基于立体视觉的材料应力应变曲线测量技术研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870516-SZ073学科分类号：082503硕士学位论文基于立体视觉的材料应力应变曲线测量技术研究研究生姓名于福翔专业类别工程硕士专业领域机械工程指导教师叶南黄珺高级工程师南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringResearchonBinocularvision-basedMaterialsStress-StrainMe

2、asurementTechniqueAThesisinMechanicalEngineeringbyFuxiangYuAdvisedbyAssisitantProf.NanYeSNENGRHuangJunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要塑性和韧性是反映材料力学性能两个重要的参数，而应力—应变曲线是材料在拉伸过程中塑性变形规律的真实反映，是评价材料力学性能好坏的重要依据。随着现代工业对各

3、种材料力学性能测试的要求越来越高，传统以引伸计为主的测量方式已不能满足当下的测量需求。为此，本文综合运用单片机原理、计算机视觉、数字图像处理、材料力学等学科的理论知识，研究了一种基于双目立体视觉的材料应力应变曲线测量技术，主要研究内容和创新点概括如下：1.研究材料拉伸过程中受力数据的采集方法，设计了以计算机为控制核心、基于单片机和计算机总线接口的材料受力数据采集系统，实现了材料拉伸过程中受力数据实时、高效地采集。2.在对双目立体视觉理论研究的基础上，搭建了基于双目立体视觉的材料拉伸过程中变形图像采集系统，设计了受力和图像采集的同步硬件电路，实现了应力与应变在时序上的精确同步

4、。3.提出了一种简易网格图像的节点提取算法，实现了基于简易网格拓扑关系的节点匹配，有效解决了钛箔（TC1）的应力应变曲线测量问题。4.针对坐标网格法中的稠密网格图像，提出了一种基于区域生长法的自适应网格节点定位算法，实现了稳定、高效的网格节点提取；针对稠密网格图像中重复结构的同名点匹配难的问题，提出了基于极线几何的立体匹配算法和基于人工标记圆点的时序匹配算法，实现了基于稠密网格拓扑关系的节点匹配。在关键技术研究的基础上，进行了测量实验。利用简易网格法，有效解决了钛箔（TC1）这类特殊试件的应力应变曲线测量问题。而利用稠密网格实现了铝合金材料的应力应变曲线测量。实验结果证明本

5、文提出的技术实用有效。关键词：应力，应变，网格图像处理，立体视觉，图像匹配i基于立体视觉的材料应力应变曲线测量技术研究ABSTRACTPlasticityandtenacityaretwoimportantparameterswhichreflectthemechanicalpropertiesofthematerials.Thestress-straincurvesexplainthelawofplasticityduringtensileprocess,whichisanimportantbasisforevaluatingthemechanicalproperties

6、ofmaterials.Withthedevelopedrequirementofthemodernscienceandtechnologytothemechanicstestofmaterials,theextensometerisunabletomeetthecurrentrequirement.Therefore,anon-contactstress-straincurvesmeasurementmethod,whichisbasedonbinocularstereovision,isproposedinthisthesis.Themainresearchconten

7、tsandinnovativepointsaresummarizedasfollow:1.Themethodoftheforcedatacollectioninthetensiontestisbeenstudied,andthematerialforcedatacollectionsystemwhichisbasedonthecomputer,SCMandcomputerbusinterfacehasbeenbuilt.Thereal-timeandefficientforcedataacquisitioninth