光學(xué)測(cè)量是用于分析不同材料性質(zhì)以及產(chǎn)品自身的很有意思的工具。它們?cè)谙鹉z工業(yè)中發(fā)揮非常重要的作用，在產(chǎn)品測(cè)試中頻繁使用。 J．Degrieck在《實(shí)驗(yàn)技巧》中提出了一種相對(duì)簡(jiǎn)單的記錄位移歷史的光學(xué)技術(shù)。光學(xué)技術(shù)測(cè)定驅(qū)動(dòng)力的演變。這是基于兩個(gè)光柵的相對(duì)位移。在測(cè)量速度高達(dá)200m/s的情況下也能使用這種方法。而T.H.Tsai則在《測(cè)量科學(xué)與技術(shù)》雜志中發(fā)表論文，建議采用基于三角法技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。分析儀器由兩臺(tái)CCD（電荷耦合組件）相機(jī)和一個(gè)線性激光器組成。這套系統(tǒng)能夠測(cè)量與相近外形連用的空間物體的外形。 橡膠工業(yè)上一個(gè)有趣的問(wèn)題就是測(cè)量在高溫、高壓和高的濕度條件影響下的待測(cè)物體的表面變形。非接觸式的測(cè)量使用兩臺(tái)CCD相機(jī)來(lái)測(cè)定物體在變形前后的成像。有人建議將光學(xué)技術(shù)與電子干涉測(cè)量法結(jié)合起來(lái)。 也有研究并比較了動(dòng)態(tài)區(qū)域中輪胎側(cè)壁變形的結(jié)果。用表面光度儀測(cè)定局部變形。第二種方法是采用使用兩臺(tái)CCD相機(jī)的商業(yè)化系統(tǒng)，測(cè)定動(dòng)態(tài)區(qū)域中輪胎側(cè)壁的變形情況。測(cè)量的結(jié)果是全彩色的圖像，能與有限元的結(jié)果相比較。還有人提出了在動(dòng)態(tài)區(qū)域工作的系統(tǒng)的獨(dú)有特色，對(duì)數(shù)據(jù)和測(cè)試條件進(jìn)行評(píng)估。 在本文中，我們介紹一種非接觸式的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一臺(tái)CCD相機(jī)，用于記錄被測(cè)變形物體所引起的激光波前的扭曲。我們還提出在橡膠工業(yè)中使用這一系統(tǒng)的可能性。 實(shí)驗(yàn)與討論 測(cè)量裝置由激光器、CCD相機(jī)、計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)軟件組成。提出的系統(tǒng)通過(guò)激光器的線性模塊來(lái)測(cè)定外形的變化和輪胎的寬度。線性激光的形狀復(fù)制物體的外形。激光軌跡的長(zhǎng)度等于物體的寬度。圖1表示利用線性激光法進(jìn)行的基本測(cè)量。線性激光的軌跡正入射到被測(cè)物體上，直接按激光軌跡將CCD相機(jī)聚焦。物體變形的測(cè)量基于對(duì)激光前波形狀變化的檢測(cè)。 測(cè)量之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正是必要的。相機(jī)必須要垂直與被測(cè)量的物體。按這種方法，它決定物體的寬度和厚度。這一系統(tǒng)提供對(duì)測(cè)試物體進(jìn)行三種可能的校正。依靠激光線來(lái)測(cè)量位移取代了基線校正，位移是由連接兩個(gè)端點(diǎn)而產(chǎn)生。 首先，我們?cè)陟o態(tài)區(qū)域測(cè)試裝置的精確性。并用當(dāng)前方法測(cè)量得到的值，與由手工測(cè)量得到的值對(duì)照，測(cè)量裝置的精確度是0.01mm。同時(shí)還測(cè)試測(cè)量的可重復(fù)能力。測(cè)試物體為玻璃纖維層壓板。將裝置完全拆解后再進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的精確值是170.13±0.03mm。在被測(cè)樣品給定設(shè)置的情況下測(cè)量十次的裝置重復(fù)能力。這種情況下得到的精確度與前面的類似，結(jié)果等于170.10±0.02mm。 圖1：采用線性激光器的實(shí)驗(yàn)安排對(duì)裝置的精確度有了初步的了解以后，接下來(lái)介紹這種方法在靜態(tài)測(cè)量中的應(yīng)用。當(dāng)前提出的這一方法最簡(jiǎn)單的應(yīng)用是對(duì)輪胎的尺寸進(jìn)行非接觸式的估算。用激光水平儀將測(cè)試輪胎固定在支架上，安裝相機(jī)和線性激光器，并校正整套儀器后，我們得到數(shù)碼形式的輪胎電子照片，軟件能進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量（見(jiàn)圖2和3）。 圖2：輪胎靜態(tài)負(fù)載的液壓工具 圖3：進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量的Hasbach臺(tái)圖5表示了如圖4所示真胎的電子圖像。用同樣的方法有可能測(cè)試胎面的磨損情況。于是我們可測(cè)試輪胎的靜態(tài)性能。使用圖2所示的液壓臺(tái)進(jìn)行測(cè)量。在靠近輪胎接觸面的地方照射輪胎。圖6表示輪胎在施加靜態(tài)負(fù)載后的變形情況。 圖4：LLT照射的輪胎圖像 圖5：表示了如圖4所示真胎的電子圖像圖5、如圖4所示輪胎的電子照片下一步我們測(cè)試輪胎以100km/h的速度急停后的松弛。測(cè)量在圖3所示的試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)。然后，我們開(kāi)始對(duì)輪胎進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。首先，測(cè)試在100km/h的恒定速度下輪胎尺寸平衡狀態(tài)的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎在轉(zhuǎn)動(dòng)將近10分鐘后達(dá)到平衡尺寸。穩(wěn)態(tài)條件不同速度情況下胎踏面的變形情況示于圖7。實(shí)驗(yàn)根據(jù)圖3裝置實(shí)現(xiàn)。以接觸面和試驗(yàn)機(jī)為背景，照亮輪胎。 圖6：施加靜態(tài)負(fù)載后輪胎的變形情況 圖7：不同速度下胎踏面的變化情況結(jié)論：目前提出的方法給出了用激光軌跡測(cè)量輪胎側(cè)壁以及確定位置下輪胎踏面尺寸平均值的可能性。裝置具有非常好的靈敏度，可靠度±0.03mm。在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)測(cè)量是可能的。得到的所有結(jié)果都是數(shù)字化的，并為在有限元分析中的使用做好了準(zhǔn)備。與商業(yè)化的系統(tǒng)Aramis相比，不必將模具放在測(cè)試樣品的表面上。另一方面，我們的系統(tǒng)有一個(gè)缺點(diǎn)，就是在準(zhǔn)平衡條件下對(duì)位移的平均值進(jìn)行局部測(cè)量（由激光軌跡的位置而定）。這一方法快速，低價(jià)，而且易匹配，具有很好的可重復(fù)性。 原載國(guó)際橡膠商情