人工智能赋能的数据处理传统光学测量数据处理依赖人工特征提取与参数调优,效率与泛化能力受限。深度学习技术的引入为这一问题提供了解决方案。例如,卷积神经网络(CNN)可直接从原始图像中预测应变场,处理速度较传统DIC算法提升两个数量级;生成对抗网络(GAN)则可用于散斑图案增强,提升低对比度图像的测量精度。航空航天:复合材料结构健康监测在C919大型客机机翼壁板测试中,三维DIC系统实时采集壁板在气动载荷下的应变分布,结合有限元模型验证设计合理性。测试结果表明,光学测量数据与数值模拟结果吻合度超过95%,缩短了适航认证周期。三维应变测量技术对于塑性材料研究来说是非常重要的工具。湖南VIC-2D非接触应变系统

作为美国 Correlated Solutions 公司(全球 DIC 技术创始者)的中国区合作伙伴,研索仪器构建了覆盖 "基础测试 - 特殊场景 - 行业定制" 的全维度产品体系,将国际技术与本土需求深度融合。其产品布局呈现出鲜明的多尺度、全工况适配特征,从微观材料分析到大型结构检测均能提供解决方案。在基础测量领域,VIC 系列产品构成了技术基石。VIC-2D 平面应变测量系统以超过 100 万数据点 / 秒的处理速度,支持光学畸变与 SEM 漂移校正,可在拉伸、压缩、弯曲等常规工况下快速输出平面应变云图,成为高校材料力学实验室的标准配置。VIC-3D 三维表面应变测量系统则通过双目立体视觉原理,实现了三维位移与应变场的同步测量,其行业前沿的精度与可重复性,可满足从金属材料到高分子复合材料的多样化测试需求。该系统搭载的先进算法不仅能输出位移、应变等基础参数,还可直接计算泊松比、杨氏模量等材料本构参数,为材料性能评估提供一站式数据支撑。广西VIC-Gauge 3D视频引伸计应变系统研索仪器光学非接触应变测量,实现材料变形全场高精度动态捕捉与分析。

计算光学成像:突破物理极限的“虚拟透镜”计算光学通过算法优化光路设计,突破传统成像系统的衍射极限与景深限制。结构光照明技术与压缩感知算法的结合,使DIC系统在低光照条件下仍可实现微米级分辨率测量。在半导体封装检测中,计算光学DIC无需移动平台或变焦镜头,即可完成芯片级封装体的全场应变测量,检测效率较传统方法提升30倍。量子传感:纳米级应变的“量子标尺”量子纠缠与squeezedstate技术为应变测量引入了全新物理维度。基于氮-空位(NV)色心的量子传感器,通过检测钻石晶格中电子自旋共振频率变化,可实现单应变分辨率的纳米级测量。在MEMS器件表征中,量子DIC系统可定位微梁弯曲过程中的局部应变集中点,精度达0.1nm,为微纳电子机械系统的可靠性设计提供了前所未有的检测手段。
光学非接触应变测量技术的广泛应用,正在重塑多个关键行业的研发模式。在航空航天领域,研索仪器的 isi-sys 激光无损检测系统采用 Shearography/ESPI 技术,可对复合材料结构进行非破坏性强度检测,精确识别内部缺陷,为飞行器安全提供保障;在汽车工程中,通过 VIC 系列系统对车身及零部件进行受力变形测试,帮助制造商优化设计,提升产品安全性与耐用性。在新能源领域,该技术可用于电池材料的力学性能测试,监测充放电过程中的微变形;而在高校与科研机构,从生物组织力学研究到新型材料开发,研索仪器的测量系统已成为基础研究的重要工具。这些应用场景共同印证了光学非接触测量技术在推动产业升级与科研创新中的关键价值。研索仪器非接触全场系统可自动生成全场应变云图、主应变方向、泊松比等参数,支持与FEA仿真数据对比验证。

作为当前主流的技术路径,数字图像相关(DIC)技术的工作流程已形成标准化范式:首先在被测物体表面制备随机散斑图案,这一图案如同 "光学指纹",为后续识别提供特征标记,可通过人工喷涂、光刻或利用材料自然纹理实现;随后采用高分辨率相机阵列同步采集变形前后的图像序列,捕捉每一个微小形变瞬间;通过零均值归一化互相关系数(ZNCC)等算法,追踪散斑在图像中的位移变化,经三维重建计算得到全场位移场与应变场数据。这种技术路径带来三大突破:其一,非接触特性消除了测量器件对测试系统的力学干扰,尤其适用于软材料、微纳结构等易损伤样品的测试;其二,全场测量能力实现了从 "点测量" 到 "面分析" 的跨越,单次测试可获取数百万个数据点,使变形分布可视化成为可能;其三,亚像素级测量精度突破了传统方法的极限,位移测量精度可达 0.01 像素,配合高分辨率相机可实现纳米级形变检测。这些优势让光学非接触测量成为解决复杂力学测试问题的方案。无需接触被测物,研索光学应变测量规避干扰,获取更真实材料力学响应。湖南光学数字图像相关测量系统
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在材料科学、结构工程与生物力学等领域,应变测量是揭示材料力学行为、评估结构安全性的关键手段。传统应变测量依赖电阻应变片、引伸计等接触式传感器,虽具有高精度与低成本优势,但在高温、腐蚀、高速加载或微纳尺度等极端条件下,接触式方法的局限性日益凸显。光学非接触应变测量技术凭借其非侵入、全场测量、高空间分辨率及动态响应能力,正逐步成为复杂环境下应变分析的优先选择工具。本文将从光学测量的物理基础出发,系统梳理主流技术路线,探讨其技术挑战与创新方向,并结合典型应用场景展现其工程价值。湖南VIC-2D非接触应变系统