[发明专利]基于双相机的高精度光学引伸计及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于双相机的高精度光学引伸计，包括两台纵向搁置在支架的数字相机和数据处理装置；数字相机的光轴相互平行，分别过两目标点的中心且分别垂直被测样品表面；数据处理装置通过驱动两台数字相机采集被测样品表面的数字图像；由相关运算模块，根据数字图像相关算法对采集的数字图像进行相关运算，追踪被测样品表面的两目标点的位移信息；由后处理模块，利用位移信息结合两目标点的间距信息，计算局部均匀应变。本发明使用了两台数字相机对目标点进行追踪，可以在较低成本的基础上消除因单相机针孔成像模型由于被测样品产生离面位移而导致的虚假位移和虚假应变，从而提高了样品的面内位移和应变测量精度和分辨率。

技术领域

本发明涉及一种光学引伸计及测量方法，具体涉及一种基于双相机的高精度光学引伸计及测量方法，属于光学测量及无损检测技术领域。

背景技术

应变测量一向是材料性能检测、结构失效分析、工业变形监测等领域的重要目标之一，传统的应变测量技术主要包括接触式和非接触式测量技术。接触式测量技术如电阻应变片、光纤应变计或机械式引伸计等方法不仅给被测样品添加了附加质量，还有可能由于粘结剂的使用在一定程度上对样品起到了强化作用，使得这些测量方式在越来越多的生物材料、薄膜材料等样品的检测方面难以被接受。非接触测量技术中，用于全场测量的二维和三维数字图像相关技术对于应变的检测精度还有待提高，目前也已经出现了越来越多基于光学方法的视频引伸计，如Instron公司已商品化的视频引伸计，应变测量精度也不能满足实际应用的需要。

更为重要的是，实际的实验条件下样品会由于各种原因产生一定的离面位移，在针孔成像模型条件下离面位移会在成像系统的像面上产生虚假位移和虚假应变，会极大地干扰应变测量结果的精度和分辨率。

针对该问题白鹏翔等人在2015年提出了一种应变修正方法，需要额外附加修正片来保证较高的精度，有学者提出使用远心镜头来规避针孔成像模型，高昂的价格限制了其在实际工程中的应用。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于双相机，有效消除由于被测样品离面位移而导致的虚假位移和虚假应变，提高均匀应变测量的精度和分辨率的光学引伸计。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

基于双相机的高精度光学引伸计，包括两台数字相机、支架、数据处理装置；

所述两台数字相机纵向搁置在支架，光轴相互平行且分别垂直被测样品表面；

所述数据处理装置与两台数字相机相连，通过驱动两台数字相机采集被测样品表面的数字图像；

所述数据处理装置，还包括相关运算模块和后处理模块；

所述相关运算模块，根据数字图像相关算法对采集的数字图像进行相关运算，追踪被测样品表面的两目标点的位移信息；

所述后处理模块，利用获取的位移信息，结合两目标点的间距信息，计算局部均匀应变。

上述两台数字相机具有相同的规格型号，采用相同规格的长焦距镜头。

上述数据处理装置驱动两台数字相机，同步采集数字图像。

上述支架可微调，包括相机间的纵向间距。

上述局部均匀应变的计算式为：(x2-x1)/s；

式中，x1和x2分别为被测样品表面的两目标点的位移；s为两目标点的间距。

上述的基于双相机的高精度光学引伸计的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将两台数字相机安装在相机支架上，使两台数字相机的光轴平行，且均与被测样品表面垂直；