数字图像法测量刚体面内微转及其转动中心精准定位

本文主要探讨了基于数字图像相关技术在刚体面内微小转动测量及其转动中心定位中的应用。在实验力学领域，精确测量微小转动角度对于许多科学实验和工程应用至关重要，尤其是在航空、机械设计和材料科学等领域。刚体面内微小转动是指物体在某一平面上的微小旋转，这可能由于振动、变形或内部应力引起的，对其进行准确测量有助于理解和控制这些现象。 作者首先从理论上分析了刚体面内转动角与其对应平面内的位移分量之间的数学关联，这是数字图像相关方法(DICM)的基础。DICM是一种非接触式、无损的测量技术，通过比较连续图像中的像素变化来计算物体的形变或位移，进而推算出转动角度。他们利用计算机仿真散斑图进行数值模拟，这种方法能够创建复杂的光学场景并模拟实际物理过程，结果显示，使用数字图像相关法测量的转动角度和转动中心位置的误差均保持在2%以内，这证明了该方法在理论上的可行性和高精度。 接着，作者将数字图像相关法应用于实际实验中，对未知刚体的微小转动进行了测量，并与传统的几何光学实验方法进行对比。尽管存在一定的误差，两者结果的差异仅为3.1%，这表明数字图像相关法在实际操作中也展现出良好的一致性。实验结果强有力地证实了数字图像相关技术作为定量测量刚体面内微小转动的有效手段。 总结来说，本文通过对数字图像相关方法在刚体面内微小转动测量中的深入研究，不仅提供了理论支持，还展示了其在实际应用中的实用价值。这项工作不仅拓展了实验力学测量的技术手段，也为相关领域的科研人员提供了一种有效且精确的工具，对于提升测量精度和工作效率具有重要意义。