第三章几何云纹法2.pptVIP

* * 影像云纹法实验装置 * 借助于相移技术的影像云纹法 * 影像云纹:分辨率50mm 影像云纹的应用实例－电子封装件Reflow过程中的翘曲测量 过大的翘曲引起的reflow失效 * 十、投影条纹法 (Fringe Projection) 平面的投影条纹 曲面的投影条纹 相机 平行条纹 平面 曲面 利用平行条纹投影在平面与物体曲表面的两副图像，可以对物体的三维形貌进行测量－投影条纹法。 * 物体三维形貌的信息处理方法： 数字云纹法－利用数字图像处理技术和云纹法原理，得到云纹图 ?等高线图，物体曲面高度的参考平面即是条纹投影的平面 平面的投影条纹 曲面的投影条纹 傅立叶变换法 * 利用位光栅图像的位相分布提取高度（三维形貌）信息 x 光强沿x方向正玄变化的平行条纹向物体投影 P 平面的投影条纹 曲面的投影条纹 * 平面投影条纹图与曲面投影条纹图位相之间的关系 Z 曲面上的投影条纹 平面上的投影条纹 x kZ x1 k-系统常数，可以经标定测得 * 如果能得到两个条纹图的全场位相分布并且将对应位置相减 则，物体的三维形貌可以测得 （参考面为投影平面），而且测试分辩率可以提高! 问题1：如何取得投影条纹图的位相分布场？ 相移方法(phase shifting) 思考：以位相来衡量，传统的条纹处理方法的分辨率是多少？ * 考虑上式中分子分母的正负号，反正切函数的值域可扩展到[-?, ?], 即条纹图的位相值不能完全得到，被包裹在[-?, ?]区间内 相移方法的原理 * 解包裹处理 — 得到正确的条纹图位相分布 ? x 解包裹前的位相图 x ? 解包裹后的位相图 x * 可得 只要标定系统常数K，即可测得物体的三维形貌！ * 系统常数K的标定 试件：一台阶状试件，台面平整且平行于参考面(台阶高度h已知且最好小于条纹周期） 参考点：考察台阶上下两个参考点A、B，AB连线在参考面上 的投影与条纹平行 A B A B h 注意条纹方向！ 按前述步骤和方法求得右边条纹图在A、B两点的位相差?AB， 则： * 最终所得的三维形貌 * * * 该方法的其它应用 * * * 谢谢！ 第三章：实验测试技术（固体） * 第三章 云纹法及其应用 Moiré technique and it’s applications 一. 什么是云纹(moiré)和云纹法? Moiré 源自法语, 意思是从中国传入的丝绸的“耀眼的光泽”或“波形图案”。 在实验力学中, 它指的是两个空间频率相差不大的振幅型光栅叠加在一起时所产生的明按交错的条纹图案。 通过分析云纹图案和条纹间距,可以测量物体的面内变形和应变以及三维形貌,这种方法成为云纹法。 * 平行云纹 转角云纹 * 生活中云纹现象随处可见 光栅结构与其影子作用产生云纹 栅结构与电视扫描线作用产生云纹… * 二. 云纹(moiré)的产生物理机制与数学表达式 如图所示，云纹实际上是两个光栅间的互相遮挡与透过现象 云纹中的亮条纹是由两个光栅的白线相交形成的（源于互不遮挡） 云纹中的暗条纹是由两个光栅的白线与黑线相交形成的（源于互相遮挡） 由于人眼的分辩率或低通滤波性，白条纹中的黑线干扰被忽略了 * Matlab 的低通滤波效果 * * 对云纹的形状、分布周期有决定性影响的因数 * 几个特例云纹及其数学表征 转角云纹 y x * 平行云纹 y x * y x 平行云纹与 转角云纹的组合 * 三. 云纹(moiré)法测变形的原理 参考栅 试件栅 通过对条纹的分析, 可以得出如下结论： 云纹法可以测垂直于栅线方向的位移 云纹实际上是试件上位移相等的点的迹线－等位移线 云纹法测平面位移的分辨率为（参考栅的）一个栅距。一般为 10－1000 微米 0 1 2 3 -1 -2 -3 n:条纹级数 * 直线栅云纹法测试的是由于试件变形和转动引起的面内位移，不包括刚体位移 直线栅云纹法中试件的刚体位移不影响云纹的形状和密度，但垂直于栅线方向的刚体位移会造成云纹的移动 用二维光栅可以同时测试X,Y两个方向的位移场（U场和V场） 为了提高云纹的对比度，一般将试件栅和标准栅尽量靠近， 而且光栅黑白线的宽度应尽量相等 形成云纹的两个光栅的空间频率相差不能很大（一般相差不到一倍） 注意！ * 例：二维光栅产生的云纹 刚体转动云纹：U场云纹与V场云纹互相垂直。 均匀变形＋刚体转动产生的云纹 * 如何判断变形的正负号（拉伸、压缩）？ 左图，试件栅（兰框所示）相对于标准栅（红框所示）拉伸左转 右图，试件栅相对于标准栅压缩右转 问题：以上两种情况造成的云纹图像相似，如何区别？ * 一般拉伸变形情况 试件栅（兰色）相对标准栅（绿色）拉伸变形+刚体转动，虚线所示为白条纹中心线 将标准栅（绿色）转动一个角度，云纹将同方向转动 * 一般压缩变