Метод корреляции фоновых изображений для анализа смещений крупномасштабных поверхностей

• Автор: Поройков, Антон Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ДЕФОРМАЦИЙ ПОВЕРХНОСТИ
1.1 Цели и методы диагностики деформаций поверхности
1.2 Контактные методы
1.3 Оптические методы
1.3.1 Метод делительных сеток
1.3.2 Поляризационно-оптические методы
1.3.3 Интерференционные методы
1.3.4 Метод корреляции фоновых изображений
1.4 Методы цифровой обработки картин деформации
1.5 Выводы по главе
2 ТЕОРИЯ МЕТОДА КОРРЕЛЯЦИИ ФОНОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
2.1 Аппаратная функция 2Т> системы метода корреляции фоновых изображений
2.2 Компьютерное моделирование картин метода корреляции фоновых изображений
2.2.1 Принципы получения экспериментальных картин
2.2.2 Алгоритмы компьютерного моделирования картин метода корреляции фоновых изображений
2.2.3 Компьютерное моделирование картин метода корреляции фоновых изображений
2.3 Выводы по главе
3 ОБРАБОТКА КАРТИН МЕТОДА КОРРЕЛЯЦИИ ФОНОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1 Картины 2В системы метода корреляции фоновых изображений
3.1.1 Общие принципы обработки

3.1.2 Использование постфильтрации для обработки картин метода корреляции фоновых изображений
3.2 Картины ЗИ системы метода корреляции фоновых изображений
3.2.1 Методика проведения процедуры калибровки
3.2.2 Использование преобразования Хафа для автоматизации процедуры калибровки
3.3 Создание программного средства для обработки картин метода корреляции фоновых изображений
3.4 Создание программного средства для проведения процедуры калибровки
3.5 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Лабораторные исследования разработанной экспериментальной установки
4.1.1 Описание экспериментальной установки
4.1.2 Обработка экспериментальных результатов
4.1.3 Результаты экспериментальных исследований
4.2 Визуализация быстропеременных смещений
4.2.1 Описание экспериментальной установки
4.2.2 Результаты экспериментальных исследований
4.3 Восстановление ЗБ поверхности при смещении гибкой пластины
4.3.1 Описание экспериментальной установки
4.3.2 Обработка экспериментальных данных
4.3.3 Результаты экспериментальных исследований
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
В современной науке и технике измерениям деформаций уделяется особая роль. Любой механизм и конструкция в ходе своей эксплуатации подвергается различным видам нагрузки, что, соответственно, вызывает деформацию узлов и элементов. Измерения деформаций становятся очевидной необходимостью, без которой возможны нежелательные последствия вплоть до полного разрушения механизмов и конструкций.
Измерения деформаций производятся множеством различных методов, начиная с простейших механических датчиков, заканчивая сложными голографическими установками, использующими высокоточные оптические системы и когерентные источники света.
Оптические методы измерения деформаций имеют одно несравнимое преимущество перед механическими и пьезоэлектрическими датчиками. Этим преимуществом является бесконтактность проведения измерений. Этот факт означает, что оптические методы не вносят дополнительную погрешность в результаты измерений и позволяют проводить измерение деформаций в более сложных случаях, нежели другие методы.
Все методы можно разделить на две большие группы: методы, использующие тензоэлектрические, пьезоэлектрические и механические датчики и опто-геометрические методы.
Методы первой группы используют тензодатчики, основанные на таких эффектах как тензорезистивный, прямой пьезоэлектрический и некоторых других. Основной принцип работы таких датчиков заключается в изменении параметров чувствительного элемента, таких как электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и тому подобных при его механической деформации. Основной недостаток таких методов заключается в невозможности получить поле деформации на всей поверхности исследуемого объекта, так как измерения происходят локально.

12_3 [тго1: 0
А - изображение крьша с первой камеры, Б - изображение крыла со второй камеры, В -восстановленная 31) поверхность крыла
Рисунок 1.14 - Пример исследования деформации крыла стереоскопическим
методом [19]
После получения изображений происходили кросскорреляционная обработка и триангуляция, которая позволяет восстановить трехмерную поверхность по двум изображениям. Также, для разделения больших смещений от деформаций, использовались специальные маркеры, отличающиеся от фонового экрана. Положение маркеров контролируется при обработке, тем самым давая начальное приближение для расчета триангуляции.
Далее рассмотрим исследования, проводимые с применением метода корреляции фоновых изображений, в рамках других работ. Таким примером использования МКФИ может служить исследование раскрытия подушки безопасности в автомобиле [20].