基于莫尔效应的空间体扭曲变形测量技术研究

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1、万方数据论文题目：基于莫尔效应的空间体扭曲变形测量技术研究作者姓名：专业名称：指导教师：论文提交日期：论文答辩日期：授予学位日期：2壁里垒生§旦2壁呈垒生鱼旦入学时间：研究方向：职称：基一等一一一一万方数据THERESEARCHoNDISToRTIoNMEASUREMENToFSPACEoBJECTBASEDoNMolREEFFECTADissertationsubnnntsofthedegreeofMLASTERoFPⅢLoSOPHYShandongUniversityofScienceandTechnologyJiaoNingSupervisor：ProfessorZh

2、engWenhuaGeomaticsCollegeJune2014万方数据声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：焦宁乙。件g、7Ideclarethatthisdissertation，submittedinfuWdlmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownwor

3、kunlessreferencedofacknowledge．Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute．Signa细心：焦宁Date：20f午．‘．7万方数据山东科技大学硕士学位论文摘要近年来发展的基于莫尔条纹法的形变监测，多用于微小位移、振动的测量，而在扭转、扭曲方面的研究开展甚少，且只是针对卧式长工件的轴向两端进行测量，不适用于立式长工件(如大型钢结构井架)以及各处扭转不规则工件的整个面的扭曲变形。本文提出利用数码相机莫尔效应原理对空间体扭曲形变进行监测，将待测工件

4、整个面的扭曲测量转化为对该面多处局部区域的扭转测量，即通过观测该面上局部区域的扭转角大小，利用数学手段将观测得到的各局部区域的扭转信息有机结合，由点构线、多线构面，最终实现对空间体的扭曲变形测量。当试件光栅随着待测设备发生扭转变形时，将会引起试件光栅与相机之间的物距、试件栅成像在CCD面上的影像光栅栅距等参数变化，使形成的莫尔条纹宽度、倾角等随之变化。针对上述问题，本文推导了扭转后试件影像光栅栅距随扭转角、栅线位置等参数变化的函数关系式，进而导出了莫尔条纹宽度随扭转角、栅线位置等参数变化的函数关系式。在此基础上，分析总结了扭转角一定时，所有栅线的栅距变化及其产生的莫尔条纹宽

5、度的变化规律；以及每条栅线位置处随扭转角的变化，该位置影像栅距的变化规律及其产生的莫尔条纹宽度变化规律。总结了拍摄照片中莫尔条纹的变化规律并进行了仿真验证；对两个公式及总结的变化规律进行了仿真验证。为求得莫尔条纹宽度，利用Matlab语言编程对莫尔条纹图像进行处理，经图像预处理、二值、细化之后，得到莫尔条纹的细化中心线，针对细化后图像，计算得到每一列像元处所有相邻条纹宽度的平均值，并依据所有列的条纹平均宽度进行了宽度变化曲线的拟合。为求解扭转角必须精确求定叠合角口，为此，提出了采用比值和斜向莫尔条纹角度两种方法求解叠合角口。并分析了0角对扭转角求解精度的影响程度，针对口角的

6、解算误差对扭转角求解结果影响较大的问题，提出了消元法求解扭转角的方法。针对提出的测量方法和角度求解方法，设计组合式光栅进行实验验证。得出比值法适用于求解叠合角口的变化量，而不适用于单幅莫尔条纹图像口角求解；与斜向莫尔条纹角度法获得p后求解扭转角的精度相比，消元法求解扭转角精度要稍高。关键词：扭转测量，试件光栅，莫尔条纹，条纹宽度，消元法万方数据山东科垫堂堡主堂垡笙奎曼茎ABSTRACTBasedonthemoir6fringemethodofdeformationmonitoringinrecentyears，whichusesformeasurementofsnlal-I

7、displaCememandvibration,onthecontrary，forresearchabouttorsionanddistortionrarely，andonlyforhorizontallongpiecesintheaxialmeasllremematbothends，notapplytotheverticallongpieces，suchaslargesteelheadframeandreversethei玳gularthroughoutthewholedistortionoftheworkpie