xtmicro数字散斑三维变形测量分析系统v8.2.1

西安交通大学信息机电研究所西安交通大学模具与先进成形技术研究所地址陕西省西安市咸宁西路28号西安交通大学机械工程学院邮编71049电话0298264583，029864360电子邮件XJTUOM263NET网站WXJTUOMCO传真298264583，02982640XTMICRO数字散斑三维变形测量分析系统V821使用手册目录1系统介绍111系统概述112应用领域113系统特征214一般测量步骤22硬件连接321硬件构成322体式显微镜3221安装步骤3222调节与操作523运动控制器7231面板结构7232运动控制器与系列电动位移台、电旋台的连接924散斑控制箱925硬件连接图123软件安装与启动1331软件安装1332相机IP设置1533软件基础功能介绍18331软件视图18332视图编辑19333系统模式204测量步骤2341试件准备2342工程创建2443系统标定27431标定原理27432采集设置27433标定过程29434高级操作3244图像采集3345工程计算34451创建散斑域34452创建种子点37453执行计算38454显示与编辑405数据分析4251截线42511直线截线42512圆弧截线45513截线点编辑4852元素49521元素的创建49522元素的编辑6053分析62531分析的创建62532分析的编辑656数据输出6861文档输出6862视频输出6963报告输出71631输出报告71632输出数据72633输出工程数据731系统介绍11系统概述XJTUMICRO系统是一种微观的光学非接触式三维变形测量系统，可用于微小物体表面形貌、位移以及应变的测量和分析，测量结果直观显示，易于理解。该系统通过光学显微镜，获取材料变形过程的序列二维显微图像，采用显微双目立体视觉和单目多视角摄影测量方法，实现多幅二维显微图像的立体匹配和三维重建。基于数字图像相关法，实现被测物体表面散乱图案在变形过程序列图像中的自动识别和跟踪，从而获得每个变形状态全场“相关窗”的三维坐标和形貌，进而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。图11XJTUMICRO系统12应用领域材料试验强度评估非线性变化检测蠕变和老化过程分析测定成形极限曲线验证有限元模型测定材料特性均匀和非均匀材料变形过程中的行为分析应变计算13系统特征可用于二维、三维全场变形的测量测量范围从4MM到10MM；应变测量范围从005到500作为一种新型光测方法，非接触式测量物体表面的形貌、位移和应变计算结果可视化，有利于更直观地分析材料的变形特性选择方形或矩形图像子区作为图像匹配的最小单位，即面片（例如7575像素大小的方形子区）坐标转换采用321坐标系转换方法自动生成计算及测量结果报告系统操作直观，试件准备方便表格11系统指标系统XTMICRO12M30GTR教学型XTMICRO2M20GRS科研型相机参数130万像素，帧频30FPS200万像素，帧频20FPS测量范围几十平方毫米MM2几个平方毫米MM2视频采集帧频30FPS20FPS应变测量范围005（最小500005（最小500应变测量精度最高为005最高为00514一般测量步骤确定测量范围。在测量之前，保证被测物体所有变形状态均在测量范围之内。如果试件表面特征太少，在试件表面利用喷涂制作散斑特征图案。创建一个新的测量工程（二维或者三维）并定义工程参数。进行系统相机标定。设置图像采集参数，如相机帧频、快门速度、采集次数等，进行应变过程中图像采集。工程计算。包括面片匹配、三维重建、位移及应变计算等。选择结果显示内容（最大主应变、最小主应变、位移、厚度减量等）。数据后处理及数据分析。生成报表（创建并输出报告）。2硬件连接21硬件构成平行光路体式显微镜运动控制器（与电动位移台配合使用）显微三维全场应变检测系统（含2台工业相机、1台散斑控制箱，一套显微标定板）1台高性能计算机显微镜专业LED主光等和背光灯各一个XTMICRO三维数字散斑软件图21XTMICRO系统硬件构成22体式显微镜221安装步骤图22显示各个组件的安装顺序，图中数字表示安装步骤。安装前，确认所有部件都没有灰尘和污物，不要划伤任何部件或玻璃表面。图22显微镜机架一组装双目观察头图231将物镜旋入变倍体的下方，拧紧。组装后的变倍体如图中的。2将双目头装配到平行光变倍体时,双目头的下沿后方要卡在变倍体上的两凸台内，并且变倍体上的定位螺钉要对中双目头上方的螺孔长槽内，再用随机附带的内六角扳手把螺丝钉紧固。图23（二）安装目镜图24将机架上的观察组固定螺钉放松，把双目变倍镜体插入机架上的托架孔中，再将双目观察组固定螺钉拧紧。拆除平行光双目变倍镜体上的防护盖，将2个10倍可调目镜插入目镜管中，直插到端面靠上。装好后如所示。目镜上有个黑色橡塑眼罩，观察时可防止目镜和眼睛之间的外来光线进入。若带眼镜时，可将眼罩向外折叠使用，它们能防止眼镜接触和刮擦目镜。图24（三）连接电源线图251在连接电源线之前，将主开关拨到“O”断开状态。2把电源线插头安全地插入到显微镜的电源插座上，确保接触良好。3把电源线插头安全地插到供电电源插座上，确保接触良好。当检验需用玻璃台板时，可用玻璃台板与原处的塑料台板互换，即可。本显微镜上、下灯均使用LED灯照明。允许使用供电电压100V240V。图25222调节与操作（一）双目观察筒图26调节瞳间距图26由于每个个人的瞳孔间距是不同的，所以每次换人观察时，一般都要作此调整。双手分别抓住两个镜筒左右移动，调整瞳孔间距至两眼所见的视场合完全重合。调节屈光度图271将左右目镜的屈光度调节环都对到0位置。每次换人观察时都要作出调整，因为各人的视力不同2在载物台上圆板上放一个易于观察的样品。3将变焦旋钮转到最高放大倍率5或64或10位置，调节调焦旋钮对样品聚焦。4将变焦旋钮转到最低倍率08倍位置，以左眼透过目镜凝视，调左目镜上的屈光度调节环对样品聚焦，然后以右眼透过右目镜凝视，调右目镜上的屈光度调节环对样品聚焦。5重复步骤3和4，直至影像准确位于焦点上，即使改变放大倍率也不影响观察对象的清晰度。工作距离为78毫米。选配2物镜时，需要将双目观察组的托架降低。图27调节调焦旋钮张力图281先用调焦旋钮将滑板调到较低位置，防止调节中因张力过松，出现变焦显微镜镜体突然落下。2用双手抓左右调焦旋钮，固定住左旋钮，转动右旋钮，根据右旋钮的旋转张力或上升，或下降。3灯光亮度调节下方照明用下面的右手旋钮，上方照明用下面的左手旋钮。灯光亮度根据自己需要调节。图2823运动控制器231面板结构运动控制器控制面板结构如图16所示图29运动控制器前面板1电源开关。2液晶显示屏由上至下分别显示X、Y、Z、T轴的当前坐标值，速度值，及速度设定、位移量设定、运行方向设定，以及状态提示。3键盘启动/停止键手动方式时有效。按下此键显示屏上显示XYZT轴时，在键盘上按某个轴，液晶屏上某个轴显示被选中，显示与输出为相应轴的状态。运行键手动方式时有效。按下此键则步进电机按设定位移量运行，按一次走一个位移量值。归零键手动方式时有效。按下此键则步进电机返回到机械零点。（加键）手动方式时有效。当处在设定值状态时，按下此键，闪烁位数值增加一位从09循环。设置键手动方式时有效。按下此键显示处在设定状态，相应位闪烁，此时可按、键调整相应坐标轴的参数。再配合选轴键选择各个轴，那么所有轴的参数都可设定。点动键手动方式时有效。按一次,电移台走固定脉冲数100个，连续按此键，可直接走到需要的位置。（左移键）手动方式时有效。有两种功能A按下此键步进电机按照设定的脉冲数反向运行；B当处在设定值状态时，按下此键，位数可左移。（减键）手动方式时有效。当处在设定值状态时，按下此键，闪烁位数值减小一位从90循环。（右移键）手动方式时有效。有两种功能A按下此键步进电机按照设定的脉冲数正向运行；B当处在设定值状态时，按下此键，位数可右移。同动键按下此键，显示“T”同动选择，再按此键或按“”键回到单动界面；按“”键选择同动，转换到同动界面。运动控制器后面板图210运动控制器后面板1X轴电动位移台接口。2Y轴电动位移台接口。3USB通讯接口。4拨码开关（用于设置细分数），拨码开关指示表设置细分数请按照下面拨码开关指示表设置拨码开关，得到想要的细分数细分数拨码开关1拨码开关21ONON2OFFON4ONOFF8OFFOFF5电源插座。6Z轴电动位移台接口。7RS232异步串行通讯接口。232运动控制器与系列电动位移台、电旋台的连接在确认运动控制器的电源处于关闭状态下之后，将电缆插头分别插入电移台和控制器的连接插坐内，然后旋紧固定螺钉。此后可打开电源开关进行例行操作。严禁在电源开启状态下进行连接操作下表列出了WNSC600运动控制器与电动位移台、电旋台之间的9针控制线接线表。表格21控制器电移台接口信息表引脚信号名1电源正端（5V）。2零位开关，也做远端限位开关（低电平有效）。3近端限位开关（低电平有效）。4电源地。5光电开关输出（低电平有效）。6运动A相绕组正端（A）。7运动A相绕组负端（A）。8运动B相绕组正端（B）。9运动B相绕组负端（B）。24散斑控制箱图211XJTUMICRO控制箱正面按钮图212XJTUMICRO系统控制箱后面板表51插接口名称插件类型功能针脚定义1激光器控制航空插件GX123P激光器的电源开关控制（系统配置支持时）针脚1中间1个激光器开关控制针脚2左右2个激光器开关控制针脚35V2A/D采集航空插件GX124P三路模拟量输入采集针脚1A/D采集，端口号AI0针脚2A/D采集，端口号AI1针脚3A/D采集，端口号AI2针脚4模拟地AGND3相机同步控制航空插件GX125P多相机外同步触发信号针脚1相机1外同步触发信号地针脚2相机2外同步触发信号地针脚3相机3外同步触发信号地针脚4相机4外同步触发信号地针脚5外同步触发信号的5V4LED灯控制航空插件GX164P系统光源开关控制针脚1右LED开关电源的正30V针脚2地针脚3左LED开关电源的正30V针脚4地5开关量I/O输出航空插件GX167P开关量I/O输出针脚1开关量输出DO0针脚2DO0地针脚3开关量输出DO1针脚4DO1地针脚5开关量输出DO2针脚6DO2地针脚7备用6开关量I/O输入航空插件GX168P开关量I/O输入针脚1开关量输入DI0针脚2DI0的外部地针脚3开关量输入DI1针脚4DI1的外部地针脚5开关量输入DI2针脚6DI2的外部地针脚5开关量输入DI3针脚6DI3的外部地7双端差分A/D输入航空插件GX166P双端差分A/D输入针脚1一路差分1（正端）AI6针脚2一路差分2（负端）AI14（与AGND接几十或几百K欧姆电阻；针脚3二路差分1（正端）AI7针脚4二路差分2（负端）AI15（管脚3735）与AGND接几十或几百K欧姆电阻；针脚5备用针脚6地，场设备与2831共用模拟地AGND8D/A输出航空插件GX165PD/A输出针脚1D/A输出AO0针脚2D/A输出AO1针脚3D/A输出AO2针脚4D/A输出AO3针脚5模拟地AGND9机箱电源10相机电源GX162P相机电源针脚1电源12V针脚2地电源负极11外部触发GX122P连接外部触发信号，控制箱接收到外部触发信号不停采集图像小二针脚插座（直径12MM）针脚1信号正针脚2信号负12主机连接标准USB接口控制箱和主机通讯连接线标准USB接口25硬件连接图图213XTMICRO系统硬件连接图3软件安装与启动31软件安装测量软件安装双击SETUPEXE安装文件，您可按照WINDOWS系统的提示逐一完成系统的安装。在安装过程中会弹出如图31所示对话框，可以选择自定义的安装目录，为保证电脑运行速度，系统安装时不要选择安装在C盘。点击“下一步”继续安装。图31选择安装方式图32自定义安装目录由于软件正常工作时需要用到MICROSOFTNET40数据包，继续安装过程中，程序会进行自动检测，如果本地的计算机上已有版本一致或者更高极的数据包，则会弹出对话框，你可以选择“关闭”按钮忽略此步骤，如果未检测到，则点击“继续”按钮安装数据包。一般WIN7以上的版本都带有此数据包。图33NET包安装提示驱动程序安装软件继续安装过程中，系统会自动弹出加密狗驱动、相机驱动以及控制箱采集卡驱动的安装提示，初次安装XTDIC时需要依次按照提示安装完成，XTDIC卸载时不会卸载这些软件，再次安装时软件可以点击取消跳过这些步骤。图34加密购驱动安装图35相机驱动安装提示安装完毕后，会在电脑桌面上出现系统快捷图标。即“XTDIC”64位三维数字散斑软件。在安装目录下的SUPPORT文件夹下包含有所有驱动软件安装包，如果在软件使用过程中某个驱动软件损坏，在该目录上重启该驱动的安装包重新进行卸载安装。XTDIC需要卸载时，再次执行SETUPEXE安装文件进行修复安装或者卸载，弹出如图36所示界面，根据需要选择“修复”或者“除去”。图36软件的卸载注意启动软件之前需要插入硬件加密狗，如果未插入加密狗，会有图37界面提示图37未插入加密狗提示32相机IP设置系统软件安装中附有相机驱动的安装提示，如果选择安装相机驱动，整个软件安装完成之后，桌面会自动出现两个相机相关软件PYLONIPCONFIGURATIONTOLL和PYLONVIEWER的图标。目前本系统所使用的相机为BASLER系列相机，这两个软件分别为相机IP查看工具和相机控制软件。系统控制箱中集成的交换机一端由一根千兆网线连接到电脑的千兆网口或者千兆网卡，相机通过千兆网线连接到交换机，因此是需要让相机IP与电脑网口的IP在同一个网络段内，即两个IP段保持一致。1打开BASLER相机软件自带的IP修改软件“PYLONIPCONFIGURATIONTOOL”，点开后的界面如图38所示，界面左侧显示与电脑连接的所有相机的名称及SN号，中间左侧红色方框为BASLER相机的IP，右侧红色方框内为电脑IP。通过交换机与相机相连的电脑，每个相机所对应的网口或网卡IP都是相同的，如下图。相机IP与对应的网卡IP应遵循如下原则IP的前两个IP段应相同，如图中所示，编号为21145892的BASLERACA160020GM相机的IP和网卡IP的格式都是168253XXXXXX。图38相机IP查看图39相机IP修改（一）2图38中，由于编号为21145892的BASLERACA160020GM相机与电脑网卡的IP设置已经符合要求，编号为21158567的BASLERACA160020GM相机的IP与电脑网卡IP不同，因此这里我们修改相机IP，选中编号为21158567的相机并点击“CHANGECONFIGURATION”3点击“CHANGECONFIGURATION”，在弹出的界面下进行相机IP设置，同时要勾选中“USEPERSISTENTIP”和“USEDHCP”的选项。设置完成之后，点击“WRITECONFIGURATION”就能保存相机IP设置的信息。图310相机IP修改（二）4在弹出的窗口下设置相机的IP，并点击“OK”。图311相机IP修改（三）双击PYLONVIEWER图标，可对与本电脑连接好的所有相机进行查看设置。图312界面左上角硬件区域内选择某个具体相机，左下方特征区内会显示该相机的所有参数，可点击某个具体特征查看并修改。点击连续采集图标，可以在打开相机并在显示区内查看相机帧率和像素大小。图312相机控制软件注意如果在该软件中打开了相机，相机程序被占用，在XTDIC软件则无法启动，因此需要在该软件中关闭相机后再在XTDIC软件中启动相机。33软件基础功能介绍331软件视图软件启动之后，会进入软件主界面，DIC821版本软件视图各分区如图313所示，图313软件主界面图标区功能介绍标准图标区工程新建，打开，保存图标，系统模式图标。工程计算图标区。视图控制图标区。三维显示控制图标区。工程导航区显示已建立和打开的工程和该工程下采集得到的图像列表；信息区计算模式下显示已创建的各种计算信息；主视图区显示计算得到的三维图像；左右图像输出区控制模式下显示左右镜头的视频输出；计算模式下显示采集得到的图像，右视图输出区同时显示计算得到的数据信息。对于二维散斑系统，由于只用到一个相机，则视图像输出区显示视频及图像，右视图输出区主要显示数据信息。设备控制/工程属性区选择“设备”显示相机和采集控制界面，点击“属性”切换到工程下三维图像点的详细信息区。在工程导航区和信息区内的树形列表内会出现锁图标为信息的显示图标，当该图标显示为锁打开时表示该列表信息显示，显示为锁闭合时表示该列表信息隐藏。鼠标左键单击图标可控制锁的闭合和打开。332视图编辑选择菜单“视图”“视图显示”，该窗口显示了软件中不同区域下所有可显示的视图，可以对该视图是否显示进行编辑，在框内勾取表示显示，反之隐藏。编辑完成之后点击应用，若想恢复到默认值，点击后按“确认”键即可，如图314示图314编辑系统窗口333系统模式软件运行过程中划分为两种模式，控制模式与计算模式。控制模式只有控制模式下软件才能实现对相机的采集控制，输出区域为相机的视频输出；点击图标，或者菜单“视图”“系统模式”“控制模式”进入控制模式，此时计算模式不可用，主菜单只显示与控制区有关的命令，如图315示；图315控制模式界面计算模式计算模式下对采集到的图片进行分析计算，相机控制区不可用，输出区域为已采集的图片和计算分析得到的数据；点击图标，或者菜单“视图”“系统模式”“计算模式”进入，此时控制模式不可用，主菜单只显示与计算分析有关的命令，如图316示图316计算模式界面鼠标功能系统运行中鼠标拥有强大的控制功能，具体如下单击鼠标左键选择菜单命令，图标命令；单击鼠标左键切换工程导航区的图片显示，控制信息栏视图显示，输出视图显示；按下鼠标左键并拖动可以调节各视图窗口大小；单击鼠标左键选择三维显示区的图像点，输出图像区的图像点；创建种子点时按下键盘CTRL键同时单击鼠标左键选择散斑域的网格点；创建元素时按下键盘CTRL键同时单击鼠标左键选择三维显示区的图像点；创建截线时按下键盘CTRL键同时按下鼠标左键拖动绘制截线点；在各个视图区内单击鼠标右键看查看已有的菜单命令；滑动鼠标滚轮可放大缩小三维显示区图像。4测量步骤本章介绍了XTMICRO系统的典型测量过程从试件的准备、测量工程的创建，一直到图像的采集计算及数据处理的详细操作过程。41试件准备一般情况下，我们通过在被测试件表面喷涂油漆或者粉末的方式形成散斑特征，且在喷涂之前应确保试件表面没有任何油脂或油。另外，对于一些表面特征较多的表面，具有天然的表面随机特征，如岩石表面等，无需对试件进行表面处理就可以使用。选择何种喷漆或者粉末取决于将要进行的测量任务和测量条件。喷涂的散斑最好能适应300的应变范围和1500C的高温。第一步，如果需要，首先喷涂白色或者比较暗淡的基料层；第二步，喷涂黑色随机散斑。较小的测量范围比大的测量范围需要更为精细的散斑。为了检查喷涂的散斑是否满足你的测量范围，这里给出了参考散斑图案，当使用这种散斑图案时，要保证相机图像中的散斑尺寸小于面片尺寸。如ERRORREFERENCESOURCENOTFOUND所示。图41参考散斑图案警告喷漆可能含有有毒溶剂，请遵守喷漆罐上的警告，不要吸入喷出来的气体，一定要在良好的通风条件下使用喷漆；避免喷漆接触你的皮肤和眼睛；喷出来的漆雾一般具有可燃性，因此，禁止吸烟，远离火源；在喷漆之前检查试件表面是否适合喷漆。42工程创建启动系统软件，在左侧导航工程树上点击鼠标右键选择“新建工程”，或者直接在图标区点击新建图标，弹出新建工程界面如所示，图42新建工程界面参数说明名称工程名称，系统会生成一个同名子目录来保存本工程的所有数据和工程文件。路径该工程的存放路径，工程不能保存在C盘。类型选择创建的工程类型，此处选择“基本散斑工程”；启动工程参数初始化设置勾选之后会立即弹出工程参数设置对话框（默认），不勾选单击“确定”，立即完成工程的创建。图43工程参数设置工程参数设置是对建立的某一个具体工程的相机资源，测量参数，散斑匹配等参数进行具体设置，便于准确快速的计算出结果。在实际测量时，必须要根据硬件的连接情况输入相机参数值。在相机列表页面下点击鼠标右键，选择“新建”，弹出相机参数设置对话框，图44相机参数设置在该对话框内输入相机的详细参数，对于该界面只需关注以下参数，其他值采用默认值即可状态选择ENABLE（即启用相机）；设备类型在下拉菜单中选择，根据实际硬件连接情况选择，显微系统配备的为“BASLER_GIGE”型号的相机，即BASLER千兆网相机；名称用户自定义相机名称，不可同别的相机名称重复；设备SN号每个相机唯一的序列标识，查看方法参照32，必须输入正确，否则无法打开相机；相机幅面宽度/高度显微系统配备的BASLER相机为1624/1236像素。输入完成后点击“确认”按钮，同理添加第二个相机参数，完成之后会在相机列表里显示添加成功的相机详细信息。图45添加相机列表对于其他的“测量参数”，“散斑计算参数”等页面，系统都给出了默认值，可以根据试验现场条件进行修改。待所有参数输入完成，此时可以点击上图“另存模板”按钮将工程参数信息导出保存，便于在其他工程中导入使用。点击“确定”按钮，工程创建完成。系统默认保存此工程参数，再次创建新的工程时，参数不发生变化。此时在工程导航栏下显示已创建的工程列表，选中工程点击鼠标右键，可以对该工程进行编辑。图46工程编辑注如果在计算过程中需要修改当前工程的工程参数，有两种方式1在菜单栏单击“工程”“工程参数”；2在工程名上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中单击“工程参数”。43系统标定431标定原理标定是借助于系统配置的标准标定板，利用一定的算法计算出相机的所有内外部结构参数，依靠这些参数正确的重建出测量点的三维坐标。标定板上按照一定规则分布有编码点和非编码点，为了使用方便，XTMICRODIC系统配备的显微标定板上一般包含多个幅面，在实际标定时根据需要选择合适的幅面，下图给出了一个显微标定板示例。图47针对不同幅面的标定板根据测量幅面选定需要的标定板，将标定板固定在运动控制器上，试验光线不足时，可采用显微镜专用LED背光板放置在标定板下同时固定在运动控制器上，将运动控制器置于显微镜正下方。432采集设置将系统选定在控制模式之下，点击菜单“控制”“打开相机”在软件中启动相机，调节显微镜的距离，观察视频输出区图像输出，待图像输出最清楚时固定好显微镜和运动控制器的距离，此时两者的相对位置不可发生变化。设置相机控制参数。在软件右侧设备窗口，可以对相机的快门、增益进行调解，设置采集方式、采样数、单幅图像采集时间，控制白光、激光和采集的开启和关闭，如所示。在相机开启的情况下，调节效果会在二维图像窗口实时显示。图48设备控制参数相机控制参数相机列表在工程参数下输入的相机，打开相机后显示。指令模式可选当前设备和所有设备，表示对所选设备进行设置。增益摄像头的增益，两个相机的增益尽量保持一致。非特殊用途，建议增益均设置为默认值，以减少图像噪声；快门相机芯片记录图像所需的时间。显微系统中由于光感不足一搬将快门调节偏大。触发模式指相机采集时的信号触发方式。包括软触发，硬触发，连续采集，连续方波。采集控制参数采集模式可选低速采集和高速采集；约束采集帧数选择TRUE时可以设定一共采集多少张图像；采集帧数在“约束采集帧数”位TRUE，可以设置的最大采集图像数目；实时显示已采集状态每采集一个状态，图片都会在工程区中实时显示。若不选，则是采集完成之后再显示所有状态；开启采集采样使用内存缓存先将图片存入计算机缓存中。图片的存储和采集在两个不同的线程中完成，互补干扰。可提高采集速度。外部控制与拉伸试验机保持一致，选择之后，系统根据试验机的运作自动开始/停止采集；调节好控制参数，在界面中观察视频输出的情况如下图图49标定板观察结果433标定过程点击工具栏标定图标，进入标定功能界面。本系统采用多步法进行标定，即依次从多个不同方位采集标定板图像，然后根据采集的图像进行标定计算。图410相机标定界面相机标定界面左侧显示工程参数里的相机列表和采集得到的图像序列，可以双击某个相机进行相机参数查看。需要在界面对标定板参数进行设置，在界面点击“参数设置”图411标定板参数设置图412添加比例尺在界面右上方点击下拉框旋转使用的标定板类型并在比例尺栏内点击鼠标右键选择“添加”输入标定板上固定的比例尺参数，在界面左侧项目参数下需要修改标定板参数，之后点击“确认”按钮。标定板的参数设置可以在图像采集之前，也可在标定图像采集完成之后。一旦输入标定板参数，系统自动保存，下次使用同样的标定板时直接选择即可。在标定界面点击“采集”按钮，标定界面自动显示左右标定图像的检测结果，对编码点自动识别并显示，此时选择左右图像，滚动鼠标滑轮可以对图像进行放大缩小操作。图413标定图像的标志点检测显微系统由于测量物体较小，在标定过程中必须依靠运动控制器来控制标定板移动。运动控制器操作方法参照。标定板的位置放置可以参考分别将标定板在初始位置，平面旋转（Z轴旋转）90度，平面旋转180度，并在这三个位置空间顺时针和逆时针旋转（T轴旋转）至少10度的位置采集图像。图414采集多幅标定图像注意在运动控制器移动标定板的过程中，始终要保持所有编码点在图像采集范围内，并识别所有的编码点。至少采集10组图像。如果某组图像不符合要求，可以在图像列表点击鼠标右键进行删除。标定图像采集完成之后点“计算”按钮，在标定结果栏内会显示标定结果。此时必须点击“应用”键完成标定。如果标定偏差太大，系统会提示标定失败，必须重新进行标定。图415标定结果成功提示434高级操作实时标定实时标定即采集图像的同时进行计算。首先在标定板参数界面的“实时标定”参数设置为“TRUE”，再按照上节方法采集图片，采集3张图片时，系统开始自动计算，无法计算出结果时，会有下图提示，图416标定结果未计算出提示此时点击“OK”，继续采集，一般情况下，5幅图像即可计算出标定结果。在标定结果区域内自动显示。此时如果对标定结果满意，可以点击“确认”应用结果，也可以继续采集，每采一副图像，标定结果区数据会实时更新。导入图像标定如果图片不是即时采集，而是导入以有的标定图片，在标定界面图像列表单击右键点击“导入”，弹出导入标定图像对话框，在界面左侧选择相机，右侧鼠标右键选择“导入”，选择图像所在路径，导入相机对应的图像，然后选择另外一个相机，依次导入。注意要所有相机逐次导入对应图像之后，确定已经完成标定参数设置，点击“计算”即可标定出结果。图417导入标定图像界面如果要使用导入图像标定，必须确保拍摄图像时到现在系统的相机位置不发生变化，否则标定结果无效。44图像采集开始采集图像。在工程建立后，使软件处于控制模式，打开相机，在设备区根据需要设置采集参数，直接点击“采集”按钮，或者选择菜单“控制”“开始采集”，系统实时采集被测物体变形过程图像，导航栏工程下显示已采集的图像列表，某一组图像（包括左右相机）称之为一个状态，图像根据采集顺序自动编号，默认第一组状态为基准状态，也就是计算时的参考状态。选择某一组状态点击鼠标右键，可以进行删除，设置等操作。图418状态的编辑被测物体变形结束时再次选择菜单“控制”“停止采集”，图像采集结束，软件切换到分析模式，选择某一个状态，在图像输出区可以看到左右相机采集到的图像及图像采集时间，此时选中图像滚动鼠标滑轮，可以放大图像查看，如图419所示。图419图像采集完成示意45工程计算图像采集完成后，工程的计算包括3个步骤创建计算区域（散斑域）、添加种子点、执行计算451创建散斑域1）点击菜单“散斑域”“创建”或者直接单击工具栏上的图标，会弹出相机域参数设置，如所示。选中左侧的相机，单击，将一个相机添加到计算使用框中。如果所有相机均参与计算，则单击。图420散斑域相机参数设置图421创建散斑域界面2）根据框选模式的不同，面片选择的第二步略有不同，根据实际需要的面片形状选择框选模式。A自由框选单击确定之后会弹出创建散斑域对话框，设置好确定的参数或者面片区域类型，按下鼠标左键，在视图区中合适的位置移动鼠标，即会选中相应区域作为面片区域；单击“确定”完成面片的创建B矩形域按住CTRL鼠标左键，在图片区被测物上拖动出一个矩形；在拖出的矩形区域内部双击鼠标左键（会出现绿色的面片），单击“确定”。C任意四边形域按住CTRL鼠标左键，在图片区被测物上拖动出一个四边形；对四边形的形状和位置进行调整鼠标放在矩形的任一顶点上拖动鼠标可以调整四边形的形状，放在四边形的中心点拖动鼠标可以调整四边形的位置，放在四边形中心点对应的黄色点上拖动鼠标，可以调整四边形的角度；在四边形区域内部双击鼠标左键（会出现绿色的面片），单击“确定”。各图标说明如下选择面片区域的形状，依次分别为矩形、圆形、任意形状；选取部分的方式，依次分别为全选、全部清除、反向选择；当一次新建多个面片区域时，互相之间的关系，依次分别为新建一个选区、添加到选区、从选区中减去、求选区的交叉部分；在对话框视图部分显示的内容，分别为显示备选节点、抽样显示、显示被框选面片。尺寸设置说明1单击参数编辑框右侧的可以增大或者减小相应参数。其中前三者X/Y方向的参数可以同时修改或者分别修改，单击参数右侧的图标，可以切换两种修改模式表示X/Y方向参数同时修改；表示X/Y方向分别修改；2框选模式为矩形域或者任意四边形域的时候，工具栏中的图标不可用，且角度和偏移两个参数也不可用。3对已有面片进行修改时，可单击“散斑域”“编辑修改”或者单击工具栏，弹出编辑修改对话框，面片的修改和编辑参照面片创建第二步。参数名称参数含义更改影响尺寸面片中心点到边缘的距离面片尺寸大于默认值时测量点精度提高计算所需时间变长不能很好的反映表面的应变分布步长相邻面片中心点的距离步长大于默认值测量点密度降低计算所需时间减少步长要小于2尺寸1角度面片旋转的角度偏移面片平移的距离根据以上提示创建好散斑域后，在界面左下方信息区的散斑域页面会显示已创建的散斑域列表，在基准状态的左图像上显示散斑域形状图422创建矩形散斑域图423散斑域编辑452创建种子点点击菜单“散斑域”“种子点”或者单击工具栏上，会弹出种子点的创建与修改对话框。此时，按住CTRL键，在左图像区的散斑域上合适的位置单击鼠标左键，系统会自动在右侧图像上找到对应的点已黄色十字标出，并在种子点创建界面显示种子点信息，种子点成功选取之后图片区和种子点创建与修改对话框图424基准状态添加种子点其他状态种子点的生成自动连续勾选时表示自动连续计算非基准状态的种子点。下一状态不够选“自动连续”，每单击一次，计算当前状态的下一个状态的种子点。创建其他状态的种子点时，导航栏和图像输出区会自动显示各个状态的图像，种子点创建界面也会提示是否创建成功，所有状态的种子地识别成功之后，在界面上点击“创建”按钮，才能最终完成种子点的创建。图425创建种子点453执行计算种子点创建成功之后，单击“工程”“自动计算”或者直接单击图标开始计算，自动计算工程中的所有图片。计算完成之后，工程导航栏和三维显示区显示计算结果，在三维显示区内鼠标单击选中某个对象时，软件右侧属性区同步显示该对象的详细信息。图426计算结果注意尽量在连续变形小的区域内选择种子点，如果变形过程中出现断裂，断裂之后只能计算出含有种子点区域内的变形，此时可以在未计算出的区域内再添加一个种子点重新计算。自定义计算单击“工程”“自定义计算”，会弹出自定义计算对话框，如ERRORREFERENCESOURCENOTFOUND所示。图427自定义计算界面在自定义计算对话框中可以设置计算步骤，有标志点检测、相机定向、散斑匹配、散斑重建、应变计算五个过程。可以选择执行其中一部分计算，但是除了标志点检测后续计算只能在前期计算已完成的基础上才能完成。计算区间可以设置需要计算的状态。计算模式有连续计算和重新计算两种。连续计算用于已完成工程一部分计算以后，需要继续计算图像时，可以选择连续计算，此时会在已计算出的参考点基础上继续进行。散斑域选择需要计算的散斑域（当前散斑域或者全部散斑域）。实时计算功能本系统支持实时计算，即采集图像的同时计算并显示应变结果。实时计算的设置步骤为1首先拍摄变形前的一组状态设为基准状态。2在基准状态上设置散斑域并添加种子点。3点击图标计算出第一组状态结果。4将工程切换到控制模式下，在设备控制界面设置采集参数的“实时计算”项目设置为“TRUE”，启动被测物体发变形过程，点击“采集”按钮，此时系统会一边采集变形状态，一边在三维显示区内显示已创建散斑域的变形过程。454显示与编辑完成工程计算后，软件能够以三维彩色视图的形式将计算结果可视化显示。色谱栏标明不同应变的颜色范围，散斑域上的变形根据其颜色直观显示。不同计算结果的切换可以通过工具栏上的编辑框或者在3D视图区单击鼠标右键“应变数据类型”中进行选择。各个变形数据的含义见下表。图428应变类别显示选择表格41应变类别可视化数据类别可视化数据类别DISP_X位移XSHEAR_ANGLE剪切角DISP_Y位移YEPSILONXY应变XYDISP_Z位移ZEPSILONX应变XDISP_E位移EEPSILONY应变YZONXYZZ坐标MAJOR_STRAIN最大主应变RADIAL径向距离MINOR_STRAIN最小主应变DIFF_RADIAL径向距离差THICKNESS_RECUCTION厚度剪薄率RADIAL_ANGLE径向角MISES_STRAINMISES应变DIFF_RADIAL_ANGLE径向角差TRESCA_STRAINTRESCA应变应变类型应变包括工程应变、真实应变、格林应变三种类型，可以单击工具栏上应变图标，或者在3D视图区单击鼠标右键“应变数据模式”更改显示。显示型式计算得到的每一变形状态的位移、应变等信息可以以点、网格、曲面的形式显示，还可以显示变形的方向、变形场的等势线、应变方向、局部坐标系。通过单击工具栏上的图标修改3D视图的显示内容。图429点、网格、曲面的形式显示应变色谱栏显示模式鼠标选中色谱栏上，单击鼠标右键，会弹出一个快捷菜单包括模式、精度显示、样式等菜单项。在此，可以更改视图区显示内容的模式。表格42内容简要说明全局色谱栏显示整个工程的应变（或者位移等）结果，面片域显示当前状态的结果局部色谱栏和面片域都显示当前状态的结果手动手动设置显示的最大最小值模式约束约束范围之内的结果以绿色显示全精度以小数形式显示计算结果精度显示科学计数以科学计数法显示计算结果渐变渐变色的方式显示计算结果阶梯阶梯式显示计算结果水平色谱栏水平放置样式垂直色谱栏垂直放置显示、隐藏是否显示色谱栏（色谱栏隐藏后，需要重新显示时，需要在“视图”“三维特征显示中”重新设置“显示色谱栏”）设置色谱栏显示参数（详见ERRORREFERENCESOURCENOTFOUND）5数据分析51截线截线是用户自己创建的分析对象。在已测得的三维点中，如果关心某一条线上的三维信息和应变量，可以创建截线进行特殊的分析。系统可以创建直线截线和圆弧截线。511直线截线点击菜单“截线”“直线创建”，会弹出直线截线对话框，如图51所示。图51直线截线对话框直线截线有四种创建方式，设置好参数之后（参数说明详见表51），可以根据实际需要选择1手绘直线在直线截线对话框的类型复选框中选择“手绘直线”；单击“绘制”；按住CTRL的同时，在3D视图区中点下鼠标左键移并拖动绘制一条直线；绘制完成之后单击“创建”按钮则直线截线创建成功。点击“创建”按钮时单击右边的倒三角按钮，可以选则在当前状态创建或者在所有状态创建。所有状态创建（拷贝）指的是将当前状态下创建的截线位置复制到所有状态之下。图52截线创建方式图53手绘直线截线2与坐标轴平行在类型复选框中选择X方向、Y方向或则Z方向，在“偏移”中输入偏移距离，单击“创建”。图54与坐标轴平行截线3通过元素创建在“类型”中选择“元素面”，按住CTRL键的同时选择创建的面元素，在“偏移”中输入偏移距离，单击“创建”。图55元素截线4通过阵列创建多个截线在类型中选择相应的截线类型，勾选“阵列”，根据参数说明设置阵列参数，单击创建（注意不同类型截线的创建应遵循该类型下的创建方式，例如手绘直线时需要单击“绘制”，并且按住CTRL键的同时在视图区中绘制直线）。图56阵列多个截线创建完成之后的截线如图57所示图57直线截线创建成功直线创建对话框中各个参数说明见表51表51直线截线参数参数简要说明类型创建直线截线的类型，根据类型的不同有三种创建方式大小直线沿该垂直于直线方向延伸的面的大小，该值的绝对值越小，面越大偏移当直线截线类型为X方向、Y方向、Z方向或者元素的时候，与相应方向或者元素的偏移距离间距相邻截线的距离个数截线的个数阵列方向阵列的方向512圆弧截线点击“截线”“圆弧创建”，会弹出圆截线的对话框，如图58所示图58圆弧截线对话框直线截线有四种创建方式，可以根据实际需要选择1任意圆在“类型”中选择“任意圆”；单击“绘制”；按住CTRL的同时，在3D视图区中面片域的位置移动鼠标绘制一个圆；单击创建。图59任意圆截线2指定三点在“类型”中选择“指定三点”，按住CTRL的同时，在视图区中选择三个点，单击创建。图510直线三点圆弧截线3通过元素创建在“类型”中选择“元素圆”，按住CTRL键的同时选择创建的面元素，单击“创建”。图511元素圆弧截线圆截线各参数说明见表52表52圆弧截线参数参数简要说明类型创建圆截线的类型，根据类型的不同有三种创建方式大小圆沿该法向延伸的圆柱的大小，该值的绝对值越小，圆柱越长切分将圆切分的圆弧数，值越大时，越接近于标准圆点1、点2、点3当圆截线类型为指定三点时，分别显示每个点的信息半径显示圆的半径513截线点编辑创建的截线只显示与网格线的交点，将这些点记录为截线点。（A）圆弧截线点（B）直线截线点图512截线点显示截线创建成功之后，会在软件界面左下角区域内的信息区内显示。选择页面即截线信息区。该信息区内显示所有已创建的截线以及每一个截线有多少个点。选择某一个截线，点击鼠标右键会显示截线编辑信息，可以在该菜单内进行删除创建，设置截线的显示隐藏信息，也可以查看截线点信息，以及将截线点信息输出到TXT文档。图513截线信息编辑在菜单中选择“绘制曲线”，在软件右下角视图区选择“曲线”页面，会显示截线点的位移信息。该曲线横坐标为截线点弦长，纵坐标为该点的位移。跟随系统的变形数据类型而变化，可以直观观察点的变形信息。此时在工程栏内点击不同状态，截线区会自动刷新该状态下的位移信息。图514截线曲线52元素521元素的创建元素是用户自己定义的三维对象，主要包括点、线、面、圆、槽孔、矩形孔、球、圆柱、圆锥等。点击菜单“元素”，可以看到各种元素的子菜单，如图515所示图515元素类型选择各种元素的创建主要是基于工程对象（物体点、网格点、截线点、已创建元素）和轨迹点。对其中用到的三维点和元素，除了编辑点之外，都是通过“CTRL鼠标单击”的方式在三维空间内进行选择。下面以点元元素为例，简述元素创建过程1点击菜单“元素”“点”“点”，会弹出“点”元素创建对话框如图516所示。图516创建点元素2在此，有三种方式可以选择或者编辑相应的点A通过CTRL鼠标左键在工程区中选择工程点（物体点、网格点、截线点、元素）和轨迹点；B在“点”下拉菜单中选择其中一类工程点（物体点、网格点、截线点、元素），会弹出“选择工程对象”对话框，选择相应的点类型之后，会在列表框中显示出所有点信息，选中需创建成元素的点，点击“确定”，如图517所示；图517选择工程对象C在“点”下拉列表框中选择最后一行（三个坐标），弹出“三维点”对话框，在此对话框中可以输入点元素的坐标或者单击“工程点”，选相应的工程点，单击确定。如图518所示图518编辑三维点选中或者编辑好点坐标之后，在“点”对话框的“点”编辑框可以看到相应的点信息，图519编辑点坐标选择任一种方式创建点时，元素会在三维显示区自动显示并在标签内显示元素相关信息，如图521，在图中点击“创建”按钮则元素创建成功，点击“关闭”按钮则放弃创建。注意点击“创建”按钮旁边的小三角按钮，会出现元素的三种创建方式，包括在当前的状态下创建和在所有的状态下创建。所有状态创建（拷贝）是指将当前状态下该元素的位置不变的复制到其他所有状态下，便于观察在其他状态下该元素的变化。图520元素创建方式图521元素信息注意如果是拟合点、直线、圆等元素的时候，选择点的时候需要点击工具栏上的，然后点击对话框中的“更新”才能拟合出相应元素，如图522所示。图522拟合点元素各种元素的创建方法详见下以下表格表53点元素点点击CTRL鼠标左键创建单个的三维点。标签内显示点的三维坐标值。分割点在两个三维点之间的连线上选择分割点的比例，生成分割点。交点当被测物上相应的元素已经存在时才可使用，为直线和元素的交点，分为线线交点（两直线之间的交点），元素为直线，圆柱旋转轴、圆锥旋转轴。线与平面交点，元素为平面、圆、槽孔、矩形孔。线与曲面交点，元素为球、圆柱曲面、圆锥曲面。异面直线，交点类型为线线交点，交点位置在两直线最短距离线段的中心。投影点点在元素上的投影，分为点在线上投影，即点到直线的垂足。点到面上的投影，即点到平面的垂线与平面的交点。点到曲面的投影，球和圆柱为所投影的点到球心或圆柱中心的连线与曲面的交点，圆为圆环上与投影点距离最短的一点，圆锥为投影点到圆锥曲面上距离最短的一点。直线点直线点为直线的端点，可以是起点也可以是终点，在元素属性中设置，元素包括直线、槽孔对称轴、矩形孔对称轴、圆柱旋转轴、圆锥旋转周。最佳拟合点选择点的中心。表54直线元素点点直线指定直线两端点创建直线。标签内显示线的长度及两端点X,Y,Z方向的距离差。点方向直线选取点和方向直线，方向包括坐标轴方向X、X、Y、Y、Z、Z。线法向，元素为直线方向、槽孔对称轴、矩形孔对称轴、圆柱旋转轴、圆锥旋转轴。面法向，元素为面法向、圆弧法向。线选取点，创建点到元素的垂线，包括点到线的垂线，线法向元素为直线方向、槽孔对称轴、矩形孔对称轴、圆柱旋转轴、圆锥旋转轴。点到面的垂线，元素为面法向、圆弧法向。十字交线选取一点后，选取两方向，根据在该店创建与两方向垂直的直线，点同元素点选择，方向包括点向量、X、X、Y、Y、Z、Z、直线向量、平面法向、圆法向、槽孔方向、槽孔法向、矩形孔方向、矩形孔法向、圆柱旋转轴方向、圆锥旋转轴方向、编辑点向量。交线两个平面的交线，平面元素包括平面、圆、槽孔、矩形孔。最佳拟合线根据所选择的点和拟合偏差创建一条拟合直线。表55平面元素点点点平面通过三个物体点或元素点创建一个平面。标签内显示的是该平面X,Y,Z方向的法向量。点法向平面通过一个物体点或元素点以及面法向创建一个平面。坐标轴平行平面根据一个物体点或元素点，再确定一个轴线方向创建一个平面。平行平面根据一个已有平面，通过设置偏移量创建一个平面。视图方向平面选择两点，创建一个为视图方向的平