2D/3D DIC非接觸式應變量測系統
DIC
Digital Image Correlation
｜數位影像關聯（DIC）技術：全面解鎖材料與結構的動態行為
在當代科技與工程領域，對材料和結構的動態行為進行精確、全面的分析至關重要。數位影像關聯（Digital Image Correlation，簡稱 DIC）技術，作為一種先進的非接觸式光學量測方法，正逐漸成為實驗力學、材料科學與結構分析的核心工具。它不僅能夠高精度地捕捉物體的微小變形與位移，更能提供全面的應變場數據，為各類研究與工業應用提供強而有力的洞察。
DIC 技術的核心價值在於其獨特的非接觸式、非破壞性測量優勢，能夠在不干擾被測物體的前提下，精確分析其在靜態或動態條件下的表現。這項技術的出現，徹底改變了傳統點式測量的局限，為研究人員和工程師提供了一個能夠觀察與量化「全場」應變變化的視窗，從而更深入地理解材料的機械特性與結構的完整性。
｜DIC 的核心原理與運作流程
DIC 技術的運作原理相當直觀且有效，其核心在於透過影像分析來追蹤物體的微小變化。整個流程可分為以下四個關鍵步驟：
- 表面準備 (Surface Preparation)：
首先，研究人員會在待測物體表面塗覆一層隨機散斑圖案 (random speckle pattern)。這些散斑就像是物體表面的獨特「指紋」，為後續的影像追蹤提供了無可取代的參考點。
- 影像捕捉 (Image Capture)：
接著，使用一台或多台高解析度相機，在物體變形前及變形過程中，持續捕捉一系列連續影像。對於需要進行 3D 量測的應用，通常會使用兩台相機以確保立體維度的精確追蹤。這些影像詳細記錄了散斑圖案在不同時間點或負載條件下的位置變化。
- 影像分析 (Correlation Analysis)：
這是 DIC 技術的「大腦」。專用軟體會比較這些連續影像，精準追蹤每一個散斑點或散斑區塊的移動。透過比對前後影像中散斑位置的差異，軟體便能計算出物體的位移 (Displacement) 與形變 (Deformation)。
- 數據計算與解釋 (Data Interpretation)：
最後，系統將這些位移數據轉換成詳細的位移圖 (displacement maps) 與應變場圖 (strain fields)。這些可視化數據不僅能直觀地展示物體的變形模式，更能用於評估材料的行為與結構的穩定性，例如計算應力應變曲線、泊松比等關鍵參數。
｜強大的設備能力與專業軟體支援
要實現 DIC 技術的高精度量測，專業的設備配置與軟體支援缺一不可。完整的 DIC 系統通常包含以下幾項核心組成：
設備配置與量測能力
相機系統：DIC 系統通常使用兩台高解析度相機，能夠進行 2D 與 3D 的動態與靜態事件量測。
非接觸式量測：這項技術能夠在不接觸物體的情況下進行量測，特別適合應用於高溫、易碎或不允許物理接觸的環境。
廣泛的量測範圍：系統能夠量測的參數包括形變 (Deformation)、位移 (Displacement)、應變 (Strain)，甚至是振動幅度 (Vibration amplitude)。
優異的精度：DIC 系統的應變精度範圍可達 0.02% 至 2000%，足以應對從微觀到巨觀的各種量測需求。
即時追蹤 (Live Tracking)：部分系統具備即時追蹤功能，能夠在測試進行中同步監控物體的動態行為。
專業軟體工具
TEMA Pro：這是一款專為高階運動分析設計的領先軟體套件。其特點在於高精度、模組化結構、快速計算以及直觀的使用者介面。TEMA Pro 廣泛應用於多種運動分析，從智慧型手機的跌落測試到優化汽車與航空工業的流程，展現了其卓越的分析能力。
智能自動追蹤器 (Auto Speckles Tracking)：此功能能夠在影像序列中自動搜尋並追蹤特定物體，如氣泡、液滴或火花，以精準量測其速度和軌跡。這在流體力學、碎裂分析等領域具有重要應用。
豐富的數據導出與分析
DIC 系統不僅能提供原始量測數據，還能生成多樣化的報告與視覺化內容，幫助用戶全面理解測試結果：
視覺化報告：可導出全場應變和位移的 2D 和 3D 視覺化影片報告，讓複雜的變形模式一目了然。
材料特性數據：透過拉伸測量腳本，系統能夠自動提取多種材料機械性能參數，包括彈性曲線、泊松比、屈服強度、楊氏模量、應變硬化指數、塑性應變比等，為材料研究提供關鍵數據。
模態分析數據：在模態測試中，系統可生成 FFT 圖 (振幅對頻率) 與 模態形狀 (Mode shapes)，幫助分析結構的振動特性。
｜DIC 技術的廣泛應用領域
憑藉其獨特的技術優勢，DIC 技術已在眾多領域實現了廣泛而深入的應用，涵蓋了從基礎科研到高階工業測試的各個環節。
材料與結構分析：DIC 適用於各種材料的變形測量，例如聚碳酸酯的疲勞測試或合金材料的超高速變形分析。它也能用於監測裂紋擴展、進行剪切測試以及體積分析。
工程領域：在實驗力學、材料科學與結構分析中，DIC 提供了強大的工具來研究材料在不同條件下的行為，從而提升產品設計與結構安全。
特定產業應用：DIC 在航空航天、汽車製造、土木工程以及材料測試等產業中發揮著關鍵作用。例如，在汽車工業中，它可以透過追蹤軌跡來優化生產流程；在土木工程中，則可用於評估建築材料的性能。
運動與物件追蹤：TEMA Pro 軟體在運動分析領域的應用，展現了 DIC 技術的靈活性。它可以用於改善運動員表現，或在電子產品研發中進行智慧型手機的跌落測試。同時，智能自動追蹤器可用於追蹤氣泡與液滴等微小物件，為流體力學研究提供幫助。
▲數位影像關聯（DIC）技術與 TEMA Pro 軟體應用
數位影像關聯（DIC）技術不僅是一種量測工具，更是一種提供全面、精準、非破壞性數據的解決方案。
它能夠深度揭示物體的動態行為，為科學研究與工程創新提供可靠的數據支持。
無論是基礎材料研究，還是複雜的產品測試，DIC 系統都能成為不可或缺的得力助手!
進一步需求，聯繫 Dr. Leo Wu
