一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法。方法包括：通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件輸入散斑尺寸、散斑數(shù)量、變形等參數(shù)，生成兩對(duì)以上散斑圖；通過(guò)軟件對(duì)每對(duì)散斑圖進(jìn)行數(shù)字散斑相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇散斑匹配度高的散斑圖；將選定的散斑圖進(jìn)行打??；按照待測(cè)物體尺寸對(duì)散斑圖進(jìn)行裁剪；通過(guò)轉(zhuǎn)印技術(shù)將散斑圖轉(zhuǎn)印在待測(cè)物體表面，得到具有選定散斑圖的待測(cè)物體。本發(fā)明具有制作簡(jiǎn)單、快捷，操作方便，精度高，價(jià)格低廉，適用廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，屬于光測(cè)力學(xué)、變形測(cè)量、工程檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字散斑相關(guān)方法是上世紀(jì)80年代由日本1.Yamaguchi和美國(guó)南卡羅來(lái)納大學(xué)的W.H.Peter和W.F.Ranson等人同時(shí)提出的。1.Yamaguchi在研究物體小變形時(shí)，采用測(cè)量物體變形前后光強(qiáng)的互相關(guān)函數(shù)峰值來(lái)導(dǎo)出物體的位移。Yamaguchi采用雙光束照明，并在照明點(diǎn)法線方向放置圖像傳感器，他推導(dǎo)了物體變形與在衍射場(chǎng)中散斑位移的關(guān)系，對(duì)加載前后的衍射光場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，導(dǎo)出位移場(chǎng)并利用這個(gè)關(guān)系得到了表面應(yīng)變。Peter和Ranson則采用電視攝像機(jī)記錄被測(cè)物體加載前后的激光散斑圖，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字灰度場(chǎng)的相關(guān)迭代運(yùn)算，從而得出位移和應(yīng)變。綜上所述，數(shù)字散斑相關(guān)法是通過(guò)對(duì)變形前后的待測(cè)物體表面的散斑圖進(jìn)行相關(guān)計(jì)算從而測(cè)量出物體表面的變形場(chǎng)。因此，散斑成為數(shù)字相關(guān)法最為重要的組成部分之一。散斑制作的快慢就影響到整個(gè)測(cè)試的進(jìn)度，散斑的質(zhì)量就影響到變形測(cè)量的精度。
[0003]傳統(tǒng)散斑制作方法采用激光制作，該方法制作的散斑精度高，需要在防振臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，對(duì)環(huán)境影要求高。目前制作的散斑的方法最為常用的是采用噴漆技術(shù)，在待測(cè)物體表面反復(fù)噴涂黑白兩色漆，從而形成人工散斑。這種制作散斑的方法，顆粒大，隨機(jī)性強(qiáng)，散斑質(zhì)量的好壞通常取決于制作人員的技術(shù)水平，制作的待測(cè)物體返工次數(shù)較多。此外，還有化學(xué)氣相沉積法、紫外線光刻法，這些方法制作散斑制作方法復(fù)雜，散斑顆粒難以控制。而溶液鍍銀法、電子束曝光法、聚焦離子束刻蝕等制作方法，又因制作區(qū)域小，價(jià)格昂貴，不適合進(jìn)行推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述存在問(wèn)題，本發(fā)明方法提供了一種制作簡(jiǎn)單、快捷，操作方便，精度高，價(jià)格低廉，適用性強(qiáng)的基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，所述制作方法按以下步驟進(jìn)行:
[0007]a.通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件輸入散斑尺寸、散斑數(shù)量、產(chǎn)生變形等參數(shù)，生成兩對(duì)以上散斑圖。
[0008]b.通過(guò)軟件對(duì)每對(duì)數(shù)字散斑圖進(jìn)行數(shù)字散斑相關(guān)運(yùn)算，，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇散斑匹配度高的散斑圖。
[0009]c.打印出選定的散斑圖。
[0010]d.按照待測(cè)物體尺寸對(duì)打印出的散斑圖進(jìn)行裁剪。
[0011]e.將裁剪出的散斑圖轉(zhuǎn)印在待測(cè)物體表面，得到帶有選定散斑圖的待測(cè)物體。
[0012]本發(fā)明所述通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成散斑圖，包括生成兩對(duì)以上散斑圖，每對(duì)散斑圖包括無(wú)形變散斑圖及相對(duì)應(yīng)賦予已知形變的散斑圖。
[0013]本發(fā)明所述軟件模擬運(yùn)算，為對(duì)每對(duì)散斑圖進(jìn)行匹配及相關(guān)運(yùn)算。
[0014]本發(fā)明所述計(jì)算效果好的散斑圖，為匹配精度高，計(jì)算形變與已知形變較為吻合的散斑圖。
[0015]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)印，為水轉(zhuǎn)印技術(shù)或熱轉(zhuǎn)印技術(shù)或冷轉(zhuǎn)印技術(shù)。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有散斑制作技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出效果:常規(guī)的散斑制作制作方法，依靠人工操作直接噴涂在待測(cè)物體表面，隨機(jī)性較大，返工次數(shù)多。而通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬生成散斑圖，可以對(duì)散斑圖的散斑大小、密度、圖形尺寸進(jìn)行控制，然后再進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，選擇出匹配度高、計(jì)算效果好的散斑圖，只要嚴(yán)格按照流程，基本不存在返工。采用噴漆制作散斑圖，操作復(fù)雜，且制作完散斑圖后需要較長(zhǎng)的晾干時(shí)間，制作周期長(zhǎng)。通過(guò)轉(zhuǎn)印技術(shù)進(jìn)行散斑的制作，散斑圖直接通過(guò)打印機(jī)輸出，然后轉(zhuǎn)印待測(cè)物體表面，轉(zhuǎn)印工序完成后即可開(kāi)始測(cè)試，操作簡(jiǎn)單，同時(shí)降低了制作周期。就散斑的制作的可重復(fù)性而言，采用噴漆制作散斑方法，同一測(cè)試中不同待測(cè)物體具有的散斑圖往往不同，缺乏對(duì)比性。而通過(guò)轉(zhuǎn)印方法制作散斑圖，在選定散斑圖后可以大批量制作，不僅同一測(cè)試中可以采用相同的散斑圖，只要待測(cè)物體尺寸相同，在不同測(cè)試中都可以采用相同的散斑。就生產(chǎn)成本而言，對(duì)于一般精度的測(cè)試，通過(guò)普通打印機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)上述散斑圖的制作，使得該制作方法成本低，取材方便，制作簡(jiǎn)單。此外，隨著打印技術(shù)和轉(zhuǎn)印技術(shù)的不斷發(fā)展，該方法也將得到不斷的發(fā)展。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的操作制作方法流程圖。
[0018]圖2為計(jì)算機(jī)模擬生成的一對(duì)散斑圖。
[0019]圖3為計(jì)算機(jī)相關(guān)匹配的計(jì)算結(jié)果的云圖。
[0020]圖4為通過(guò)水轉(zhuǎn)印技術(shù)制作散斑的制作方法流程圖。
[0021]圖5為通過(guò)熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制作散斑的制作方法流程圖。
[0022]圖6為通過(guò)冷轉(zhuǎn)印技術(shù)制作散斑的制作方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步詳細(xì)描述
[0024]一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，見(jiàn)圖1，所述制作方法按以下步驟進(jìn)行:
[0025]a.通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成散斑圖。
[0026]具體地，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成兩對(duì)以上尺寸略大于實(shí)際待測(cè)物體的散斑圖。每對(duì)散斑圖由兩幅散斑圖組成，其包含不發(fā)生形變的散斑圖及相對(duì)應(yīng)發(fā)生已知形變的散斑圖。每對(duì)散斑數(shù)量、密度不一。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中一對(duì)散斑圖(圖2)，散斑的大小為7像素，數(shù)量為12000，已知形變散斑圖(如圖2(b))較未發(fā)生形變散斑圖產(chǎn)生0.5像素的水平位移。
[0027]b.通過(guò)軟件模擬運(yùn)算，選擇計(jì)算效果較好的散斑圖。
[0028]具體地，將生成的兩對(duì)以上散斑圖依次通過(guò)軟件進(jìn)行匹配及計(jì)算，根據(jù)其相關(guān)計(jì)算的結(jié)果與已知形變進(jìn)行比較，判斷散斑圖的質(zhì)量，選擇計(jì)算效果好的散斑圖。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，已知形變較未發(fā)生形變散斑圖產(chǎn)生0.5像素的水平位移，其計(jì)算結(jié)果如圖3。
[0029]c.打印選定的散斑圖
[0030]具體地，通過(guò)打印機(jī)或者印刷廠印刷在轉(zhuǎn)印紙上印出選定散斑圖。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)家用激光打印機(jī)在水轉(zhuǎn)印貼紙上印刷出了選定的散斑圖。
[0031]d.按照待測(cè)物體尺寸對(duì)帶有散斑圖的轉(zhuǎn)印紙進(jìn)行裁剪
[0032]具體地，根據(jù)待測(cè)物體尺寸，將打印出帶有散斑圖的轉(zhuǎn)印紙進(jìn)行裁剪，使其大小與待測(cè)物體剛好吻合。在本案的一個(gè)實(shí)施例中，裁剪出帶有散斑圖紙的轉(zhuǎn)印紙的為直徑為IOOmm的半圓盤(pán)。
[0033]e.將散斑圖轉(zhuǎn)印在待測(cè)物體表面，得到具有選定散斑圖的待測(cè)物體
[0034]具體地，采用轉(zhuǎn)印技術(shù)將散斑圖轉(zhuǎn)印至待測(cè)物體表面，從而得到具有選定散斑圖的待測(cè)物體。在發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，先將冷轉(zhuǎn)印液涂在待測(cè)物體表面，再將冷轉(zhuǎn)印紙貼在待測(cè)物體表面充分與冷轉(zhuǎn)印液接觸，最后揭去底紙并噴上光油，即得到了具有選定散斑圖的待測(cè)物體。
[0035]實(shí)施例1
[0036]圖4為通過(guò)水轉(zhuǎn)印貼紙技術(shù)制作散斑的制作方法流程圖。具體實(shí)施步驟如下:
[0037]a.通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成三對(duì)散斑圖，本實(shí)施例中軟件采用高斯算法。其計(jì)算公式
如下，沒(méi)發(fā)生變形散斑圖計(jì)算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，其特征在于，所述制作方法按以下步驟進(jìn)行: a.通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件輸入散斑尺寸、散斑數(shù)量、產(chǎn)生變形三個(gè)參數(shù)，生成兩對(duì)以上散斑圖； b.通過(guò)軟件對(duì)每對(duì)數(shù)字散斑圖進(jìn)行數(shù)字散斑相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇散斑匹配度高的散斑圖； c.打印出選定的散斑圖； d.按照待測(cè)物體尺寸對(duì)打印出的散斑圖進(jìn)行裁剪； e.將裁剪出的散斑圖轉(zhuǎn)印在待測(cè)物體表面，得到帶有選定散斑圖的待測(cè)物體。
2.如權(quán)力要求I所述的一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)印方法為水轉(zhuǎn)印技術(shù)。
3.如權(quán)力要求I所述的一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)印方法為熱轉(zhuǎn)印技術(shù)。
4.如權(quán)力要求I所述的一種基于轉(zhuǎn)印技術(shù)的散斑制作方法，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)印方法為冷轉(zhuǎn)印技術(shù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK103994727SQ201410221493
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】潘鵬志, 紀(jì)維偉, 蘇方聲, 聶余滿, 馮夏庭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所