DefleX®-3D 數位影像相關系統

主要功能與特色

DefleX®-3D 是一套將理論、實務操作、視覺化學習與技術演進完美結合的教學系統。它帶領學生深入探索 3D 數位影像相關 (3D DIC) 技術，用以測量並視覺化全場的表面變形、應變與位移。專為教育環境設計，讓學生能透過真實世界的數據，探索材料行為、實驗力學以及設計驗證。

• 全場 3D 位移與應變測量：透過雙攝影機的幾何關係，系統能精確計算出物體表面每一點在 X、Y、Z 三個軸向的位移，並進而轉化為完整的彩色應變圖。

• 高規格成像硬體：整合兩台 6 MPx CMOS 工業級攝影機，並配備專用 LED 照明燈組，確保立體影像同步擷取的高精確度與穩定性。

• 全方位數據相容性：支援將實驗數據匯出至 MATLAB、Python、ParaView 或一般試算表軟體（如 Excel），方便學生進行進階的數值分析或與有限元素分析（FEA）結果進行後處理比對。

• 一體化簡約設計：系統提供簡易的攝影機校準程式，學生只需使用標準校準板即可快速完成空間座標設定。

• 自定義腳本與進階分析：DefleX® 軟體內建自定義腳本功能，允許使用者根據研究需求擴充分析演算法，滿足從基礎教學到進階專題研究的需求。

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應用領域

這套系統是以下學科實驗室的理想補充工具：

• 材料科學：拉伸試驗、蠕變研究、彈性模數測量。

• 結構工程：樑的撓度、拱橋、框架結構與橋樑分析。

• 機械工程：振動分析、扭轉實驗、彎曲應力探討。

學習成果

• 獲取高精度應變與變形數據：學習如何操作雙攝影機系統，以獲取微米級的三維變形數據。

• 驗證有限元素分析 (FEA) 模型：將實驗獲得的真實應變量測結果與電腦模擬（如 ANSYS 或 Abaqus）進行對比。學生能藉此理解數值模擬的假設條件與現實物理反應之間的差異，從而優化設計模型。

• 探索材料行為與結構動力學：研究材料在不同負載下的彈塑性行為、疲勞特性，甚至透過表面應變異常來偵測內部缺陷或分層現象。

• 提升問題解決與數據解讀能力：引導學生從複雜的彩色應變圖中提取關鍵資訊，培養批判性思考與跨領域的數據詮釋能力。

• 理解傳統工具與非接觸式方法的侷限性：對比傳統應變計與 DIC 技術，體會到非接觸式方法在處理大變形、高溫環境或複雜幾何形狀時的絕對優勢。

• 視覺化複雜物理系統：直觀觀察並記錄高頻振動、結構彎曲以及危險的失穩挫屈現象，將抽象的力學公式轉化為動態的視覺證據。

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