。
第二步:基于圓點標定板，采用24步標定法做標定。
第三步:控制位移平臺從視野最左邊逐漸移至最右邊再最左邊，每移動20mm采集一張圖像，并用激光干涉儀獲取位移基準數據。
第四步:保持環境不變，采集20幀圖片，利用RDIC三維應變測量軟件計算位移值，結果與激光干涉儀進行對比。
第五步:增加補光，采集20幀圖片，利用RDIC三維應變測量軟件計算位移值，結果與激光干涉儀進行對比。
第六步:調節中央空調風速，引起空氣擾動，采集20幀圖片，利用RDIC三維應變測量軟件計算位移值，結果與激光干涉儀進行對比。
以上實驗重復5次，數據結果如下↓↓↓
圖2 環境實驗測量結果
表1 環境實驗與激光干涉儀對比結果（單位：μm）
3.2 散斑密排度實驗
前三步同上。
第四步：跟蹤并采集不同密排度散斑位移圖像，利用RDIC三維應變測量軟件計算位移值，結果與激光干涉儀進行對比。
圖3 散斑密排度示意（左→右，40%-50%-60%-70%-80%）
圖4 不同散斑密排度測量結果
表2 不同散斑密排度測量對比結果（單位：μm）
3.3 散斑類型實驗
前三步同上。
第四步：統一使用60%密排度，跟蹤并采集二值散斑、高斯散斑、蚯蚓散斑的圖像，利用DIC三維應變測量軟件計算位移值，結果與激光干涉儀對比。
圖5 不同類型散斑，左→右，二值-高斯-蚯蚓散斑
圖6 不同類型散斑對比結果
4.實驗結論
4.1 環境三因素中，按引起誤差大小排序，光線變化＞環境震動＞空氣擾動，與靜止狀態誤差相比，分別增大26.5μm、20.6μm、12.5μm。測量提示→保持實驗室光線穩定，避免人員走動，室內空調保持勻速運行。
4.2 散斑密排度對精度影響呈兩極分化態勢，40%、80%密排度下，誤差較大，60%誤差最小。測量提示→散斑制作，密排度以60%為宜。
4.3 重建精度橫比，高斯散斑和二值散斑精度接近，均優于蚯蚓散斑。對焦橫比，二值散斑更容易對焦。測量提示→優先推薦二值散斑。
附 光學影像測量實驗室
千眼狼光學影像測量實驗室是中科視界參照計量研究院、國內重點高校實驗室標準重點建設的研發基地之一，占地面積約200㎡。
目前擁有專職光學測量團隊40余人，其中博士7人，提供基于高速攝影技術、數字圖像相關技術的全面、可視化、系統級解決方案，提供20kN座式、5kN臺式萬能試驗機、視頻引伸計、高速攝像機、高分辨率攝像機、高精度位移檢測光學平臺、激光干涉儀等儀器設備，可視化研究金屬、復合、彈塑性等各型材料在動、靜、熱載下的應力應變行為、彈性模量、拉伸量、泊松比、裂紋延展特性等。
千眼狼光學影像測量實驗室面向廣大高校、科研院所研究人員，企事業單位技術人員開放，歡迎預約交流。
下一期，千眼狼光學測量工程師們將繼續探究三維DIC應變精度的影響因素，并討論如何抑制零加載下相機本底噪聲引起的應變誤差。更多技術咨詢↓↓↓↓↓
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