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随着科学技术的发展,数码相机在测量工作中的应用已越来越广泛。由于数码相机感光像元的整齐排列,在一定条件下会产生莫尔效应,利用莫尔条纹可以精密测量位移量和倾斜量。本文主要研究利用数码相机的莫尔效应原理对二维平面进行变形监测。 本文对已有的莫尔条纹宽度和倾角的计算公式进行了详细的分析和推导,分析了各类莫尔条纹形成的原因,通过莫尔条纹宽度和斜率公式推导出莫尔条纹宽度和斜率变化与试件栅位移和倾斜变化的关系,进而应用于二维平面内的变形监测。 在利用数码相机莫尔效应进行位移测量时,超过一个栅距的整周期位移量很难确定,本文在研究过程中发现等距圆环光栅莫尔条纹变化规律,并应用于位移测量中,从而解决了难以测定莫尔条纹移动整周期的问题;在倾斜角测量中本文通过组合式光栅利用比值法对倾斜角变化量进行量测,达到进一步消除系统误差和提高测量精度的目的;另外分析了各类型莫尔条纹与其对应的试件栅在位移和倾斜变化中的方向变化规律,并应用于实际测量工作中。 利用Matlab对莫尔条纹图像进行编程处理,解决了图像的滤波、灰度、二值、细化、拟合等关键问题,获得莫尔条纹宽度和移动量等参数,进而求得试件栅的位移和倾斜变化量。 结合上述理论研究的结果,进行了如下实验研究:(1)通过模拟实验对之前理论和变化规律进行了验证和分析;(2)通过实验确定了莫尔条纹测量流程,解决了如何获得清晰可见的莫尔条纹及如何确定相机与试件栅姿态等关键问题;(3)设计了各类型组合式试件栅和测量方式对实际变形量进行量测和精度分析。