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ARAMIS光学测量系统

设备标定教程

运用本系统进行光学测量是基于疲劳试验基础上开展的，设备操作内容包括“标定、散斑制作和光学应变测量”等部分。本教程主要介绍光学应变设备的标定方法，其它内容可参阅相关部分的介绍。

如图所示设备为浙江树人大学结构工程实验室购置的德国GOM公司基于数字图像处理技术的三维光学测量ARAMIS系统，主要部件有：三角架、数据线、ARAMIS测量头、LED照明装置、4M CCD、ARAMIS 3D软件、控制器、图形工作站等。

注：在每次变化测量距离的测试试验之前，均需进行系统标定。标定主要分为如下操作步骤。

一、启动设备

接通电源，首先开启dell电脑，注意电脑中设好“禁用本地连接”。再启动控制器的Power，见图2，待绿灯Status亮后，启动ARAMIS软件程序。

二、选择标定板

系统配有三种标定板，2种板式(CP20 90x72、CP20 250×200)和1种十字形(CC20 500x400)。本例根据试样的摄录尺寸，选定CP20 90x72标定板，见图3。

三、在系统中设定测量距离

鉴于拍照三角架将安置在疲劳试验机西侧靠近底座位置，面向试件的左镜头距离试件中线570mm，右镜头560mm。故将标定板放置在距离相机大约相同距离的前方。双击打开ARAMIS文件，选新建项目，确定存储位置，如桌面，写文件名，后面选默认后进入。点击拍照键，启动摄像头，界面显示两相机的欲拍照对象，现为标定板，见图4。根据型号ARAMIS 4M 50mm镜头和标定板型号，从帮助→操作手册中查到2.4节对应型号表格，取测试距离645mm档的相应配置，见图5。

四、相机位置调节

先将两个光源打向标定板，对称放置(以消除反光)，注意给相机留出调整位置。移动标定板使红色激光定位点(简称红点)大约指向标定板中心。看电脑界面，调整相机位置，使得两个画面的标定板中心、十字中心和红点相重合：调节前先逆时针松一圈大手柄，拉出、往回转，后松小手柄，这时挪动相机，使十字中心与红点基本对上，初步拧紧小手柄、大手柄固定住相机，调相机后面的微调螺旋，使十字中心与红点重合。再顺时针完全拧紧小手柄、大手柄。

五、调整相机焦距

先将右镜头的光圈调至最大(最亮)。取专用内六角螺丝刀(蓝色)松开相机调焦螺旋(注意要将螺丝刀垂直放正)，转动焦距环，看着电脑界面的画面，如果越来越糊，说明方向转反了，再往回拧。接近清晰后，在界面上是清晰的红色点子，这时在界面左侧对话框把曝光强度减小，使红点消失。转动焦距环使画面标定板上的字体最为清晰。用专用蓝色螺丝刀锁紧调焦螺旋。再在左镜头同样进行螺丝刀松开、调焦距、锁紧步骤。

六、消除反光现象

找一块金属板，可利用标定板后面的金属片，即将标定板反过来摆放，这时界面画面为红色，说明反光严重。遮住A光源，分别转动两个镜头前面的滤光片(偏正片)，使金属部分最暗为止。再遮住B光源，转动A镜头前面的滤光片，使金属部分最暗。摆回标定板。此步骤是为了保证散斑不反光。

七、选择光圈值

根据所需景深(垂直于镜头方向的变形)选择光圈值。通过帮助栏打开配置表格(前述图5)，选择61mm景深，对应的光圈值为8，见图6。

八、调整光圈

在界面左画面点击右键，选择图片显示→假彩色模式(false color)。将右镜头的光圈由原来的最大调至8。这时画面图像发暗，在电脑界面左侧将曝光强度稍微调大一点，使得颜色分布明显，基本是紫蓝相间。再将左镜头光圈也调至接近8，使得左相机颜色与右镜头差别不大。

九、软件标定

在project mode界面上方直接点击标定板图标(calibration)，出现三个选择，点击标定板CP20 90，后面默认，进入标定界面。这时观察画面，不允许出现过曝光情况(出现红色点)，这时调界面左侧的曝光强度，也不能过暗。根据室内光线情况调到合适。按照界面左上方的提示位置摆放标定板，点击左下方的快照键，分别拍照标准距离(初始位置)0位置、靠近测量头(将标定板前拉约2cm)、远离测量头(将标定板回到初始位置后后退约2cm)，回到初始位置(激光点、十字中心、标定板中点码三点合一时)，再拍照上倾角40°(标定板往后仰)、180°(标定板上下颠倒)上倾角40°、180°对准左相机、270°对准左相机、0°对准左相机、90°对准左相机、90°对准右相机、180°对准右相机、270°对准右相机、0°对准右相机。

每张照片上可看到17个标有数字的编码点(见图7上部)，说明软件已经识别。点击“计算”软件开始计算。计算完成后出现结果栏，见图8，可看到本次标定偏差0.014像素，要求小于0.3像素；比例偏差为0.002mm，是指测量距离精度；得到的实际测量范围为160(宽)×115(高)×95(景深)。点击“确认”完成软件标定。

注：“制作散斑和光学应变测量”操作方法待续

END

树人城建新工科 云教学促进中心

编辑排版：TUBOSS

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