[发明专利]用于曲面变形测量的彩色CCD显微云纹法

说明书

技术领域

本申请涉及实验力学、构件变形和位移测试领域，具体地说，是涉及一种用于曲面变形测量的彩色CCD显微云纹法。

背景技术

云纹法是在上世纪六十年代兴起的物体全场变形的测量技术，是实验力学的一种重要的测量方法，其可以分为几何云纹法和云纹干涉法。云纹法是利用两套栅线重叠而形成云纹的方法，其对实验条件要求较低，得到了广泛应用。云纹法广泛的应用于平面变形的测量中，却很少应用于曲面变形的测量。测量曲面的变形，尤其是用云纹法测量曲面的变形，一些研究人员在这方面也做了一些工作。刘战伟等（Liu Z W,Zhou J F等.Strain.(2013)49(1):46-53）提出了一种曲面试件栅的转移方法，在该方法中，粘贴于试件表面的曲面试件栅是由标准全息光栅经过多次转移得来的。张新占等人（张新占.西安公路学院学报.(1992)12(4):54-58）将云纹干涉法应用于曲面试件残余应力的测量。刘文西等人（刘文西等.力学学报.(2000)32(1):87-93）介绍了一种可以用来测量曲面试件表面应变分量的激光光栅显微图像检测技术（IGM）。但上述方法的测量区域十分小，测量系统十分复杂，不便于进行连续性的大面积测量。

CCD云纹法是几何云纹法的一种，CCD云纹法利用CCD靶面上的感光单元点阵来代替参考栅，直接用CCD相机拍摄试件栅就能获得云纹图。但传统的CCD云纹法只能应用于平面试件，条纹对比度差，局限性比较大，CCD云纹法应用于曲面构件变形等的测量，国内外也还没有先例。

因此，如何解决现有的云纹法无法测量曲面构件的大范围变形问题，发展新的CCD云纹法，降低成本，提高条纹质量且方法简单，便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种用于曲面变形测量的彩色CCD显微云纹法，以解决如何在提高精确度的同时测量曲面构件的变形等。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于曲面变形测量的彩色CCD显微云纹法，其特征在于，包括：

制作具有一定强度和硬度的高弹性薄膜，利用标准全息光栅在所述高弹性薄膜上转移制作出高弹性的薄膜栅，将所述薄膜栅粘贴在曲面试件表面形成曲面试件栅；

单色光源照明所述曲面试件栅的表面，用配有显微镜头的彩色CCD相机采集变形前后的所述曲面试件栅的表面图像；

利用所述彩色CCD相机内靶面前方的拜耳滤光片作为参考栅，所述曲面试件栅的局部区域经显微放大后在像平面上形成的平面像作为试件栅，当该试件栅的栅距与所述参考栅的栅距相匹配时，形成彩色CCD显微云纹条纹，分别采集试件变形前后的所述显微云纹条纹的图像并进行分析得出该局部区域的变形场，当该局部区域足够小时可以作为一个测量点来看待，求得该局部区域的变形场的平均值作为该局部区域的位置点的变形值；

根据上述步骤依次逐点求得所述曲面试件的各个位置点的变形值，得出整个所述曲面试件的变形场。

进一步地，其中，所述具有一定强度和硬度的高弹性薄膜，进一步为环氧树脂膜，所述环氧树脂膜由环氧树脂胶xy-508制作而成，该环氧树脂胶xy-508的甲乙组的重量比为3:1，所述高弹性薄膜的制作模具为三层打印胶片，中间一层刻有矩形镂空。

进一步地，其中，所述参考栅的栅距，是指所述拜耳滤光片中六列拜耳滤光片单元的宽度，即等于CCD靶面中6个单元间距。

进一步地，其中，所述当该试件栅的栅距与所述参考栅的栅距相匹配的匹配条件，即

3p₂＜Mp₁＜12p₂

其中，M代表显微镜头的放大率，p₁代表试件栅的栅距，p₂代表拜耳滤光片单元宽度。

进一步地，其中，当该局部区域足够小时，由平均误差公式得出，即

Δ=1ϵ(1-sinθθ).]]>