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岩土工程数字照相量测技术
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岩土工程数字照相变形量测技术PhotoInfor
【技术简介】
数字照相量测技术可理解为是利用数码相机、CCD摄像机、视频显微仪及其他照相设备等作为图像采集手段,获得观测目标的数字图像,然后,利用数字图像处理与分析方法,对观测目标进行变形分析或特征识别的一 种现代量测新技术。它在材料变形及其破坏演变过程的全程观测与宏、细观力学特性研究方面都具有突出的优越性。此外,数字照相量测是一项通用性很强的现代非 接触量测新技术,近年来,在岩土、结构、采矿、桥隧、建筑、机械、林业及医学工程等多学科的实验力学研究领域中发展迅速且应用日渐广泛,同时有着巨大的发 展潜力和应用推广空间。
数字照相变形量测技术的核心是软件支撑,我们开发的软件系统由PhotoInfor图像分析和PostViewer结果后处理两项软件组成,其中,PhotoInfor基础图像算法即数字散斑相关(DSCM)或数字图像相关(DIC),粒子图像测速(PIV)技术原理与之相同,区别在于软件的功能和实用性。本套系统自2002年在日本德岛大学研制成功以来,又在随后紧密结合岩土工程试验应用研究中,历经10余年的持续修改与完善,现已成为一套功能强大的实用软件系统。该系统获得两项国家版权局计算机软件著作权登记证书(2010SR052413和2010SR052414)和1项发明专利证书(ZL200110349408.6),具有独立自主知识产权,并获得2014年中国产学研合作创新成果奖和2014年第十六届中国国际工业博览会高校展区优秀展品二等奖。数字照相量测成为未来实验力学研究领域中一项不可或缺的重要“标配”量测技术,相信将是一个必然的发展趋势。
【技术组成】
数字照相量测技术由图像采集硬件和图像分析软件两大部分组成。以数码相机、CCD摄像机等为代表的图像采集硬件设备可通过市场选购,操作也不复杂,因此,软件就成为该项技术推广应用的关键,可以说,拥有数字照相量测软件,就等于拥有数字照相量测新技术。
1 数字照相变形量测PhotoInfor图像分析软件
2 数字照相变形量测PostViewer结果后处理软件
【软件特点】
PhotoInfor是开发者(同时也是软件的应用者)在十多年的实验研究中,通过持续应用与不断修改完善中研制而成。软件从系统特色、专业功能与实用性来说,与国内外其他类似软件相比具有鲜明的特色,广泛适用于砂土、混凝土、钢筋混凝土、岩石、粘土、相似材料与金属等材料变形特性实验研究,是我国岩土力学与工程及相关学科实验研究中的得力助手。
(1)通用性:基于数字散斑相关原理(DSCM),满足通用数字散斑相关变形量测需求,具有图像分析PhotoInfor与结果后处理PostViewer一整套功能程序,可满足网格点与散点的通用分析。
(2)专业性:特别适合岩土力学与工程或类似专业领域的实验研究,拥有针对非均匀变形、局部化变形、大变形和破裂特点材料的专业图像分析方法,量测精度高。
(3)灵活性:不与图像采集系统捆绑,用户可自行选购相机或摄像机与PhotoInfor软件一起组建光学测量系统;软件可对测点分析误差或错误进行快速批量修改更新。
(4)开放性:PhotoInfor能够导入用户生成的外部测点网格,可以处理具有复杂边界的物理实验模型,同时,在测点网格划分方面,也给用户提供了很大的自由度。
(5)易用性:软件系统完全独立运行,不需要MatLab等第三方软件平台的支撑,用户能够很快掌握基本功能的使用方法。
【软件功能】
(1)具有网格分析与散点分析功能,网格分析用于应变场等全域变形场分析,而散点功能则用于用户指定的测点快速分析。
(2)岩土材料变形模式专业分析功能,如土体剪切带、围岩破裂圈、土颗粒位移与转动、材料裂隙参数、两点相对变形等。
(3)复杂模型边界的灵活处理功能,可导入由ANSYS有限元软件生成的网格,来作为隧道、边坡等含复杂内外边界的模型。
(4)具有岩石、混凝土及相似材料等裂隙特征明显的材料变形分析功能。
(5)因图像噪声等原因产生的图像分析结果误差的检查与快速校正功能。
(6)具有矢量图、等值线和云图等数据后处理及图文数据批量提取功能。
(7)其他更多的功能,可联系本实验室获取该软件系统的详细功能说明。
【适用范围】
(1)适用材料类型:砂土、粘土、天然岩石、相似材料、混凝土、金属材料、木材、复合材料等。
(2)工程试验对象:隧道、盾构、边坡、地基、基坑、采场、大坝、道路、桥梁以及建筑结构等。
【应用情况】
目前部分主要授权用户有:山东大学、上海海事大学、上海交通大学、同济大学、东南大学、武汉大学、中国地质大学(武汉)、河南理工大学、淮阴工学院、山东农业大学、山东建筑大学、江南大学、西南交通大学、北京交通大学、福州大学、海南大学、河南城建学院、中国科学院武汉岩土力学研究所、山东科技大学、中国矿业大学、中国建筑科学研究院、中国京冶工程技术公司、云南磷化集团技术中心、淮南矿业集团、日本德岛大学、西松建设株式会社和工营株式会社等国内外多家高校与研究院所。
【服务方式】
(1)通过技术服务方式,提供一整套软件系统及技术咨询和应用指导。
(2)通过合作研究方式,提供数字照相量测试验指导和图像分析服务。
【联系方式】
李老师:lyh@cumt.edu.cn
 
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