DIC 数 字 散 斑 三 维 全 场 变 形 检 测 分 析 系 统 主 要 采 用 数 字 散 斑 相 关 方 法 ，结 合 双 目 立
体 视 觉 技 术 ， 采 用 两 个 工 业 摄 像 头 ， 实 时 采 集 物 体 各 个 变 形 阶 段 的 散 斑 图 像 ， 利 用 图
形 相 关 算 法 进 行 物 体 表 面 变 形 点 的 立 体 匹 配 ， 重 建 出 匹 配 点 的 三 维 空 间 坐 标 。 对 位 移
场 数 据 进 行 平 滑 处 理 和 应 变 信 息 的 可 视 化 分 析 ， 从 而 实 现 快 速 、 高 精 度 、 实 时 、 非 接
触 式 的 三 维 应 变 测 量 。
一、 应用范围
DIC 数 字 散 斑 三 维 全 场 变 形 检 测 分 析 系 统 用 于 三 维 变 形 场 测 量 ，成 为 实 验 力 学 领 域
中 一 种 重 要 的 测 试 方 法 ， 其 主 要 应 用 有 ：
在 材 料 力 学 性 能 测 量 方 面 ：DIC 已 成 功 应 用 于 各 种 复 杂 材 料 的 力 学 性 能 测 试 中 。如
火 箭 发 动 剂 固 体 燃 料 、 橡 胶 、 光 纤 、 压 电 薄 膜 、 复 合 材 料 以 及 木 材 、 岩 石 、 土 方 等 天
然 材 料 的 力 学 性 能 的 检 测 中 。 值 得 注 意 的 是 ， DIC 被 广 泛 应 用 于 破 坏 力 学 研 究 中 ， 包
括 裂 纹 尖 端 应 变 场 测 量 、 裂 纹 尖 端 张 开 位 移 测 量 以 及 高 温 下 裂 纹 尖 端 应 变 场 测 量 等 。
在 细 观 力 学 测 量 方 面 ：借 助 于 扫 描 电 子 显 微 镜 (SEM)、扫 描 隧 道 电 子 显 微 镜 (STEM)
以 及 原 子 力 显 微 镜 (AFM)， DIC 被 越 来 越 多 地 应 用 于 细 观 力 学 测 量 。 最 近 ， 数 字 散 斑
相 关 方 法 还 被 应 用 于 物 体 表 面 粗 糙 度 的 测 量 中 。
在 损 伤 与 破 坏 检 测 方 面 ：DIC 被 应 用 于 多 种 复 杂 材 料 ，如 岩 石 、炸 药 材 料 的 破 坏 检
测 中 。 DIC 还 被 应 用 于 一 些 特 殊 器 件 ， 如 陶 瓷 电 容 器 、 电 子 器 件 ， 电 子 封 装 的 无 损 检
测 研 究 中 。
在 生 物 力 学 测 量 方 面 ：DIC 被 应 用 于 测 量 手 术 复 位 后 肱 骨 头 在 内 旋 转 及 前 屈 运 动 下
大 小 结 节 的 相 对 位 移 量 ， 以 及 颈 椎 内 固 定 器 对 人 体 颈 椎 运 动 生 物 力 学 性 能 的 影 响 等 。
典 型 应 用 范 围 ：
应 变 计 算 、 强 度 评 估 、 组 件 尺 寸 测 量 、 非 线 性 变 化 的 检 测
先 进 材 料 （ CFRP、 木 材 、 内 含 PE 的 纤 维 、 金 属 泡 沫 、 橡 胶 等 ）
零 部 件 试 验 （ 测 量 位 移 、 应 变 ）
材 料 试 验 （ 杨 氏 模 量 、 泊 松 比 、 弹 塑 性 的 参 数 性 能 ）
生 物 力 学 （ 骨 骼 、 肌 肉 、 血 管 等 ）
微 观 形 貌 、 应 变 分 析 （ 微 米 级 、 纳 米 级 ）
断 裂 力 学 性 能
有 限 元 分 析 （ FEA） 验 证
三 维 全 场 振 动 分 析
高 速 变 形 测 量
动 态 应 变 测 量 ， 如 疲 劳 试 验
谐 振 、 冲 击 和 噪 声 激 励
蠕 变 和 老 化 过 程 的 特 性 分 析
成 形 极 限 曲 线 FLC 测 定
各 种 各 向 同 性 和 各 向 异 性 材 料 变 形 特 性
二、 功能特色
系统技术先进：国内首个自主研发的数字图像相关法三维变形测量系统；自主知识产权的核心算
法，技术指标达到国外先进水平。
系统应用范围广：可用于机械、材料、力学、建筑、土木等多个学科的科学研究与工程测量中，
适用于大部分材料，实时获得被测物全场三维坐标、位移、应变数据。
系统配置灵活：支持几毫米到几米的测量幅面；支持百万至千万像素相机，支持低速到高速相机，
支持千兆网和 Camera Link 等多种相机接口；支持任意数目相机的同时标定，支持外部图像标
定，。
系统兼容性强：同时兼容单相机二维测量和多相机三维测量；兼容 32 位、64 位系统。
辅助功能强大：具备圆形标志点动态变形测量功能；具备刚体物体运动轨迹姿态测量功能。
扩展接口丰富：具备
万能试验机接口，实时采集
试验机的力、位移等信号；具备杯突实验机接口，
可以测量材料的 FLC 曲线；具备体式显微镜接口，可以实现微小型物体的三维全场变形应变检测；
支持多相机组同步测量，可以同步测量多个区域的变形应变；系统具备多路 A/D 输入、多路 D/A
输出、多路开关量输入和输出，并可灵活进行扩展。
三、应用案例
1. 材料实验
利用 XTDIC 系统测量钢件、铝件在单向及双向拉伸过程中材料的三维全场变形和应变。
实验设备：
1) 万能拉伸试验机
2) XTDIC 三维数字散斑动态应变测量分析系统
3) 钢试件，铝试件
4）车车桥加载变形实验
近年来，利用室内试验设备, 通过车桥的模拟加载进行可靠性试验, 越来越受到各大汽车
和车桥制造厂的重视。本实验将 XTDIC 用于某车桥厂的卡车车桥模拟加载试验的变形测量中，
取得了良好的效果。
5）焊接变形测量
该实验将 XTDIC 系统用于金属薄板焊接时产生的高温变形的测量。实验结果表明：与传统
方法相比，XTDIC 系统可以更全面、更直观、更高效地测量金属薄板焊接过程中的表面三维变
形和应变场，且精度较高，为研究焊接变形规律提供一种有效手段。
6） 疲劳实验
疲劳实验频率：0.2HZ
最大应变：1%个应变
相机采集速速：2HZ
试件材料：钛，直径 10mm
数字散斑.jpg
单反散斑测量.jpg
