Материал: Механика материалов. Методы и средства экспериментальных исследований

Рис. 3.9. Определение трёхмерного вектора перемещения в процессе деформирования

внутренних (фокусное расстояние линз, радиальная и тангенциальная дисторсия линз) и внешних параметров (вектор трансляции и матрица поворота). Дисторсией называется нарушение подобия в геометрической форме между предметом и его изображением. В результате дисторсии изображение прямоугольной сетки приобретает бочкообразную (отрицательная дисторсия) или подушкообразную (положительная дисторсия) геометрию. На рис. 3.10 схематично представлен принцип трёхмерной калибровки камер.

Калибровочная таблица (рис. 3.11) представляет собой матрицу черных точек фиксированного размера и трех маркеров на белом фоне. Камерами фиксируются несколько положений калибровочной таблицы, при этом программное обеспечение автоматически определяет положение маркеров.

При проведении испытаний методом корреляции цифровых изображений требуется предварительная подготовка поверхности исследуемого объекта. Поверхность образца должна иметь контрастную мелкодисперсную окраску (рис. 3.12).

96

Рис. 3.10. Принцип трёхмерной калибровки камер

Рис. 3.11. Фотографии калибровочной таблицы, сделанные правой и левой камерой

97

Рис. 3.12. Поверхность образца, подготовленного для исследования методом корреляции цифровых изображений

Из большого числа методов нанесения краски применяют самоклеющиеся метки, шаблоны, трафареты, нанесение точек с помощью аэрозольных баллончиков и/или аэрографов. Когда калибровка камер завершена и поверхность образца подготовлена, проводится эксперимент.

Таким образом, для того чтобы провести исследования поведения материала с использованием метода трёхмерной корреляции цифровых изображений, необходимы 2 цифровые камеры, специализированное программное обеспечение, набор калибровочных таблиц, а также система подсветки. В качестве примера на рис. 3.13 представлен состав цифровой оптической системы Vic-3D.

Данная система включает в себя два комплекта цифровых чёрно-белых камер с разрешением 1,4 и 4,0 Мп, которые устанавливаются на жёсткой раме штатива для исключения движения одной камеры относительно другой (1, 2, см. рис. 3.13). Также в состав входят сменные объективы с различным фокальным

98

Рис. 3.13. Состав цифровой оптической системы Vic-3D

расстоянием, специализированное программное обеспечение 3, с помощью которого происходит управление процессом съёмки и обработка полученных фотографий. Установка включает в себя систему подсветки 4 и специальное приспособление для освещения труднодоступных мест 7, блок синхронизации с испытательной машиной 6 и набор калибровочных таблиц 5.

В качестве примера использования метода корреляции цифровых изображений при решении задач механики деформируемого твердого тела на рис. 3.14–3.16 проиллюстрированы некоторые результаты исследований, выполненные в Центре экспериментальной механики Пермского национального исследовательского политехнического университета.

99

Рис. 3.14. Исследование напряженно-деформированного состояния материала, предшествующее разрушению. Поля продольных ε yy, поперечных ε xx, сдвиговых ε xy деформаций и интенсивности ε i для плоского образца с поперечной проточкой

100