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工业三维摄影测量和数字图像相关法
三维轮廓和三维全场变形应变快速检测
机械和材料的变形应变力学性能是众多行业和学科的研究和应用基础！
国际上近五年的研究热点，在多学科爆炸性推广和应用！
           
全场应变 FLC 静态变形 动态变形 板料成形 面扫描 摄影测量 小幅面 点云 标定 视觉引伸 显微
在检测系统的系列化、专用化、可定制性等方面取得了多项创新成果！
在多视场三维快速重建和全场测量集成控制技术研究取得突破性进展！
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！
在国内的航空航天军工、汽车、模具、机械、材料等行业的100多单位推广应用！
科技成果技术鉴定表明：系列化三维检测装置填补国内空白，达到国际先进水平！
本研究为国际上近5年的研究热点，涉及机械、材料、力学、机器视觉、工业近景摄影测量、数字图像相关法等多学科交叉。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大型复杂工件（几米～几十米）和各种新型复合材料，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等方法，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。
技术特点与创新：
 解决了大型复杂工件生产现场和应用现场快速检测难题；
可用于中小型工件和微纳米尺度的相关检测，以及材料力学性能的详细分析；
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、快速灵活方便优点；
能够与各种有限元数值模拟软件配合使用，用于本构模型建立和模拟仿真验证。
 基于多项专利技术自主研制了八个系列系统（国际上只有2个类似系统）；
研制了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，为材料力学研究提供了宏观和微观的三维全场变形和应变分析方法；
研发了国内第一套实用化的工业近景摄影测量系统，并与研制的光学面扫描系统集成，消除了多次扫描拼接产生的累计误差，实现了整体测量精度控制。
 获得多项授权国家发明专利，主持制定国家标准，发表30多篇SCI/EI收录论文。
研制八个系列系统，在航空航天军工、汽车、模具等行业100多单位推广应用。
出口欧美发达国家10多所大学用于复合材料、生物力学、土木工程等科学研究。
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。
在多学科多行业进行了开创性的应用。实现了宏观到微观的三维全场外形、变形、应变快速检测分析技术。
三维全场应变和三维变形快速测量分析
三维数字图像相关法（DIC）全场应变测量
欢迎各大学跨学科合作研究 合作进行三维全场应变实验
材料力学、断裂力学、土木工程、生物力学、微观纳米、复合材料
 
2007年以来，国际上基于数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)测量全场应变技术，得到了爆炸性发展和应用[参看STRAIN期刊2008年社论]，广泛应用于各个学科的研究，如材料力学、生物力学、断裂力学、微观纳米应变测量、宏观大尺寸变形测量、各种新材料性能测试等。
欢迎各大学和研究所，基于数字图像相关法“XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统”进行跨学科合作研究，合作进行三维全场应变实验。
随着各种数值模拟软件的普及，三维变形和应变测量的需求越来越迫切。各种数值模拟的结果与实际情况存在偏差，迫切需要实际测量的变形和应变数值进行校正。采用光学三维变形测量技术可以代替传统的应变片和位移传感器，光学三维变形测量技术不但使用简单方便，快速实现三维变形和应变测量，而且可以完成应变片和位移传感器无法实现测量工作。可广泛应用在板料网格应变测量、材料力学试验、生物力学试验、模具检验、大变形等领域。
 XJTUDIC散斑动态应变：(简介) 三维全场应变快速测量材料力学性能。
XJTUSD静态变形测量： (简介) 适合大尺寸(<100m)大变形测量。
XJTUDA动态变形测量： (简介) 快速测量动态三维运动轨迹和姿态。
XJTUSM板料应变测量： (简介) 网格应变法测量板料成形的三维应变。
关键技术和特色
突破一系列三维摄影测量关键技术实现了系列化的测量分析系统。实现了多相机快速标定、三维重建、点云处理、变形分析等技术。研制了八个系统，用于三维坐标测量、点云采集、三维静态和动态变形、全场应变测量分析、板料成形应变分析。拥有多项发明专利，国际上只有1个单位具有该系列技术。
多相机多幅面的相机柔性自标定技术。解决了传统标定方法需要高精度标定块，实现了快速、方便、高精度相机标定，是三维摄影测量的基础和核心。
自主研发的工业近景摄影测量技术。便携式三坐标机，测量范围几十毫米～几十米，与自主研制的三维面扫描系统紧密配合，实现了多视扫描的自动拼接，消除了面扫描拼接的累计误差。国际上只有3个类似系统实现了工业化和产品化。
三维光学面扫描和摄影测量集成的三维扫描技术。解决了多视扫描点云拼接产生的累计误差，实现了自动拼接，满足工业测量的自动化和精度控制要求。国际上只有1个类似系统。
系列化的非接触式三维变形和全场应变测量分析技术。基于数字图像相关法(DIC)的三维全场应变动态测量（XJTUDIC系统）、大尺寸工件的静态变形测量(XJTUSD系统)、大型板料成形的网格应变自动测量分析(XJTUSM系统)、基于标志点跟踪的动态变形和运动轨迹测量(XJTUDA系统)。
定制和专用开发。基于自主研制的系列化的三维摄影系统，为航空、航天、军工、大学及研究所等定制开发了多种专用系统，满足特殊需求。
系统工业化和产品化。在航空、汽车、机械等行业推广应用，满足几十毫米手机至几十米飞机测量检测要求。
 随着中国制造业的快速发展，汽车、飞机、船舶、军工等行业中普遍加工大型复杂工件。目前对于中小型工件（长度小于1米）的三维测量，基本能满足检测和反求要求。而对于大型的工件（工件长度为1米~100米），如汽车大型模具和覆盖件、装焊后的大型设备、水轮机叶片、大型结构件、飞机工件和模具、船舶部件等，由于很难将其搬到台式三座标测量机进行测量，目前主要采用激光跟踪仪、经纬仪、模板模线等对工件的一些关键点进行测量。这些测量设备检测速度慢、存在繁琐的移站问题、价格高，且无法进行全尺寸检测，只能测量工件关键点三维坐标。所以对于大中型复杂工件的三维检测，是国内企业迫切需要解决的问题，严重制约了中国大型制造业的技术水平。
研制的系列工业三维全尺寸轮廓和全场变形应变系统
西安交通大学模具与先进成形技术研究所，前身为创办于1952年的锻压教研室，是全国最早的锻压专业之一，拥有100多人的教职工和研究生。与信息机电研究所进行跨学科研究，综合了计算机信息技术、机电控制、图像处理、工业摄影测量、材料成形、模具技术、材料力学等多学科，研制了系列化的八个三维摄影测量系统，用于三维全场应变测量分析、动态和静态变形测量、板料网格应变测量、三维面扫描、反求设计与逆向工程、三维全尺寸检测。 | 
