解锁船舶黑科技！DIC 技术精准捕捉船模六自由度（6-Dof）运动

在船舶工程领域，深入了解船舶在复杂海洋环境中的运动特性至关重要。传统测量方法在获取船模六自由度（6-Dof，包括沿 x、y、z 轴的平移和绕 x、y、z 轴的旋转）运动数据时存在精度不足、测量维度有限等问题。

数字图像相关（DIC）技术的出现为解决这些问题提供了新的途径。本案例旨在展示 DIC 技术如何精准捕捉船模6-Dof运动，为船舶设计和性能优化提供可靠的数据支持。

运动模拟系统

六自由度平台运动模拟系统，可对舰船、飞机、宇航和车载设备等不同状态时的行动进行模拟，是六自由度重要模拟试验装置。

新拓三维XTDIC-STROBE三维动态测量系统，基于三维数字图像相关法（DIC），可获得被测物不同时刻的全场坐标信息，根据提取的相应计算点坐标，结合空间向量求解空间目标的位姿参数，记录实验体在该三维空间中的“位置、运动轨迹、速度、角度、加速度、角加速度”等运动轨迹指标。

XTDIC-STROBE系列动态轨迹测量

实验背景

新拓三维XTDIC-STROBE三维动态测量系统结合数字图像相关技术（DIC）与双目立体视觉技术，采用三台高速工业相机追踪物体表面的散斑图像，实现运动变形过程中物体表面的图像关键标记的动态测量，可获得在三维空间中的真实六自由度数据。

6-Dof数据实际应用价值

以海洋船模研究为例，在六自由度测量建立的三维空间中，通过对实验船模的运动学指标进行数据分析，找出船模运动控制性能缺点并进行改造，逐渐提升航行过程中的稳定性、平滑性等性能，为实际航海科研提供数据参考，解决相关领域中的运动学控制技术难题。

船舶六自由度图示

实验内容

六自由度仿真实验平台，模拟海浪颠簸状态；针对不同幅面的测量范围，XTDIC-STROBE三维动态测量系统搭配的XTDA三维动态分析软件，带有轨迹位移测量功能，通过检测靶标点空间位置数据，得到被测物位置及角度等数据信息。

实验过程

采用新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统对实验体进行六自由度测量时，在该实验体的测量区域贴上特制的编码点，通过追踪实验试件上的编码点，XTDA软件计算出实验体在该空间中的运动学六自由度参数。

新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统采集图像，并将图像传输到计算机内，利用XTDA三维动态分析软件进行计算，获取六自由度实验过程中被测件的位移、运动轨迹、速度、加速度、运动角度等测试数据结果。

数据分析

利用XTDA软件对采集图像进行分析处理，并采用数字图像相关算法进行计算，得到被测物表面关键点位移数据。

XTDA软件在被测物表面的设置4个单点（P1、P2、P3、P4），并得到这4个单点在六个自由度沿Y轴方向的位移曲线。

XTDA软件可用于分析平移和旋转运动（6DoF，6自由度）的位移轨迹测量。如下是基于全场形貌和基于点的运动角度测量分析，准确测量绕轴旋转物体的位移转角。

通过六自由度实验平台六根伺服电动缸的伸缩运动，控制上平台在空间六个自由度（X、Y、Z、α、β、γ）运动，模拟出各种空间运动姿态，用于对各种科研实验进行运动学指标的采集分析。

新拓三维XTDIC-STROBE三维动态测量系统，通过获取被测物不同时刻的三维空间坐标信息，可在较小的误差范围内实现对空间目标多个位姿参数的测量，为实际科研六自由度运动学指标测试提供数据参考。

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