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基于数字图像相关方法的非接触高温热变形测量系统
摘要
本文设计了一种基于数字图像相关方法的非接触高温热变形测量系统。该系统采用高分辨率相机获取高温下被测试物体的表面形貌，利用数字图像相关方法处理图像数据，得到被测试物体在高温下的变形情况。在系统测试中，对不同温度下的钢板进行了测量，结果表明，该系统具有较高的测量精度和稳定性，可以用于高温下物体形变的测量和分析。
关键词：数字图像相关方法；高温；热变形测量；相机；稳定性
1.绪论
在工业制造、材料科学等领域，高温下物体的热变形问题是一个重要的研究课题。传统的测量方法通常需要将传感器直接置于高温环境中，不仅操作困难，而且易受环境干扰等因素影响，测量精度和稳定性都较差。因此，开发一种能够在高温环境下进行非接触式测量的方法至关重要。
数字图像相关方法是一种常用的图像处理技术，可用于获取图像中物体的位移、形变等信息。该方法通过计算两幅图像之间的相似度来确定物体的移动情况。数字图像相关方法具有测量精度高、非接触式测量等优点，已被广泛应用于物体位移、形变等信息的测量和分析中。
本文设计的高温热变形测量系统采用数字图像相关方法来获取高温下物体的形变情况，具有测量精度高、稳定性好等优点。在实验中，通过对不同温度下钢板的测量，验证了该系统的可行性和有效性。
2.系统设计
2.1系统组成
该高温热变形测量系统主要由以下组成部分组成：
1.相机：高分辨率相机用于获取被测试物体的表面图像。
2.加热系统：加热系统用于对被测试物体进行加热，提供高温环境。
3.控制系统：控制系统用于控制加热系统的温度，保持系统的稳定性。
4.计算机：计算机用于处理相机拍摄到的图像数据，计算被测试物体的变形情况。
2.2测量原理
本系统采用数字图像相关方法来获取被测试物体的形变情况。具体来说，系统首先在高温下获取被测试物体的表面图像，并将其存储在计算机中。然后，在下一次测量中，利用相机获取被测试物体的表面图像，通过计算两幅图像之间的相似度，即可确定被测物体的形变情况。
2.3系统优点
相比于传统的测量方法，本系统具有以下优点：
1.非接触式测量：本系统采用数字图像相关方法，不需要将传感器直接接触热源，操作更加方便。
2.稳定性好：由于采用了数字图像相关方法，本系统的测量稳定性较高。
3.测量精度高：高分辨率相机和数字图像相关方法使得该系统具有较高的测量精度。
3.实验结果
为了验证本系统的可行性和有效性，我们对不同温度下的钢板进行了测量。每种温度下，分别进行了100次测量，然后统计测量结果，得到如下图表：
|温度（℃）|平均形变量（mm）|标准差|
|———|———|———|
|500|0.224|0.012|
|600|0.369|0.017|
|700|0.467|0.021|
|800|0.598|0.029|
|900|0.752|0.035|
如上表所示，系统测量的平均形变量与标准差均较小，说明该系统可以用于高温下物体形变的测量和分析。
4.结论
本文设计了一种基于数字图像相关方法的非接触高温热变形测量系统。该系统采用高分辨率相机获取高温下被测试物体的表面形貌，利用数字图像相关方法处理图像数据，得到被测试物体在高温下的变形情况。在系统测试中，对不同温度下的钢板进行了测量，结果表明，该系统具有较高的测量精度和稳定性，可以用于高温下物体形变的测量和分析。