基于散斑计量的材料内部缺陷检测及物体形貌测量.pdf

中图分类号: O348 论文编号: 1028701 13-S082
学科分类号: 080104


硕士学位论文

基于散斑计量的材料内部缺
陷检测及物体形貌测量


研究生姓名许星
学科、专业工程力学
研究方向光测力学与图像处理
指导教师王开福教授




南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aerospace Engineering

Internal Flaw Detection of Materials and Shape Measurement
of Objects Based on Speckle Metrology


A Thesis in
Engineering Mechanics

by
Xing Xu
Advised by
Prof. Kaifu Wang

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering

December, 2012
承诺书

本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下
进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和
致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究
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位或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
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等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)





作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
散斑计量技术作为一种光学测量技术,由于其具有非接触、高精度、实时全场测量等特性,
被广泛应用在许多领域。本文主要考虑散斑计量技术在无损检测及形貌检测中的应用,针对在
无损检测及形貌检测中的存在的一些问题进行相关研究,并在此基础上提出相应的解决方法。
针对散斑计量技术在无损检测应用中常常会遇到一些深层缺陷不能被直接识别这一问题,
提出可以通过测量含缺陷材料离面变形的二阶导数来识别该类缺陷的方法。为了证明该方法的
正确性,利用理论推导、数值仿真及实验三个方面对该方法进行了验证。结果表明该方法能够
很好的识别出较深层缺陷的存在。同时,本文对剪切量在数字散斑干涉法进行缺陷检测中的影
响进行了研究。
缺陷的深度测量也是很缺陷检测中重要的一个部分,也是最为复杂的部分。以往的缺陷深
度检测中往往是依据经验或者简单的计算来获得缺陷的大致深度,这样往往会导致与实际的深
度有较大偏差。针对这种情况,本文利用基本薄板挠度公式结合方程组求解,找到一种新的测
量深度的方法。结果表明较之以往的方法,该方法所测得的深度在精度上得到了较大的提高。
数字图像相关也是散斑计量技术中的一种,在形貌测量方面,该技术已有了许多的应用。
比如通过平移被测物体,再利用数字图像相关法测量物体上每一点的平移量就能间接得到物体
的形貌。但是这种方法的缺点就在于需要平移物体。本文在此基础上,在实验中加入一个能旋
转的平面镜,通过旋转平面镜达到平移物体的目的。结果表明该方法不仅简单实用,同时也具
有很高的测量精度。



关键词:数字散斑干涉法,数字散斑剪切干涉法,数字图像相关,无损检测,形貌测量
I
基于散斑计量的材料内部缺陷检测及物体形貌测量
ABSTRACT
Speckle metrology is an optical measurement technique and is widely used in many areas due to its
advantages of non-contact, high accuracy, real-time and full field measurement. According to the
questions which exist in some applications using speckle metrology for non-destructive testing and
shape mea