技术详细介绍
基于数字散斑摄影测量的系列三维轮廓坐标与变形应变快速检测系统。
本项目属于机械工程学科的先进制造技术领域，研究涉及机械、材料、力学、机器视觉、工业近景摄影测量等多学科交叉。
随着中国制造业快速发展，航空航天军工、汽车、重型机械等行业中大量采用各种新型复合材料和大型复杂工件（几米～几十米），迫切需要快速方便并适合生产现场使用的三维轮廓外形尺寸和变形应变检测方法。传统的三坐标测量设备（如三坐标机、全站仪、激光跟踪仪等）和变形应变检测方法（如应变片、位移、加速度传感器等），效率低测量范围小，较难实现三维全场或全尺寸检测，无法满足各向异性复合材料的全场力学性能检测。
在国家863计划项目支持下，采用工业摄影测量和数字散斑方法，通过多种工业像机拍摄的多幅二维序列图像，快速解算出被测物体的三维坐标、变形和应变数据。主要研究内容包括：工业三维摄影测量、数字图像相关法三维全场应变分析、相机自标定技术、复杂曲面轮廓点云获取、海量点云处理、点云与CAD数模比对检测、大尺寸静态变形测量、动态变形测量、板料成形网格应变检测。
解决了大型复杂工件生产现场快速检测难题，并可用于中小型工件和微纳米尺度的相关检测，以及材料性能详细分析，也可满足低速到高速的振动冲击和模态分析要求。具有适用面广、三维全场检测、快速灵活方便的优点。主要创新如下：
1、针对摄影测量不同视场的三维重建和现场使用的难题，提出了一种内外参数整体捆绑调整的自标定方法，建立了具有十个参数的畸变校正模型，全面补偿各种误差，实现了成像系统不同测量视场的高精度标定和快捷方便使用。
2、针对大型复杂曲面轮廓全尺寸快速检测难题，提出了全部关键点坐标一次解算、整体与局部测量自动拼接的方法，建立了全局坐标和局部点云数据精确匹配的算法和模型，实现了全局测量精度的控制。
3、针对静态和动态变形的三维测量难题，提出了变形点三维重建、坐标拼合的方法，建立了相同变形点自动匹配和跟踪算法及模型，实现了大到几十米工件的三维全尺寸静态变形测量，以及大视场关键点三维动态变形的高速测量。
4、针对各向异性材料的全场应变检测难题，提出了一种数字散斑相关性快速计算和大变形跟踪的方法，建立了三维全场应变的计算分析模型，实现了应变快速检测及模态分析。
获得了四个国家发明专利，主持制定1项国家标准，研制了八个系列化的检测系统，包括国内第一套实用化的多视场成像系统快速自标定技术、数字散斑三维全场应变检测系统、大尺寸静态变形检测系统、工业近景摄影测量系统等。在航空航天军工、汽车、模具等行业的100多单位推广应用，并出口欧美发达国家10多所大学用于复合材料、生物力学、土木工程等学科研究。为机械、材料、力学等多个行业和多个学科的发展提供了快速方便的三维全尺寸测量方法和材料力学性能评价手段，取得了显著的经济、社会效益，具有良好的推广应用前景。