UV喷墨打印在试件表面制作散斑场的研究

发布时间：2020-10-16 18:06

　　 数字图像相关方法是现代力学测量技术中极富魅力的非接触性全场测量手段,由于它测量设备简单、测量环境要求低、全场非接触性等性质被广泛的应用于科研及工程领域。在数字图像相关方法中,散斑场作为承载试件变形信息的载体在变形测量中发挥了举足轻重的作用。散斑场质量对于数字图像相关方法的计算精度、计算结果的一致性有着十分重要的影响。本论文首次提出了采用UV喷墨打印的方法在试件表面直接打印优化的数字散斑场,该方法能够完全排除人为主观因素对于散斑场质量的影响,对于推行散斑场标准化有着重要的意义。本论文研究了UV喷墨打印散斑场的制作工艺:首先使用丙烯酸漆对待测试件表面进行预处理,待其干燥后,通过一台国产改造的UV平板打印机实现优化数字散斑场在试件表面的制作。为了测量该UV平板打印机在涂层表面打印的精度,本文搭建了一套二维图像显微测量系统对微米级别打印墨点的面积、圆度、定位精度进行测试,最终测得墨点边缘定位的均方根误差为0.1mm,墨点的平均圆度为0.85。为了确定该UV平板打印机所能复制散斑的最小粒径,本文基于圆形分布散斑场的模拟原理,提出了圆形分布散斑场打印质量的评价方法。其步骤为:(1)选取稀疏的散斑阵列为测试对象(点与点之间避免重叠);(2)使用基于图像边缘与灰度的adtapttresh函数对图像进行二值化处理;(3)使用圆度与面积比(独立散斑理论面积/独立散斑打印面积)两项评价指标对散斑场打印质量进行评价,当两个评价指标值皆大于95%时,即可在打印过程中满足散斑场对于散斑粒径、占空比以及随机度的要求。确定了该改装UV打印机对数字散斑场进行复制转移所需最小粒径为1mm。通过静态噪声实验、小变形场测量实验、四点弯测量实验分别测试静态、小变形、明显变形过程中打印散斑场中噪声误差的分布、应变场测量精度、全场变形的一致性。实验表明该工艺方法制作的数字散斑场与试件表面有很好的粘接性与抗剪切性能。该散斑场相对于传统散斑场有着明显的抗噪声干扰能力,能够高精度、高可靠性的表征全场变形,并且拥有高度的全场一致性。这同时也证明了对于圆形分布散斑场打印质量评价方法的合理性。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP334.8;O348
【部分图文】：

数字图像相关原理示意图

UV平板打印机

图 2.2 0 级与 5 级附着力在拉伸试验中的体现：(a)图案与试件的附着力为 0 级；(b)图案与试件的附着力为 5 级综上所述，UV 平板打印机直接在金属表面打印的散斑场不能够满足实验的要求获得粘接性可靠的散斑场，需要使用丙烯酸底漆对金属表面进行处理，然后在涂层
【参考文献】

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本文编号：2843589