一种三轴试验三维变形重构和测量的方法

摘要

一种三轴试验三维变形重构和测量的方法，属于土工实验测试技术领域。其特征是采用透明的方形压力室，刻有可追踪标记的特制橡皮膜，采用前后两个数字相机和相应的图像采集控制和处理系统，通过追踪橡皮膜上的角点在图像上位置的变化，并采取一定的假设，获得试样表面橡皮膜上的特征点的空间坐标，并对前后两个相机采集到的图像进行拼接，实现了三轴试验过程中，试样三维变形的测量。与ANSYS有限元软件相结合，得到试样的三维变形网格和三维全表面应变场。本发明的效果和益处是能够从前后两个方向获取三轴试验过程中试样全面的变形特征。能够获得三轴试验中表面特征点的空间位置，实现对试样三维变形的重构，能够获得试样的三维表面应变场的分布。

主权项

一种三轴试验三维变形重构和测量的方法，其特征在于采用两个CCD相机分别从方形压力室的前后观测记录三轴试验中试样变形的试验设置；假定试样变形前位于垂直于试样中心轴平面内的同一圆周上的特征角点在变形后仍然位于垂直于试样中心轴某一平面内的同一圆周上；建立两套坐标系统，以试样初始时的中心轴为Z轴，试样的端部的中心为坐标原点，以试样与相机光轴垂直的方向为X轴，建立空间坐标系OXYZ，以所采集图像像平面的中心O’点为像素坐标的原点，以试样成像平面为X’Z’平面，与成像平面垂直的轴为Y’轴，建立刻度为像素的三维坐标系统O’X’Y’Z’；利用边界提取的方法确定试样的圆周直径；采用边界和角点提取相结合的方法确定边界点的坐标；根据前后相机获得的试样前表面和后表面共用一个边界点的方法进行试样前后表面的三维拼接，基于三维坐标系统O’X’Y’Z’；利用不同时刻由图像测量方法获得的特征点的位移和ANSYS有限元软件相结合进行三轴试验三维变形的重构和三维表面应变场的绘制工作；利用线性比例的方法实现从三维坐标系统O’X’Y’Z’到真实三维空间坐标OXYZ的变换。