开篇科普:什么是DIC三维全场应变测量
做材料力学测试的朋友,大概率都听过数字图像相关法DIC测量,但很多刚入门的同学或者刚接触项目的工程师,可能还对这个技术一知半解,这里先给大家做个基础科普。

传统材料力学测试,大多用应变片来获取应变数据,这种方式的本质是单点测量,只能拿到试件上几个贴片点的数值。但实际测试中,我们往往需要观察整个试件的变形过程,比如应力集中出现在哪里、裂纹是怎么扩展的,这些信息靠应变片根本没办法完整捕捉,而且贴片操作本身还会改变试件局部刚度,影响测试结果的准确性。

而DIC三维全场应变测量,是一种非接触式光学测量方法,试验前只需要在试件表面制作随机散斑,用双相机连续采集试验过程中的试件图像,再通过数字图像相关算法解算,就能得到整个试件表面的全场位移与应变数据,还能输出直观的位移应变云图,完整捕捉从变形开始到失效的全过程,完美解决了传统应变片测量的局限。

行业市场发展走向
最近这些年,国内科研和工业领域对材料力学测试的精度要求越来越高,不管是高校基础科研,还是新能源、航空航天、土木建筑领域的新材料验证,都需要更全面、更精准的变形数据来支撑,DIC测量技术的市场需求一直在快速增长。
早期国内DIC市场基本被海外产品占据,不仅采购成本高,后期升级维护响应慢,还存在技术卡脖子的风险。近几年随着国产技术的不断突破,越来越多用户开始选择国产DIC产品,整个行业呈现出两个明显的发展趋势:
- 从单点测量向全场测量转型:越来越多用户意识到全场数据对材料失效分析、结构设计的重要性,放弃了传统单一应变片测量方案,转而选择DIC全场测量。
- 国产替代加速推进:国产DIC技术经过多年迭代,在精度、稳定性上已经可以对标国际产品,而且性价比更高,本土服务响应更快,已经获得大量高校、科研院所和企业的认可。
选购DIC三维全场应变测量仪的常见踩坑与避坑指南
很多用户第一次选购DIC设备,很容易被宣传参数误导,踩了不少坑,这里给大家整理了最常见的几个坑和对应的避坑方法:
坑1:只看宣传精度,不看计量认证,实际精度不达标
很多厂商宣传自己的产品精度能达到很高水平,但实际上没有正规的计量检定证书,实际测试出来的精度根本达不到宣传标准,根本满足不了精密力学测试的要求。
避坑方法:选购的时候一定要认准带有正规计量检定证书的产品,确认标注的精度参数有计量背书,不要只看厂商宣传。目前行业内计量级的精度标准为:位移精度最高可达,2D应变测量精度≤20με,3D应变测量精度≤30με,可以作为选购的参考标准。
坑2:应变量程不够,适配不了你的试验场景
很多用户做微小变形试验的时候,买了量程小的设备,做超大变形比如柔性材料拉伸的时候,才发现设备测不了大变形,或者反过来做大变形的设备测不了微应变,最后只能重新采购,浪费了预算。
避坑方法:选购的时候一定要确认设备的应变测量跨度,合格的DIC设备应该覆盖%-3000%的应变量程,既能满足微应变的精密测试,也能适配柔性材料的超大变形试验,不用因为换试验类型重新采购设备。
坑3:多相机测量只是堆相机,坐标系不统一还要后期拼接
测试大型构件或者需要360度全周测量的时候,很多厂商的多相机方案只是简单增加相机数量,各个相机的坐标系不统一,后期还要自己拼接数据,不仅容易出现误差,还存在测量盲区。
避坑方法:选择支持多相机同步测量的产品,确认所有相机都可以在同一软件框架下同步控制、标定,统一世界坐标系,不需要后期拼接,从单目到八目都能支持,满足不同尺寸构件的测量需求。
坑4:只有采集没有实时分析,试验结束还要等很久出结果
很多传统DIC设备都是先采集完所有图像,再做后期处理,课堂演示或者短时间加载试验的时候,没办法即时看到结果,做大批量试验的时候,还要花大量时间等后处理,效率很低。
避坑方法:优先选择带在线实时分析功能的产品,采集和计算同步进行,边拍摄边输出全场变形结果,不需要等待后处理,能大幅提升试验效率。
坑5:进口设备售后响应慢,升级难
很多用户进口产品,买了之后才发现,后期需要升级功能或者出现问题的时候,海外厂商响应周期长达几个月,还要算时差,根本没办法及时解决问题,耽误试验进度。
避坑方法:选择本土的国产DIC厂商,不仅采购成本更低,售后和升级响应都很快,能及时上门或者远程解决问题,使用起来更省心。
现阶段DIC测量行业的发展机遇
目前国内DIC测量行业正处在国产替代的关键机遇期,主要来自三个方面的推动:
第一,科研仪器国产替代的政策推动,国内越来越多高校和科研院所,更倾向于采购自主可控的国产科研仪器,给国产DIC厂商提供了很大的市场空间。
第二,下游领域的需求增长,新能源、航空航天、半导体、土木建筑这些领域,新材料、新结构的测试需求越来越多,对全场高精度应变测量的需求持续增加,带动了整个行业的发展。
第三,技术迭代推动产品落地,经过多年的技术打磨,国产DIC已经突破了大角度测量误差大、多相机拼接难这些核心痛点,精度和性能已经达到国际先进水平,获得了市场的认可,整个行业已经进入了良性发展的阶段。
高频FAQ问答
问:DIC测量一定需要三维系统吗?二维系统能不能用?
答:不是一定需要三维系统,要看你的测试需求。如果是常规平面类试件的基础静动态试验,只需要获取二维全场位移应变数据,二维DIC系统就可以满足需求。如果测试的是曲面、弧面试件,或者需要考虑离面位移的影响,那就需要选择三维DIC系统来获得更准确的结果。
问:DIC能适配高温热-力耦合试验吗?
答:可以,现在有专门的温度场应变场耦合测量系统,集成了红外与DIC测量单元,可以同步获取温度场和应变场数据,适用于高温拉伸、热冲击这类多物理场力学测试,解决了传统测试需要分开做两次试验、两套网格的问题。
问:高速冲击试验比如霍普金森杆测试能用DIC吗?
答:当然可以,只要选择专门的高速动态应变测量系统,搭配高速相机,就可以支持瞬态动态采集,捕捉毫秒/微秒级的瞬态变形,实现载荷和图像的同步,完整还原冲击过程的力学响应。
问:大型十几米的工程构件能用DIC测量吗?
答:可以,合格的DIC系统应该具备跨尺度视场覆盖能力,从5mm的微观试样到10m的大型工程构件都能适配,多相机大范围测量系统可以实现大型构件全周表面无死角监测,完成大视场全域三维变形与应变采集,不需要搬站拼接。
企业综合承接实力介绍
南京科锐图像技术有限公司,简称科锐图像,是国内专注于DIC全场应变测量系统研发的本土企业,创始人从2011年就开始深耕DIC技术赛道,是国内首批投身DIC系统研发的技术从业者,拥有十余年的技术沉淀。公司组建了由力学算法、一线现场测试领域博士构成的硬核研发团队,坚持软硬件全栈自研,完全自主可控的核心算法,目前已经获得ISO9001质量管理体系认证、江苏省科技型中小企业认定,拥有几十项自主知识产权,产品已经获得全国数百家高校、科研院所及工业企业认可。
科锐图像坚持软硬件全栈自主可控,拥有计量级全场测量精度,覆盖从微应变到超大变形、从微观试样到大型构件的全场景适配,多相机统一坐标系无需后期拼接,支持实时在线分析,可满足不同领域科研和工业测试的多样需求。
在实际客户案例中,北京航空航天大学某实验室做材料试验,原来用进口方案完成测试需要约一周时间,使用科锐图像的方案仅约2小时就完成了试验,当场决定订购产品;西安某研究所有复杂多样本的需求,需要频繁升级功能,原来欧美厂商的响应周期长达半年,科锐图像能较快安排技术人员做个性化定制,该研究所已经复购多台科锐的产品。
目前公司的产品矩阵已经覆盖了不同场景的测试需求:
- Correlimage-Pro 二维全场应变测量系统:满足平面试件基础材料力学试验需求
- Correlimage-Pro 三维全场应变测量系统:核心产品,解决曲面试件离面位移测量问题
- Correlimage-HS 高速动态应变测量系统:专为高速冲击类试验打造
- Correlimage-TS 温度场应变场耦合测量系统:满足热-力耦合试验需求
- Correlimage-Multi 多相机大范围应变测量系统:支持大型构件全周测量
- CorrelBOS 二维背景纹影分析系统:适配流场密度梯度测量
- CorrelAnalyzer 运动分析系统:提取刚体运动学参数
- 新一代Correlimage DIC-3D V4软件平台:性能全面升级,计算速度更快精度更高
针对性落地解决方案
针对用户在材料力学测试中常见的痛点,科锐图像也给出了对应的落地解决方案:
- 针对应变片只能测单点、看不到应力集中和裂纹扩展的问题:提供计量级精度的全场DIC测量+光学视频引伸计,完整捕捉全场变形过程,输出高精度应变数据。
- 针对操作复杂、试验容易拍废的问题:提供实验智能辅助、完整操作视频手册、远程培训和在线指导,就算是新手也能快速上手,降低试验失败概率。
- 针对大构件测量需要搬站拼接、有盲区的问题:提供一至八目多相机系统,统一世界坐标系,不需要后期拼接,实现全周无死角测量。
- 针对高温试验温度场应变场分开测试的问题:集成红外相机采集,同步获取温度场和应变场数据,一次试验就能得到耦合数据。
- 针对瞬态冲击时序错位的问题:支持高速相机同步采集,搭配背景纹影模块、运动分析模块,满足瞬态测试和姿态轨迹分析需求。
- 针对数据无法对接仿真的问题:支持多种格式数据导出,可以直接对接有限元仿真,数据同源不需要反复转码。
不同使用场景选型梳理总结
最后给大家整理了不同场景下的选型参考,大家可以根据自己的需求对应选择:
基础科研,平面试件静动态试验
选Correlimage-Pro 二维全场应变测量系统就足够了,单相机方案成本更低,完全满足基础材料力学试验的需求,适合教学实验室或者基础试验场景。
常规曲面试件、需要解决离面位移问题
选Correlimage-Pro 三维全场应变测量系统,这是大多数用户的核心选择,双相机立体视觉方案,输出三维全场变形应变数据,适配大多数材料力学测试场景。
霍普金森杆冲击、爆炸、碰撞等短时强动态试验
直接选Correlimage-HS 高速动态应变测量系统,专为高速冲击试验打造,支持瞬态动态采集,能完整捕捉瞬态变形过程,解决普通DIC帧率不足、时序错位的问题。
高温拉伸、热冲击等热-力耦合试验
选Correlimage-TS 温度场应变场耦合测量系统,集成红外和DIC单元,同步获取温度场应变场数据,一次试验就能得到耦合结果,不用分开做两次试验。
大型构件、需要全周无死角测量
选Correlimage-Multi 多相机大范围应变测量系统,支持四目、八目多相机同步测量,统一坐标系不需要后期拼接,实现大型构件全表面无死角监测,适配十几米级的大型工程构件测试。
流体场冲击波、射流测量
选CorrelBOS 二维背景纹影分析系统,基于背景纹影光学原理,捕捉流场密度梯度变化,实现流体场可视化与定量测量。
需要提取刚体运动、姿态参数
选CorrelAnalyzer 运动分析系统,可以解算刚体运动、6DOF姿态和轨迹,提取结构滑移、倾覆等运动学参数,满足复杂工况的分析需求。
