光學與感測實驗室簡介G406

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實驗設備

85/06/05 

光學防震桌

85/06/05 

可調式分光鏡

85/09/13 

光學機械元件等

86/03/01 

光學元件

86/12/16 

影像處理系統

88/09/30 

8051模擬器

88/11/29 

ZIP外接軟碟

88/11/22 

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91/12/06 

電腦

92/04/21 

電腦設備

92/11/01 

桌上型車∕銑床

93/07/13 

量測雷射光源系統

93/12/09 

個人數位助理

94/07/26 

LabView影像分析模組

94/10/25 

應變規指示器

 

研究成果

[期刊論文]

1."Theroetical Analysis and Digital Photoelastic Measurememt of Circular Disks Subjrcted to Partially Distributed Compressions," K.-M. Hung, C.-C. Ma, Experimental Mechanics, p.216-224, Vol. 43, No. 2, June 2003.

2. Ma, C. C., Hung, K. M.(2008), “Exact full-field analysis of strain and displacement for circular disks subjected to partially distributed compressions,”International Journal of Mechanical Sciences, No. 50, 275-292.

3. Yu. V. Tokovyy, K.-M. Hung,  and C.-C. Ma.(2010), “Determination of stresses and displacements in a thin annular disk subjected to diametral compression,”Journal of Mathematical Sciences, Vol. 165, No. 3, 342-354

 

[研討會論文]

 

1. "Exact Full-Field Analysis of Strain and Displacement for Circular Disks Subjected to Partially Distributed Compressions," Ma, C. C., Hung, K. M., 中華民國力學學會年會暨全國力學會議,2002.

2. "二維平面異向性長條樑之解析," 洪光民, 馬劍清, 林儒禮, 中國機械工程學會第二十屆學術研討會,2003.

3. "光彈等色線條紋細線化之數位影像處理方法," 洪光民, 馬劍清, 曾垂拱, 台大工程學刊," p.57-p.69, No. 87, Feb., 2003.

 

4 . 洪光民.(2007), 以圓盤受均佈力的解析解修正光彈實驗中求材料條紋係數的方法 二十四屆中國機械工程師學會年會.

5. 洪光民、曾垂拱、徐仰億(2008),”泰德光彈法結合四分之一條紋法的條紋倍增法”, 二十五屆中國機械工程師學會年會.

6. 洪光民、黃國興、林文輝(2009),ㄧ維傅利葉分析應用在光弾影像上的相位擷取”, 二十六屆中國機械工程師學會年會.

7. 林文輝、洪光民、黃國興 (2009),中空圓柱鍛粗加工摩擦模式之研究, 二十六屆中國機械工程師學會年會.

8. 黃國興、林文輝、洪光民(2009),“The finite element approach of the Geometric Stiffness Effect in Rotating Beams with a Tip Mass”, 二十六屆中國機械工程師學會年會.

 

 

實驗技術成果簡介

 

 

ㄧ維傅利葉分析應用在光弾影像上的相位擷取

 

摘要

要找對光-應力定律(Optics-Stress Law)不敏感材料的材料條紋常數(Material fringe value)是不容易的。本文提出一種對光弾影像的水平與垂直兩方向實施ㄧ維傅利葉轉換(One-Dimension Fourier Transform),然後經過高頻濾波後再反轉換的方法、。本方法有兩個優點:(1只需擷取一張等色線影像,(2)可以得到全域性的相位。

接續地,本文利用上述方法應用於四點彎曲實驗中,成功地求出玻璃的材料條紋常數。

 

 

結果

如圖十四所示為玻璃受四點彎矩亮場中間的局部影像,即隱約看見條紋的中範圍,畫素其為331X179。圖十五為實施兩方向一維富利葉轉換、雜訊濾波、反轉換後的影像。因為圖十五的平滑度夠,所以我們順利的描繪出等相位線,如圖十六、十七。

結合泰德光彈法四分之一條紋細線化法 ,所得中心線的條紋序m號和相對應y軸座標有18資料,我們依線性迴歸,求得。我們把代入方程式17)求得

        18

若依本文之方法則有179資料,我們依線性迴歸,求得,代入方程式17)求得

          19

。兩者結果甚為接近,但是本文提出之方法更為簡潔。

 

關鍵字傅利葉轉換光弾影像相位,材料條紋係數,玻璃。

 

 

圖十四 為玻璃受四點彎矩亮場中間影像

 

十五 方向一維傅利葉轉換、雜訊濾波、反轉換後的影像

 

十六 等相位線(背景影像為濾波後)

 

十七 等相位線(背景影像為濾波前)

 

泰德光彈法結合四分之一條紋細線化的條紋倍增法

 

摘要

要找對光-應力定律(Optics-Stress Law)不敏感材料的材料條紋常數(Material fringe value)是不容易的。本文結合泰德光彈法(Tardy method)使暗紋倍增,其中倍增的倍數取決於檢偏振片旋轉的角度。接續地,本文配合四分之一條紋細線化法,取出個暗纹的中心線。在應用於四點彎曲實驗中,成功地求出玻璃的材料條紋常數(Material fringe value)。

 

 

結果

    1

    方程式1)是泰德光彈法(Tardy method)的控制方程式

的情況下,方程式1)化簡為,

        2

方程式2)受等差線與檢偏振器轉動角度控制。

令檢偏振器轉角,方程式2)變為,

                3

令檢偏振器轉角,方程式2)變為,

                         4

我們把影像1­減影像2­­­­後取絕對值,得

         4

我們可以發現得到暗紋,其中N3=±0.5, ±1.5, ±2.5, ±3.5, ……,我們也可以知道相位差。我們調整前述相位差公式如下,

                           5

,其中=±0.25, ±0.75, ±1.25, ±1.75, ……條紋序號相當於奇整數的四分之一倍,我們簡稱影像為N/4影像。如參考文獻[4],洪光民、馬劍清與曾垂拱已發表找N/4影像暗紋中心線的方法,本文不再詳述。

  回顧光-應力定律Optics-Stress Law

                            6

其中為試片的材料條紋常數(Material fringe value),b為試片的厚度。四點彎曲實驗試片的中間區域是屬於單軸主應力狀態,

由方程式(5)、(6)得

               7

其中F為施力,w為支撐點與施力點之間的距離,h為樑的高度,。只要從實驗影像中求得(y/m),利用方程式(7就可以求得

圖一是所有暗紋中心線的疊合,我們從圖一求得(y/m),進而求得材料條紋常數(Material fringe value),

 

關鍵字:泰德光彈法,條紋倍增,材料條紋係數,玻璃。

 

 

圖一 所有中心線的疊合