• XTDIC-micro系列显微应变测量系统

1.1      系统介绍

XTDIC-Micro系列显微应变测量系统，将数字图像相关法（DIC）与双目体式显微镜技术结合，通过追踪获取显微镜下材料表面变形过程的序列二维散斑图像，解算出被测物体在各变形状态微观尺度的三维全场位移场和应变场，实现微小物体变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的测量，广泛的应用于生物力学、动态应变测量、高速变形测量、断裂力学、及动态材料试验中测量材料特性参数等。

基于双目体式显微镜光路系统，在实现显微观察的同时，可以实现微小物体的全场应变、位移的实时测量，具有速度快、精度高、易操作等特点。系统的多功能的控制箱提供了各种A/D采集，D/A输出及相机触发功能，并配有高精度的四维运动位移控制装置、显微应变测量专用微型拉力试验机和细微散斑制备装置，弥补了传统手段无法进行微小物体变形测量的不足，成为微观尺度领域变形应变测量的一个了有力测量手段，对于微结构件、生物材料、仿生学的力学性能测试具有重要意义。

系统组成：双光路体式显微镜、两台工业相机、物镜、定制环形LED光源，全自动动标定多轴电动转台、具有双频阻尼隔振系统的抗震台，相机同步控制触发控制箱、光刻标定板、三维数字散斑动态变形分析软件、载荷加压控制通讯接口、计算机系统等组成。

1.2      应用范围

• 微观形貌、应变分析（微米级、纳米级）
• 生物力学（骨骼、肌肉、血管等）
• 应变计算、强度评估、组件尺寸测量、非线性变化的检测
• 先进材料（CFRP、木材、 内含PE的纤维、金属泡沫、橡胶等）
• 零部件试验（测量位移、应变）
• 材料试验（ 杨氏模量、泊松比、弹塑性的参数性能）
• 断裂力学性能
• 动力学测量（动态测量、瞬态测量）
• 强度评估
• 非线性变化检测
• 动态应变测量，如疲劳试验
• 均匀和非均匀材料变形过程中的行为分析
• 各种各向同性和各向异性材料变形特性

1.3      系统的技术优势

• 系统技术先进：国内首个自主研发的数字图像相关法三维变形测量系统；自主知识产权的核心算法，技术指标达到国外先进水平。
• 系统应用范围广：可用于机械、材料、力学、建筑、土木等多个学科的科学研究与工程测量中，适用于大部分材料，实时获得被测物全场三维坐标、位移、应变数据。
• 系统配置灵活：支持几毫米到几米的测量幅面；支持百万至千万像素相机，支持低速到高速相机，支持千兆网和Camera Link等多种相机接口；支持任意数目相机的同时标定，并可以支持外部图像标定。
• 实时测量：可以实时进行全场应变计算和结果显示，而非事后处理。
• 系统兼容性强：同时兼容单相机二维测量和多相机三维测量；兼容32位、64位系统。
• 功能模块强大：具备圆形标志点动态变形、刚体物体运动轨迹姿态测量功能模块。
• 扩展接口丰富：具备万能试验机接口，可实时采集试验机的力、位移等信号；具备杯突实验机接口，可以测量材料的FLC曲线；具备体式显微镜接口，可以实现几个毫米甚至更微小物体的三维全场变形应变检测；支持多相机组同步测量，可以同步测量多个区域的变形应变；系统具备多路A/D输入、多路D/A输出、多路开关量输入和输出，并可灵活进行扩展。
• 产品性能稳定：国内外几十家使用验证，性能稳定，包括国内多家军工用户（中国飞行试验研究院、中国飞机强度所、复合材料43研究所等），欧美大学（英国NEWCASTLE大学、英国格拉斯哥大学、美国普渡大学等），国内大学（、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等）。
• 技术支持：自主研发，定制开发灵活；强大的顶尖级研发技术团队为您提供全面的解决方案和技术指导，时刻是您科研开发的坚实技术后盾。

1.4      系统基本功能

7.4.1基本测量功能：

• ※测量幅面：体式显微测量幅面1mm²-100mm²；系统软件可以根据需求定制测量幅面，配合const、strobe系列硬件可支持50毫米到10米的测量幅面。
• ※测量相机：显微测量配备0接口相机；系统软件可支持百万至千万像素、低速到高速、千兆网、USB3.0和Camera Link，CXP等多种相机接口，系统软件控制模块可支持在线同步采集帧率4500 fps（非高速采集存储后下载再导入模式）。
• ※系统标定：提供两种标定模式：全自动标定，采用专用全自动标定软件和电动标定台，可实现一键式高精度自动标定；系统基本手动标定模式，通过对光刻标定板的不同姿态手动调整摆放实现标定，支持1-50个相机的同时标定，支持外部图像标定。
• ※测量模式：同时兼容单相机二维测量和多相机三维测量。
• ※实时计算：采集图像的同时，可以实时进行三维全场应变计算，具备在线和离线两种计算处理模式。
• ※高质量斑纹制备及自动分析与实验规划：提供专业的制斑工艺指导、工具，系统软件可根据实验条件，图像质量，自动进行散斑图质量分析及步长面片大小推荐，提升数据处理效率和精度；
• 计算模式：具备自动计算和自定义计算两种模式；
• 测量结果：全场三维坐标、位移、应变、轨迹姿态、速度及加速度等动态变形数据、温度场计算（配备有红外相机时）；
• 多个检测工程：系统软件支持多个检测工程的计算、显示及分析；
• ※支持探针测量功能：系统支持探针方式进行单点位置数据采集功能；
• ※支持基于全局控制点的相机外参数动态定向，可有效消除测量过程中由于相机基准失稳带来的测量误差；
• ※可根据已解算数据，以编辑公式形式创建新的自定义数据；
• ※支持导入CAD模型并进行变形模拟显示；
• ※支持系统：支持支持Win10的64位系统，具备多线程加速计算功能。

（2）软件分析报告功能

• ※18种变形应变计算功能：X、Y、Z、E三维位移；Z值投影；径向距离、径向距离差；径向角、径向角差；应变X、应变Y和应变XY；主应变；最小主应变；厚度减薄量；Mises应变；Tresca应变；剪切角。
• ※支持红外、近红外的温度场解算（配备有红外相机时）。
• ※支持位移、速度、加速度，角速度，角加速度的解算。
• 支持DIC计算结果和Ansys，ABAQUS的有限元结果的对比分析，以色谱图的形式显示DIC结果和有限元计算结果的偏差。
• 支持导入CAD模型（step、iges、stl），计算CAD模型和DIC网格数据之间的偏差，以及CAD模型的变形。
• 支持刚性运动物体的轨迹及姿态解算，可同时跟踪多个目标，并分析不同刚性体间距离角度等变形数据。
• 支持视频引伸计功能，可以创建多组引伸计，并自定义标距；
• 支持对变形的时域分析，分析变形频率和振幅，并可以输出UFF文件；
• ※坐标转换功能：321转换、参考点拟合、全局点转换、矩阵转换等多种坐标转换功能；
• ※元素创建功能：三维点、线、面、圆、槽孔、矩形孔、球、圆柱、圆锥；
• ※分析创建功能：点点距离、点线距离、点面距离、线线夹角、线面夹角、面面夹角；
• ※图像质量分析：包括清晰度分析、亮度分析、对比度分析、散斑质量分析、扫描有效区域分析；
• ※实时输出：支持散斑计算结果的实时UDP输出；
• 数据平滑功能：均值，中值，高斯滤波等多种平滑功能；
• 数据插值功能：包括状态内差值和时间轴差值；
• 材料性能分析：自动计算材料的弹性模量、泊松比、R值和N值等参数；
• 三维截线功能：可对三维测量结果进行直线或圆形截线分析。
• 曲线绘制功能：所有测量结果均可以绘制成曲线图。
• 成形极限分析功能：可绘制和编辑FLD成形极限曲线。
• 视频创建功能：可将测量过程二维图像或者三维测量结果制作成视频并输出保存。
• 数据输出功能：测量结果及分析结果输出成报表，支持TXT，XLS，DOC文件的输出。

（3）采集控制功能

• ※采集控制箱可以实现测量头的控制、多个相机的同步触发、多路模拟量和开关量数据采集、输入和输出信号控制。
• 支持Ring-Buffer采集模式，根据实验需求切换不同的采集频率，实现变频率采集；
• 疲劳采集模块，自动完成疲劳实验波形曲线（三角波，正弦波）的相位信息的识别，计数，抓取和停止，自动识别疲劳频率，波峰和波谷，完成疲劳实验的长时间监测。
• ※具备实时输出功能，支持UDP、串口、TCP/IP接口的数字信号输出，支持DA模拟输出，支持实时监控与反馈功能，实现外部通讯、控制与数据交互；
• 多相机同步控制：多相机外同步触发信号；
• ※外部采集通讯接口：支持外部载荷如微电子万能试验机等外部载荷联机采集通讯接口，通过串口通讯或者模拟量实时采集外部的加载力、位移等信号，并与三维全场应变测量数据实现同步，实现应力和应变数据的融合和统一。
• 光源控制：可以实现测量过程中不同补光需要的LED光源控制，支持精密同步的高频光源控制。

（4）预留扩展接口：

• ※试验机接口：通过串口通讯或者模拟量实时采集试验机的力、位移等信号，并与三维全场应变测量数据实现同步，实现应力和应变数据的融合和统一；
• ※多测头同步检测接口：可以支持1~8个测头的多相机组同步测量，相机数目任意扩展，可以同步测量多个区域的变形应变，适用于不同实验条件需求下的变形应变测量。
• ※显微应变测量：配合双目体式显微镜，系统可以实现微小视场的三维全场变形应变检测，并可支持扫描电镜、原子显微镜等显微图像的应变数据计算。
• ※大尺寸变形接口：支持摄影测量静态变形系统，实现变形和局部全场应变检测数据的融合和统一。
• ※标志点动态变形检测接口：具备圆形标志点动态变形测量功能；
• ※运动轨迹姿态检测接口：具备刚体物体运动轨迹姿态测量功能；

1.5      典型配置