[发明专利]一种细长构件准静态全场变形测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种细长构件准静态全场变形测量装置和方法，该装置包括摄像机构(1)和驱动机构(2)，其中，所述摄像机构(1)和驱动机构(2)均与细长构件(3)平行设置，所述摄像机构(1)在驱动机构(2)的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件(3)的图像，进而获得细长构件(3)的全景图像；所述方法包括采集细长构件变形前后的全景图像，比较分析后或得细长构件的应变场。本发明所述的测量装置结构简单，成本低廉，所述方法易于操作、图像精度高、测量效率高。

技术领域

本发明涉及细长构件图像采集技术领域，具体涉及一种细长构件准静态全场变形测量装置及方法。

背景技术

数字图像相关(digital image correlation，DIC)技术最初由美国南卡罗来纳州大学的Peters和日本的Yamaguchi于上世纪80年代初分别独立提出，是一种全场形貌、位移和变形测量的基于图像的非接触式光学方法。DIC技术首先使用数字成像设备(光学成像，电子成像及扫描探针成像设备等等)获取被测对象在不同状态下的数字图像，然后使用基于相关性的匹配和数值微分方法进行图像分析，以定量计算被测对象的全场位移和全场应变。

在工程实际应用过程中，很多情况下被监测对象的单一方向尺寸都较大，如土木工程中的梁、柱等细长构件，在使用DIC技术进行应变分析时，若只考虑图像高度方向的尺寸，则宽度方向的有效分辨率会降低；若只考虑图像宽度方向的尺寸，则高度高效尺寸会超出相机的视场范围，不能有效地进行全场测量，由此导致单一相机无法对细长构件的准静态全程变形进行测量。为此，相关研究人员采用多个相机搭建相机矩阵的方法进行拍照，但是需要使用的相机较多，耗资较高，图像获取步骤繁琐，效率低，不方便使用。

因此，有必要提供一种能够有效获得细长构件全照、成本较低、精度和效率高，且获取步骤简单的细长构件准静态全场变形测量装置及方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种细长构件准静态全场变形测量装置和方法，该装置包括单个摄像机构、驱动机构和控制机构，摄像机构在驱动机构的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件的图像，进而获得全景图像；所述方法通过对拍摄的图像进行质量评估，自动调整图像重叠区域，进而提高了图像拼接的配准度和效率，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种细长构件准静态全场变形测量装置，其中，所述装置包括摄像机构1和驱动机构2，其中，所述摄像机构1和驱动机构2均与细长构件3平行设置，所述摄像机构1在驱动机构2的作用下进行平移，以在多个位置采集细长构件3的图像，进而获得细长构件3的全景图像。

第二方面，提供一种细长构件准静态全场变形测量方法，优选采用第一方面所述的装置进行，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在施加载荷前，采集细长构件的全景图像；

步骤2，对细长构件施加载荷，并采集变形后的全景图像；

步骤3，对施加载荷前后的细长构件进行分析，获得其应变场。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明所提供的细长构件准静态全场变形测量装置，结构简单，仅采用一个摄像机构即能实现细长构件的全景测量，成本低廉，测量效率高，通用性强；

(2)本发明所提供的细长构件准静态全场变形测量方法，易于操作，能够实现对细长构件的全景拍摄，图像分辨率高；

(3)本发明所提供的细长构件准静态全场变形测量方法，在每拍摄完一张图像后进行图像质量评估，能够根据图像质量自动调整图像重叠区域的大小，提高了图像拼接的效率和精度；

(4)本发明所提供的细长构件准静态全场变形测量方法，图像质量评估和摄像机构平移同步进行，提高了测量效率。