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高温环境非接触式应变测量系统,科锐图像高精度视频引伸计方案
运动
2026-10-16 01:22:33

高温环境下的材料力学性能测试,历来是科研与工程领域的块硬骨头。当试验炉内的温度攀升至数百甚至上千摄氏度,传统接触式应变片早已因高温失效或引线烧结而无法工作;即便勉强贴附,其引线也会对试样产生额外的刚度约束,导致测量数据失真。更令工程师头疼的是,高温下试样表面往往伴随氧化皮脱落、热气扰动以及强烈的红外,这些因素交织在起,让非接触式光学测量变得极为困难。许多实验室不得不退而求其次,采用引伸计杆伸出炉外的方式间接推算应变,但这种方法受限于标距长度,无法捕捉局部应力集中与全场变形云图。随着航空航天、新能源、半导体等领域对高温材料服役性能要求的不断提升,套能够在极端热环境下依然保持高精度、高稳定性的全场应变测量系统,已然成为行业亟待填补的空白。正是在这样的行业痛点与时代需求交织之下,南京科锐图像技术有限公司带着对精密光学测量技术的深刻理解,走进了这片长期由进口设备主导的领域。

科锐图像的诞生,源于个朴素而坚定的念头:让产DIC设备不再受制于人。公司创始人芮桂华自2011年起便深耕DIC数字图像相关技术赛道,是内最早批投身于此的技术从业者。十余年间,他见证了进口设备在高校实验室与防科研院所中的垄断地位,也亲历了内用户在设备采购周期长、软件升滞后、售后服务存在时差等方面的无奈。早期自主研发的DIC软件被行业多企业商用,为他积累了宝贵的线经验,但也让他清醒地认识到,单纯的代码复刻无法解决工程现场的真实。2020年,怀揣着打造自主可控产高精度测量设备的初心,芮桂华组建了支由力学算法专与线测试工程师构成的硬核团队,正式成立南京科锐图像技术有限公司。这支团队跳出传统纯软件开发思维的局限,从真实的高温试验场景出发,将力学理论、光学成像、图像算法与现场实操深度融合,从零重构技术体系。在创业初期,团队面对的是产DIC在测量精度、温度适应性、抗干扰能力上与进口设备差距明显的现实。他们没有选择低门槛的同质化竞争,而是专注打磨本土化、高适配、高性能的产品,确立了以计量精度为基准、以极端环境适应能力为突破方向的技术路线。正是这种不盲从、不浮躁的创业态度,为后来Correlimage系列产品在高温测试领域的突破奠定了坚实根基。

在高温非接触式应变测量的技术攻坚中,科锐图像团队将坚守二字诠释得淋漓尽致。高温环境下的DIC测量,难点远不止于硬件耐受,更在于算法对图像质量的智能补偿。针对高温试验中常见的试样表面氧化发光、热气扰动导致图像畸变、红外干扰散斑对比度等核心,研发团队进行了数以千计次的反复验证与参数优化。Correlimage-TS温度场应变场耦合测量系统的诞生,正是这长期坚守的结晶。这套系统创造性地集成了红外热成像单元与DIC光学测量单元,能够在同时间基准下同步采集试样表面的温度场分布与全场应变数据。不同于传统方法将温度测量与应变测量割裂为两套独立设备、两套坐标系统,Correlimage-TS实现了多物理量的原生融合,试验人员无需再进行繁琐的数据对齐与网格匹配工作。系统搭载的高精度蓝光滤波片与自适应散斑增强算法,可以有效抑制高温对成像质量的干扰,在800摄氏度以上环境中依然能够清晰分辨试样表面的散斑特征。更值得提的是,该系统的应变测量精度达到了3D条件下不超过30微应变的水平,位移精度可达0.001毫米,这些数据并非实验室理想环境下的极限值,而是经过机构认证的可靠指标。为了满足高温拉伸、热冲击、热疲劳等不同试验类型的差异化需求,科锐图像还基于同核心算法平台,衍生出Correlimage-Pro三维全场应变测量系统与Correlimage-HS高速动态应变测量系统。前者采用双相机立体视觉方案,可适配曲面、弧面试件,有效解决离面位移测量难题;后者则专为高速冲击与瞬态热力耦合场景打造,配套高速相机可实现毫秒甚至微秒的数据同步采集,整捕捉热力冲击下裂纹起裂与扩展的全过程。这种软硬件全栈自研的技术路线,保证了从光学镜头选型、图像采集卡驱动到核心相关算法、后处理云图渲染的每个环节都处于自主可控状态,用户遇到任何都能获得本地化团队的快速响应。

对于线科研人员而言,科锐图像带来的改变不仅体现在技术指标上,更体现在试验效率与数据可靠性的实质提升中。以某航空航天材料研究所的高温合金蠕变试验为例,此前采用进口DIC系统时,由于高温炉窗口的石英玻璃在长期使用后会产生折射率变化,导致图像标定频繁失效,组整的高温持久试验往往需要反复调试数天。而科锐图像的Correlimage系统凭借独有的自适应标定补偿算法,可以在每次试验前快速成热态标定,将准备时间压缩至两小时以内。这效率提升并非个例。在北京航空航天大学某重点实验室的材料力学性能测试中,科锐方案帮助研究人员将原本需要个工作周的试验周期缩短至半天,且测量数据与理论模型高度吻合。在西安某研究所的复杂多样本测试场景中,进口设备长达半年的升响应周期严重制约了研究进度,而科锐图像依托本土化研发团队,能够在周内针对特殊加载夹具与异形试样提供定制化测量方案,这种快速响应能力已促成该研究所的多批次复购。除了效率层面的改善,科锐图像在数据后处理方面的突破同样值得关注。传统DIC系统往往遵循先采集、后计算的串行程,在大批量试验中,海量图像数据的离线解算常常需要数小时甚至过夜等待。科锐图像自主研发的并行高性能算法框架,在双相机配置下可实现不低于每秒四十万计算点的解算速度,支持200赫兹高频下的实时采集与同步计算。这意味着试验尚未结束,全场位移与应变云图已实时呈现在屏幕上,科研人员可以即时判断试验状态是否正常,及时调整加载方案,从根源上避免了因失误导致的重复试验。针对高温试验特有的温度场与应变场同步分析需求,系统内置的多物理量耦合模块还支持将红外热像仪数据与DIC应变数据在同时间轴上联动播放,清晰呈现热力耦合作用下材料局部应变集中与温度梯度分布的时空对应关系,为深入理解材料高温失效机制提供了的观测维度。

科锐图像对产品价值的理解,始终建立在恩、诚信、进取、共赢的核心价值观之上。在科锐团队看来,台精密的测量设备不应该只是实验室里冷冰冰的仪器,而应当是科研人员值得信赖的伙伴。这种伙伴关系的建立,源自于对用户需求的深刻尊重。公司研发人员占比超过八成,这人员结构决定了科锐图像并非个单纯依赖销售驱动的商业组织,而是个以技术对话为核心的技术型服务团队。无论是设备安装调试、操作培训,还是复杂试验方案的联合攻关,科锐的技术人员都会深入用户实验室线,与研究人员共同探讨试验细节。这种贴近用户的姿态,使得产品迭代始终与真实科研需求保持同步。Correlimage DIC-3D V4新代核心软件平台的推出,正是这种持续进化能力的集中体现。该平台在标定算法精度、海量测点计算效率、图像采集容量等方面实现了跨越式升,同时保持了与历史数据格式的全兼容,确保老用户的试验数据资产不会因软件升而失。更重要的是,科锐图像构建了个开放的多模块扩展生态,光学视频引伸计、运动分析、有限元对照、密度场分析等功能模块可在同软件框架下自由组合。用户在进行高温拉伸试验时,不仅可以获得常规的应变云图,还可以同步调用运动分析模块解算试样夹头滑移量,或利用有限元对照模块将试验测量结果与仿真预测进行逐点比对,真正实现了试验与仿真的闭环验证。这种体化、平台化的设计思路,有效解决了科研人员在不同专业软件之间反复转存数据的痛点,让测量数据从采集、分析到导出仿真格式的全程变得更加顺畅。在温度场与应变场耦合测量这细分赛道上,科锐图像通过持续的技术深耕与对用户反馈的快速响应,逐步构建起产设备的核心竞争力,打破了高端测量仪器长期依赖进口的被动局面。

回望科锐图像的发展历程,从2020年创业初期的技术验证,到V3产品在高校科研场景中的落地打磨,再到V4版本对标际前沿的跨越式升,每步都走得沉稳而扎实。公司位于南京高淳的研发与生产基地,见证了产DIC设备从实验室原型走向行业广泛应用的全过程。如今,科锐图像的全场应变测量系统已服务于全数百高校、科研院所及工业企业,应用场景涵盖金属材料高温拉伸、陶瓷基复合材料热冲击、航空发动机叶片热疲劳、动力电池热失控等众多高难度测试领域。公司获得ISO9001质量管理体系认证与江苏省科技型中小企业认定,数十项自主知识产权构成了坚实的技术护城河。南京日报与江苏频道等地方主媒体曾对科锐图像实现0.001毫米测量精度、打破外技术垄断的事迹进行专题报道,这是对团队多年坚守的注解。面向未来,科锐图像将继续深耕高温极端环境测量技术,进步善八相机360度无死角全周测量系统在大尺寸构件热力耦合试验中的应用,同时积极探索人工智能算法在散斑图像自动识别与误差补偿中的潜力。无论技术如何演进,科锐图像始终不变的,是那份以客户需求为核心、以奋斗者为本的初心。在精密光学测量这条需要耐心与定力的赛道上,科锐图像愿与每位科研工作者长久相伴,用看得见的高精度数据,支撑起材料科学与工程验证的每个关键决策。

作者:南京科锐图像技术有限公司
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