【摘 要】
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随着光学技术和计算机图像处理技术的不断发展,散斑照相术已在多种领域占据主要地位,尤其是材料力学和工程测量领域,常采用散斑照相术来测量被测样品的面内微小位移,再通过计算机技术获得一些重要参数,例如物体的受热形变量、杨氏模量、线胀系数等。除散斑照相术之外,全息法、散斑干涉法和光杠杆法等也能实现物体微小位移的测量,但全息法中需要经过复杂的湿处理才能获得散图,散斑干涉法则需要将物光和参考光发生干涉而形成散
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随着光学技术和计算机图像处理技术的不断发展,散斑照相术已在多种领域占据主要地位,尤其是材料力学和工程测量领域,常采用散斑照相术来测量被测样品的面内微小位移,再通过计算机技术获得一些重要参数,例如物体的受热形变量、杨氏模量、线胀系数等。除散斑照相术之外,全息法、散斑干涉法和光杠杆法等也能实现物体微小位移的测量,但全息法中需要经过复杂的湿处理才能获得散图,散斑干涉法则需要将物光和参考光发生干涉而形成散场,光杠杆法中对望远镜的调节要求十分严格,操作较为麻烦,不便于应用于动态测量中;而散斑照相术无需参考光,不仅光路简单、操作方便,还可用于动态测量。本论文主要研究散斑照相术的测量方法及其应用,根据散斑照相术的工作原理并利用图像处理技术测量物体面内微小位移,探究了此技术的测量范围,分析了该测量方法的计算误差。为能提高散斑条纹间距测量的准确性,本文还研究了利用Matlab对图像处理的多种方法,并对增强、二值化、闭操作和骨架提取的处理结果进行了对比和分析,发现了一组使条纹图像质量较好的方案。实验结果表明,该技术的测量范围在50.0μm到零140μm之间,基本满足一般的工程测量和力学实验要求,且该技术具有较好的准确度,误差大致在9%以内。最后,本论文将散斑照相术与图像处理技术相结合,并应用于钢板、铅板和塑料板的面内微小位移和受热形变的测量研究中。实验结果表明,钢板在升高10℃到50℃的过程中,产生了28.0μm到95.0μm的形变量;铅板在升高20℃到55℃的过程中,产生了42.0μm到82.0μm的形变量,而塑料板在受热过程中易发生熔化现象,实验研究表明,该研究方法更加适用于金属热形变的测量。
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