自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)在工程實際測量中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，工程建設(shè)的規(guī)模日益擴(kuò)大，為了滿足越來越多的大型結(jié)構(gòu)、橋梁的現(xiàn)場測量需求，需要土木工程實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。應(yīng)變片、位移計、百分表等傳統(tǒng)的測量方法受到測量條件的限制，往往只能獲得單點單方向的近似變形量，而數(shù)字圖像相關(guān)方法作為一種全場、非接觸的光學(xué)測量方法，可以反映試件全面的變形情況。但是針對工程中的大型構(gòu)件、無法接近的橋梁等情況，普通的三維數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)面臨著標(biāo)定困難、精度不夠高等問題。因此本文以工程應(yīng)

2、用為目標(biāo)，采用了基于散斑自標(biāo)定的三維數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的基本原理、硬件搭建、測量精度等進(jìn)行了研究分析，能夠符合工程測量的實驗需求。將自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用到木結(jié)構(gòu)變形、大型罐體跌落等工程實驗中去，測量參數(shù)包括測量點追蹤、三維位移、全場應(yīng)變等。
　　為了實現(xiàn)在工程現(xiàn)場的遠(yuǎn)距離測量，本文搭建了一套基于自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)方法的圖像采集系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件的設(shè)備參數(shù)和布置方案。闡述了三維數(shù)字圖像相關(guān)的基本技術(shù)以及利用散斑圖像匹

3、配自標(biāo)定相機(jī)外參的核心原理，比較了自標(biāo)定方法相對于標(biāo)定板標(biāo)定的優(yōu)點。
　　將測量精度分為位移和應(yīng)變兩方面，通過設(shè)計精度驗證實驗，對搭建的自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)方法的測量精度進(jìn)行研究。以加載位移為參考，自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)面內(nèi)位移的精度可以達(dá)到0.3％，離面位移精度可以達(dá)到0.6％，與同時進(jìn)行測量的普通三維數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)精度基本一致。對于應(yīng)變測量精度，在測量同一個四點彎梁變形時，結(jié)果表明兩套數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)的平均相對誤差為4％，絕對

4、誤差在50με以內(nèi)，同時與應(yīng)變片測量相對誤差約為6％，可滿足工程測量的要求。
　　針對結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)距離變形測量需求，將自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)運用到木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點抗拉性能實驗中，實現(xiàn)了對幾種不同加固形式的木結(jié)構(gòu)榫卯構(gòu)件的全場動態(tài)變形測量。實驗得到了構(gòu)件全場的變形場，追蹤測點在實驗過程中的位移，與位移計的相關(guān)數(shù)據(jù)相吻合，繪制了結(jié)構(gòu)的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線，為木結(jié)構(gòu)加固提供實驗依據(jù)。
　　自標(biāo)定數(shù)字圖像相關(guān)是實現(xiàn)大視場測量的有效途徑，運用該系