非接触DIC测试技术如何测变形？结构变形与疲劳力学性能表征

数字图像相关（DIC）技术通过比较两幅或多幅图像之间的像素位移来分析物体的变形情况，通过三维重建以及数字图像相关算法计算得到该过程中的3D位移场、3D应变场、3D变形场数据。

DIC测试技术是通过捕捉试样表面的特征点，对特征点的位置进行计算从而计算试样表面的变形信息。DIC测试技术可用于研究分析试样在受力过程中的全场应变的演化，分析试样在加载过程中不同局域的应变分布情况以及强弱结构的布置对于试样受力变形以及破坏的影响。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，基于数字图像相关技术（DIC）和标记点跟踪测量技术，为产品的研发测试提供可靠精准的测量数据,可用于材料力学性能测试、零部件疲劳、强度、振动分析等力学行为表征。

1、光学器件DIC全场变形测试

在光学器件的生产过程中，除了对光学元器件进行反复模拟和加工以减少成像或者光路误差之外，装配工艺也是直接影响系统性能和精度指标的关键环节。

在光学器件机械安装过程中，器件的振动和变形产生的误差会直接影响产品精度指标和性能，因此测量光学器件在装配过程的位移和振动是非常关键的。XTDIC三维全场应变测量系统在全场非接触位移振动检测中优势凸显，可以全程监控在实际生产和安装过程中误差产生的位置和过程，从而可以对装调过程进行精度指标优化。

DIC测试流程

数字图像相关法（DIC）通过跟踪物体表面散斑图案的变形过程，计算散斑域的灰度值变化，从而得到被测物体表面的变形和应变数据。

作为光学器件加工产品，被测物表面喷涂散斑漆不太现实，新拓三维技术工程师采用贴点的方式，针对可能出现位移或者振动的位置进行动态监测。

DIC位移测量设备架设

DIC技术测试实验过程分为两个部分，测量板材在光学器件安装的过程中是否发生相对的位移或者振动；测量反射镜等元器件在实际安装过程中产生的角度和位置变化。

DIC测试数据分析

DIC测试技术可以快速分析光学器件零部件在装配过程中的偏移和振动,对零部件力学特性进行实时跟踪,以实现定量测试验证和调整装配的工艺和方案。

如上图所示， XTDIC三维全场应变测量系统首可对光学器件装配过程中关键边缘点的位移和距离进行监测和测量，测出实际产生的安装误差约为0.01微米。

如上图所示， XTDIC三维全场应变测量系统主要监测光学器件安装反光镜过程中，镜面平面和基底平面产生的角度变化，测量的误差值约为0.1°。

2、齿轮啮合变形测量

齿轮传动具有传动精度高，传动比固定，工作可靠等优点，同时齿轮啮合故障问题也备受工程人员关注。

采用XTDIC三维全场应变测量系统对齿轮动态啮合过程进行测试，了解齿轮啮合过程中的动态变形，数据有助于优化齿轮部件，有效地提高齿轮性能和寿命。

齿轮啮合分析难题

通过分析齿轮动态啮合变形，是了解齿轮振动情况的有效途径，但齿轮动态变形计算，传统的分析手段存在不少的难题：

1、理论研究和仿真验证，缺乏真实加载数据验证

2、无法对齿轮表面进行全场测量，难以记录试样关键位置的变形

3、缺少齿轮动态啮合力和变形情况的有效测试方法。

DIC三维变形测量方案

数字图像相关技术（DIC）可测量3D全场表面位移、变形、应变和振动频率，且无需与试样接触。

新拓三维XTDIC三维光学应变测量系统，测试齿轮啮合转动过程中，齿轮啮合部位在负载下的变形和应变；在施加制动力之后，测量齿轮的变形和振动频率。

从DIC分析数据可以看出，在齿轮运转过程中，齿轮支撑负重部位变形明显，测试数据可以导出以验证FEA模型，优化齿轮结构性能，加速产品的最终结构设计。

在被测区域中，XTDIC三维全场应变测量系统测试结果与应变片结果基本吻合，并能提供全场应变和位移数据，并准确测得关键部位的应变区域。