AutoGrid 中文说明书

AutoGrid 用户用户操作操作操作说明说明 1. Compact 开机程序
a) 打开笔记本电脑(登陆AutoGrid 用户帐号)，插入PCMCIA 卡到电脑的PCMCIA 卡插槽。

b) 连接视频线，从PCMCIA 卡到Compact 的测量头，注意插头的方向 c) 将电源线一端连接到PCMCIA 卡，注意插头方向
d) 将电源线的另外一端接上电源，此时Compact 测量头会闪烁一次蓝光 e) 将加密狗插到笔记本电脑的USB 端口
f) 启动AutoGrid 软件
2. 校准程序
a) 拿出标定块
b) 开机程序后，选择File/ Calibration ，选择Compact 测量头正确的序列号(In process 选择hires(高分辨率)或hispd(高速)测量标定)，选择标定块名称，点finish ，待四只摄像头都启动以后准备对标定块拍照
c) 可以拍摄5-7张照片，一张照片从标定块上方，六张照片来自标定块四周不同角度。

要保证两束激光准确对齐。

d) 关掉拍照窗口，软件开始自动计算校准数据，当数据全部出现绿色后校准完成。

点OK 保存校准数据并退出。

e) 一般情况下不需要重复校准，只有当Compact 发生了运输过程，震动时，或In process 的镜头发生改变时，才需要重新校准。

3. 新建试验
a) 启动AutoGrid 软件
b) 选择File/ New Measurement ，输入项目名the project name ，选择测试镜头的校准数据the calibrated measure head
c) 做In process 的试验时，如果使用hires （hi resolution ）校准数据，那么hires 会用到相机的全像素分辨率, 这对于网格分析的高精度局部测量是非常有好处的，所以可以用hires 来分析1.0mm 的网格，但是图片文件的尺寸会非常大，而且在用in process 测量的时候由于大的图片文件会限制记录的图片数量（一般最多大约300-350张），而记录的帧数也被限制到，最高大约每秒20帧；如果使用hispd (hi speed) 校准数据，可以增加4个真实像素的亮度值并且在记录的照片里只使用1个像素，所以记录图片的像素分辨率在垂直和水平方向上和“hires ”下拍到的相片相比仅有原来的一半，所以hispd 下图片的局部分辨率要比hires 下的低，但是另一方面这个图片文件的尺寸仅有hires 记录的图片文件的25%大小，所以它就能够在in process 测量中记录更加多的图片(大约有1200到1400张)，而且记录的帧数也可以更高，最高可以达到30张每秒
d) 选择记录照片的模式，Compact 选择single measurement （单一测量），in process 选择time sequence/video （时间序列测量/视频）
e) 填写project property 项目属性，thickness 厚度和Grid distance 网格间距，color for grid 默认选择dark 黑暗，也可以在网格点扫描计算程序中的Settings → Project parameters → Color of grid 里修改，finish 完成，image recording 将启动，数秒钟后cameras 将从1到4启动完成。

4. 拍照程序
a) 将相机对着需要拍摄的区域，尽量对着变形正常的区域拍照以避免形变过大的角度
b) 两束激光对准重合，准备拍照，在软件上边调节相机设置以保证图片中网格清晰。

c) 如果发现图片过亮(红)或者过暗(蓝)时可以选择Cam/Settings进行镜头调节，其中
shutter（快门时间）是对四个镜头共同调节，Gain（曝光补偿）和brightness (亮
度) 不选中的时候可以对每一个镜头单独调节，必要时可以选择软件上的蓝灯按钮
关闭背景蓝色LED光源。

d) 可通过相机上的快门按钮和软件上的catch image拍照，必要时可以拍摄多张照片
以备修改。

e) 大范围区域可以使用标识块拍照，最后进行自动拼接，标识块的编号必须连续
f) 拍照完成后关闭image recording界面，相机将被关闭，照片将被导入AutoGrid
进行分析。

扫描计算程序
计算程序（扫点→检查三维图形→应变计算）
网格点点扫描
5. 网格
计算程序
a) 选择自动扫描网格Measurement/Surface measurement
b) 如果无法自动扫描网格点，可以选择starting point起始点（尽量选择在临近网格
清晰区域）。

选点的时候可以根据网格上的辅助参考点（网格中间的小黑点）在一
组图的两张images上确定一个点。

也可以定义一个网格的另外三个邻近点作为辅
助起始点，方法是先设置好一个start point，再在列表中选中这个start point，这
时会提示请增加邻近点，然后和设置起始点的方法一样，在u和v的方向上设置
两个邻近点。

如下图所示。

一般选择一个起始点扫描就可以，不要同时选择几个起
始点扫描。

c) 根据起始点再选择扫描网格Measurement/Surface measurement
d) 如果扫描网格点不满意可以重复步骤b和c，再扫描网格点时选择area new或
remeasure。

当新的起始点被识别为有效之后会有新的网格点区域被扫描出来。

另
外，还可以修改扫描参数增加扫描点和扫描面积（选择Settings →Project
parameters，见下一步）
e) 修改扫描网格点的扫描参数，选择Settings →Project parameters(或选择single
parameter设置单张图片扫描参数)，设置好的参数对该project有效。

i. Threshold of cross measurement 表面扫描网格点时的明暗对比度参数，对
于黑色的区域需要较小的数值，对于饱和的区域需要高一些的数值，范围在
3~30之间
ii. Max. Std.-Dev. of measurement [Pixel] ，网格线识别的最大标准偏差，单位，像素。

数值越小，分辨精度越高，但会减少扫描到的网格点的数量iii. Max. Std.-Dev. of object point [mm]，对于物体坐标轴的最大标准偏差，单位，毫米。

数值越小，分辨精度越高，但会减少扫描到的网格点的数量iv. Max. height difference [mm]在compact中指与邻近点最大的高度差，在in process中指相同的点与前一步变形的结果的最大高度差
v. Number of raster meshes in X和Number of raster meshes in Y，修改扫描区域的面积，X和Y方向
vi. Maximum expansion网格点扩散标准，基于最初的网格间距，与邻近点之间的最大的3d距离比率
vii. Number of rays, 默认值是3，指通过三张图片同时扫描到一个点来确定该点
f) 删除网格点，可以在view →3D model后出来的三维图形中选择point delete删点。

也可以直接在扫描好网格的图片上选择网格点右击，选择delete points删除.
g) 添加网格点，可以在functions →manual remeasure里选择两个同方向同直线顺
序的邻近的两个点作为参考点手动添加网格点。

也可以在一张图上多选添加点，在
另一张图上确认时确认一个点，选择apply，随后重复前面两步，可以实现同方向
同顺序的网格点手动连续添加。

h) 选择view →3D model观察3d模型是否正常。

i) 选择functions → strain calculate 计算应变
j) 拼接网格点时可以选中一张基本图，选择functions → manual linking，如果使用了标识块可以完成自动拼接（automatic linking），如果没有使用标识块，可以选
择两个公共点完成手动拼接（manual），要注意选择的两个公共点的方向一致。

注意，拼接之前的图形必须是经过应变计算
k) 选择functions → strain result启动Visualization分析应变测试结果。

l) 做FLC的时候可以先分析完第一张图片后在列表里多选需要分析的图片，一起自动扫描网格点并计算应变。

m) 测试数据会自动保存在C:\AutoGrid4_2 \Measurements\项目名the project name 目录下，也可以选择file-save measurement手动保存。

6. 应变分析程序
a) 给出的结果包括：
i. Object（零件的三维模型），
ii. φ1主真实应变，
iii. φ2次真实应变，
iv. φs厚向应变
v. φv真实等效应变，
真实等效应变公式：
vi. φsafety真实安全应变（主应变到FLC的距离），
vii. φfailure真实失效应变（在FLC上值为1，小于1时距离FLC越远），
viii. Classification(将成形区域颜色分类：safe安全区域，insufficient stretch次安全区域，compress压缩区域，thickening增厚(起皱)区域，risk of splits破裂
风险区域，excessive thinning过减薄应变区域，splits破裂区域)
ix. ε1主工程应变
x. ε2次工程应变
xi. –εs工程减薄（厚度方向）发生的应变(”Thinning” = “-s”)，(实际测量值) xii. s（sheet thickness板材厚度，单位mm），(实际测量值)
xiii. -∆s/s0(减薄率) -∆s/s0= - ((Thickness after deformation应变前的厚度) – (initial Thickness初始厚度))* 100% / (initial Thickness初始厚度)
xiv. εsafety工程安全应变
xv. T[%] (Thinning limit)，根据FLC计算出的减薄极限值
xvi. T[mm] (sheet thickness limit)，根据减薄极限和板材初始厚度计算厚度极限值xvii. FLD Forming Limit Diagram(成形应变极限)
xviii. TLD Thinning Limit Diagram (减薄应变极限),
原理：由于 =− − ，又在FLD中存在关系 = ，所以在TLD
中可以存在以下关系，− = + = ，
TLD图更加关注于减薄应变，而非FLD中的主应变和次应变，因此更易理解，
用户可以在TLD和FLD两个结果中可以二选一。

b) 新建FLC曲线
i. Text editing of FLC data file “materials.ini” (文本编辑FLC数据“materials.ini”)，
选择FLD → Edit FLC database file(编辑数据库)，按照格式直接输入材料名
输入完数据以后列表的下面不要有多余空行。

用3个“-“符称，FLC各点的数据，输入完数据以后列表的下面不要有多余空行
号可以隔开两组数据，但FLC将根据第一组数据计算。

选择FLD/TLD → Read
FLC之后，新建的FLC数据将被导入到选择FLC目录中。

ii. Materials characterization(材料特征描述)，选择左边选择FLC曲线栏右边的…符号，选择thinning type减薄变形类型，hard/ aluminium（硬/铝），soft
steel(软钢), 输入塑性应变比r值，默认为1.0
iii. 用keeler方程计算FLCs,( Calculation of FLCs), 选择extensions→setup keeler FLC选中新材料名称(new material)，输入硬化系数n值和板材
厚度t值，选择计算规则A,B,C，曲线为依次平滑，随后在FLC曲线中选择该
FLC，FLD(0)将在FLD中显示(注意真实应变与工程应变值有所区别)，可以
在FLD/TLD→ settings(设置) →setup选项卡→FLD logarithmic选择真实应变
是否选中, 选择则该FLD中所有计算值均为真实应变
iv. 根据建立FLC实验的标准方法，制作9种规格的试样，分别在材料试验机上做杯凸实验。

由In process同时捕捉下由图片组成的视频。

随后找出破裂前，且破裂区域没有发生明显颈缩前的临界帧图片进行分析和应变计算。

完成9种规格的试样应变计算之后，选择FLD →Load additional data功能，将9组数据的FLD散点导入到一张FLD图中，用鼠标左键将9组散点最高的极限应变点连接起来（取消点鼠标右键），完成后选择FLD →Save FLC功能对FLC曲线命名并保存下来。

另外可以在FLD/TLD => Settings => FLC/TLC里选择“FLC user input”下的“Spline interpolation”对FLC曲线进行平滑
v. 注意分析应变路径的时候，所记录的所有图片的状态都必须是calculated，在strain result软件里左边选中strain path
vi. 根据ISO12004-2推荐的一种通过测定钢板破裂区网格分布并以数值拟合的方法来回溯临界破裂状态的技术来计算极限应变值。

根据建立FLC实验的标准方法，制作9种规格的试样，分别在材料试验机上做杯凸实验。

找出刚刚破裂的一帧图片进行分析和应变计算。

也可以在材料试验机上冲破之后取下试样，用COMPACT进行拍照。

在扫描好网格的图上鼠标右击选择mark board line，在破裂区域的两端分别点上一点，标记上一条破裂线。

完成应变计算进入Visualization软件后，选择extensions →FLC using line intersections，系统将做出若干（一般选择3条，一条从破裂线的中心通过，两侧分别为另外两条）与破裂标记线垂直的截面线来（至少需要10个点用于计算），接下来三条截面线上所有网格点的主次应变和真实垂直应变将被显示出来。

也可以手动做出三条截面线，选中主界面左边的multiple，分别用鼠标的左键和右键确定两个点，点lineplot，出现一条截面线，重复之前的两步两次，可以做出另外两条截面线来。

如果破裂位置的宽度大于0.5mm，软件不能自动给出破裂线的宽度，用户可以在设置截面线穿过破裂线宽度的对话框里设置，按照对话框里的一段文字提示，在图上（可以在左边的view里将3D object图改为cam image1以方便观察破裂图像）截面线a穿过的破裂位置用鼠标左键和右键标出来破裂的宽度，另外两条截面线b和c重复此步骤，宽度值将被自动显示在设置界面中。

如下图：
随后软件将根据二项式回归法计算各点的二次导数，根据二次导数的计算结果，系统将自动选择合适的时间窗口进行二次函数回归，从而确定成形极限（注意该截面线上的破裂线一侧应该至少有十个点，所以如果破裂的位置太靠近旁边，点数不够，则无法计算，故破裂的位置要求尽量靠近中间理论上受应力应变影响最大的区域）。

结果如图，可以保存计算数据到实验目录下得到result文件。

9个试样的结果计算出来之后，可以用上面i中的文本编辑方法新建FLC曲线。

c) 导出FLC数据，选择FLD→ Export FLC data
d) 观察网格点的数据，在图上左键选择某一个网格点（右键重新选择）之后可以在左
下边的窗口看到该网格点的所有信息，hide lines/points取消刚刚选择的网格点e) 观察网格点连线的数据（区域），在图上左键选择第一个网格点（右键重新选择），
显示为绿色，再用左键选择第二个网格点（右键重新选择），显示为红色，选择line plot，此时该线上所有网格点的一类数据将在line plot图上被显示。

f) 手动改变显示结果的坐标范围，选择settings→range settings→选择需要修改坐标
范围的结果图，FLD或TLD等→选择manual→选择坐标范围的start起始点和end 结束点，选择坐标间隔decimals→应用Apply→ Ok
g) 删除网格点，选择Edit→remove points→删除单个点时只需要将要删除的点选中，
这时这个网格点会从绿色变为红色，以示被选中，然后选择remove points删除网格点，如果要删除一个范围内所有的网格点，先选择polygon→在图上用鼠标左键选取范围→close闭合多边形区域→选择inner或者outer（多边形区域内或外）→选择ask for delete→选择remove points删除网格点→注意接下来如果点OK这些网格点将被永久删除，如果点cancel这些网格点将被恢复
h) 显示模拟修补洞，display（显示设置）→打勾show holes（显示）
i) 数据平滑Smoothing of displayed results，选择Setup →Smooth data，平滑程
度分为4个级别，数值0为关闭数据平滑，数值1为一点与邻近的4个点进行平滑计算，数值2为一点与邻近的8个点进行平滑计算，数值3为一点与邻近的12个点进行平滑计算，数值4为一点与邻近的24个点进行平滑计算。

j) margin of safety（安全裕度）设置，一般设置safety为10%
k) 观察材料的主要流动方向,选择display→element properties→direction vector，图上给出的是向量，短线的方向表示了局部网格主应变的方向，比如材料的主要流动方向，而线的长度是主应变和次应变的差值。

l) FLD/TLD settings设置，
i. 在setup标签页上选择是否使用真实应变FLD logarithmic，选择需要的
additional value，可以从下拉箭头中选择主应变，减薄应变，安全应变，失效
应变等等，还可以选择需要在FLD上显示的内容，包括small preview（模型
图预览），apply colors for dot(散点显示不同颜色)，show color bar(显示颜色
指示条)，dot size（散点的尺寸大小），mark-line width，size（标记点的粗细
大小），。

ii. 在classification标签页中选择是否需要附上区域分类（show formability classification）。

iii. 还可以在characteristics（特征），axis-grid(网格轴)，FLC/TLC，strain path （应变路径）几个标签页里修改相应的显示属性。

其中可以在FLD/TLD =>
Settings => FLC/TLC里选择“FLC user input”下的“Spline interpolation”对
FLC曲线进行插值平滑
m) 导入多组数据在FLD中同时显示散点，选择FLD/TLD→ load additional data→选择需要导入的数据，或用新建FLC的方法选择Load Group of additional data
程序
数据程序
7. 导出报告/数据
a) 选择report→ start a new report→选择English/US（可以选择modify template
修改模版，注意修改内容的位置和格式必须和原来一致，否则会导致无法保存）（一
旦模版修改失误需要找回原模版，可以把C:\AutoGrid4_2\Templates\OriginalFiles
的全部内容覆盖到C:\AutoGrid4_2\Templates目录下，将修改失误的文件覆盖掉）。

b) 选择需要附加到报告上的结果页，选择add current view，所有需要附加上的结果
页增加完后选择Ok。

c) 报告将保存在测试数据的目录下的report文件夹里面。

d) 选择file→可以保存各类数据，save bitmap as（保存png图），save image as
（保存eps照片），save data→ single measurement/whole project（保存Excel
数据），graphic export（图形导出），Great video of Time series（对于In process
在线网格测试仪来说可以创建应变动态AVI视频），Great video from views(从视
图创建AVI视频)，print（打印当前结果图），copy to clipboard（将当前结果图复
制到剪切板）。

8. Compact 关机程序
a) 关掉软件
b) 拔掉PCMCIA 卡的电源线
c) 拆掉连接在PCMCIA 卡和Compact 测量头之间的视频线
d) 关掉电脑
e) 拔掉PCMCIA 卡(先向内按一下再拔出)和加密狗，和Compact 一起收到行李箱
9. 应变计算应变计算公式公式
a) 真实应变（对数应变）φt 和工程应变εe 转换公式，φt =ln 1+εe b) 体积不变原理，
假设网格应变前的初始位置是（x0,y0,z0），应变之后的位置是（x1,y1,z1），则该网格的应变路径是x0→ x1, y0→y1, z0→ z1。

∴ φx = =ln , φy 和φz 同理 --------①式 由于无论在应变前后，网格的总体积是一个不变的常数，
即：V =x0∗y0∗z0=x1∗y1∗z1=constant
∴ ∗! ∗" ∗! ∗" =1 --------②式 ∵ln 1=0
∴对②两边同时取对数得到 ln +ln ! ! +ln " " =0
∴根据式①可以得到φx + φy +φz =0
∴−φz =φx +φy
10. In process 四个镜头的位置关系四个镜头的位置关系如图如图。