DIC aula V3 [Modo de Compatibilidade] - Anlise ...edaet. 25/05/2017 3 DIC –...

download DIC aula V3 [Modo de Compatibilidade] - Anlise ...edaet. 25/05/2017 3 DIC – DIGITAL IMAGE CORRELATION

of 10

  • date post

    14-Nov-2018
  • Category

    Documents

  • view

    213
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of DIC aula V3 [Modo de Compatibilidade] - Anlise ...edaet. 25/05/2017 3 DIC –...

  • 25/05/2017

    1

    DIC - DIGITAL IMAGE CORRELATION

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Tcnicas pticas na Mecnica Experimental

    Fotoelasticidade

    Interferometria de MoirCorrelao de Imagens Digitais

    Interferometria de Speckle

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    By Prof. Phillip Reu

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    DIC do ingls Digital Image Correlation. Desenvolvida na Universidade da Carolina do Sul no incio de 1980. Tcnica ptica-numrica para medio de campos medio de

    deslocamento e deformao na superfcie de um material sujeito a solicitaes mecnicas.

  • 25/05/2017

    2

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Principais caractersticas: No-destrutiva. No-contato. Campos completos de deslocamento e

    deformaes. Alta sensibilidade. Adequabilidade a diversas condies

    experimentais.

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Especificaes tcnicas:Depende do hardware selecionado

    Tamanhos do campo de medionano, micro e macro escalas

    Cmeras (1 MPixel at 12 MPixel)CCD ou CMOS

    Monocromticas ou coloridas (RGB) Taxa de medio

    1 imagem/s at 5.000.000 imagens/s

    Resoluo para medies de deslocamento0,01 Pixel (e.g. 1m para cmera 1Mpixel 100mm campo de medio)

    Resoluo para medies de deformao100 strain (0.01%)

    Sem regras gerais ...

    ... cada teste precisa de avaliao previa!

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Comparao entre duas imagens da superfcie de um corpo de prova, sendo umaobtida antes da deformao e outra no estado deformado.

    sub-conjunto retangular de pixels subset (janela de correlao)

    Principio da Correlao de Imagens Digitais

    Padro aleatrio de alto contraste

    Padro de speckle

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    A intensidade do pixel no um caracterstica

    exclusiva

    Imagem Referncia Imagem Deformada

    A singularidade do subset s garantida padro aleatrio e dealto contraste

    Principio da Correlao Digital de Imagens

  • 25/05/2017

    3

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Principio da Correlao Digital de Imagens

    Padres aleatrios timos para correlao

    Uma boa caracterizao da superfcie do material fundamentalpara realizar uma medio satisfatoriamente.

    A qualidade do padro utilizado afeta diretamente os resultados.

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Imagem Referncia Imagem Deformada

    Subset-based local DIC Method

    Funcionamento da Tcnica

    Subsets devem conter pelo menos 3 dots

    rea de interesserea de interesse

    SubsetSubset StepStep

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Imagem Referncia Imagem Deformada

    Subset-based local DIC Method

    Funcionamento da Tcnica

    Princpio do DIC: encontrar a mxima correlaoentre regies do espcime nos estados nodeformado e deformado

    SubsetSubset

    rea de interesserea de interesse

    Critrio de correlao

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Principio da Correlao de Imagens Digitais

    Correspondncia Interpolao Funo de forma

    xx

    yy

    xy

  • 25/05/2017

    4

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    SSDSum of Squared Differences

    Algoritmos de correlao:Correlao cruzada (CC)Soma das diferenas quadrticas (SSD)Soma das diferenas absolutas(SSA)

    Correspondncia

    CCCCORRELATEDORRELATEDORRELATEDORRELATED SOLUTIONSOLUTIONSOLUTIONSOLUTION....COMCOMCOMCOM

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Critrio para escolha do algoritmo de correlao

    Qualidade da iluminao

    Imagem Referncia Imagem Deformada

    SD: Afetada por qualquer mudana na iluminao.

    NSD: Robusta a mudanas na iluminao (diferenas entre regies brancas e escuras).

    ZNSD: Robusta a mudanas na iluminao (diferenas entre regies brancas e escuras, e na quantidade de luz).

    Complexidade

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Imagem DigitalRepresentao discreta

    da informao

    Interpolao

    InterpolaoRepresentao continuaPreciso subpixel

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    2 22

    2 2 2

    22 2 2

    2 2

    '

    '

    = + + + +

    o

    o

    u uu u u

    xx u xx y x y x y xx y

    yy v v v y yv v v

    x y x y x y

    Expanso em Serie de Taylor

    Rigid

    Affine

    Quadratic

    Mtodos iterativos

    Mapeamento dos deslocamentos

    Funo de forma

  • 25/05/2017

    5

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Clculo das deformaesA deformao podem ser calculadas diretamente do campo de deslocamentos medido.

    Imagens Deslocamento Deformao

    2 1

    = x xxx

    u u

    L

    Deformao calculada por diferenciao :

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Strain windows

    Smooting methods: Mean filtering Gaussian filtering Polynomial smoothing Diffuse approximation Finite element smoothing Local polynomial smoothing

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Local polynomial smoothingVirtual Strain GageVSG = [(SW-1) x ST] + 1

    SW = Strain windowsST = Step Size

    VSG = 13 pixels

    Decay filter

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Impacto do VSG

    Parmetros metrolgicos: Resoluo. Resoluo espacial.

  • 25/05/2017

    6

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Resoluo: menor valor de medio (deslocamento o deformao) que pode ser

    detectado acima do nvel de rudo. Medio:

    anlise de duas imagens do objeto em estado estacionrio.

    Deslocamento Deformao

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Resoluo espacial: menor distancia de medio entre dos pontos independentes

    necessrios para realizar uma medio. Medio:

    Difcil de quantificar, no existe metodologia padro.

    Deslocamento Deformao

    SR = ((SW-1)ST)+SS

    Step

    SR = Subset

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Resoluo espacial: Outra definio:

    o menor perodo sobre o qual um determinado deslocamento ougradiente de deformao imposto reproduzido com um margem deerro aceitvel.

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    LOCAL DIC

    Medio de gradientes de deformao

    GLOBAL DIC SIFT-MESHLESS

    (Wittevrongel et al, 2014) (Gonzles, 2014)

  • 25/05/2017

    7

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    CONSIDERAES PRTICAS

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Viso monocular: no possvel determinar o tamanho dos objetos

    Devemos assumir o objeto planar, paralela e a uma distncia constante do sensor visual durante todo o experimento

    MEDIO BIDIMENSIONAL 2D

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Muito parecido com a viso humana, dois sensores de imagem fornecem informaes suficientes para perceber o ambiente em trs

    dimenses

    A reconstruo da estrutura tridimensional do ambiente utilizando dois sensores de imagem chamado triangulao estreo

    MEDIO TRIDIMENSIONAL3D

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Calibrao do sistema

    Obter medidas de posio e tamanho de objetos no ambiente.

    Determinar o que um pixel na imagem corresponde em mm no ambiente.

  • 25/05/2017

    8

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Processo de calibrao

    Placas de calibrao com pontos notveis equidistantes de forma e tamanhos conhecidos.

    Adquirir pares de imagens de um alvo especial submetidos a movimentos arbitrrios

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Correspondncia de imagens utilizada para identificar a mesma regio com preciso em todas as cmeras aps a deformao:

    Correlao de imagens 2D realizada para identificar regies correspondentes em diferentes pontos de vista.

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Mtodos de caracterizao da superfcie

    Impresso

    Contraste natural

    Tinta (spray painting / airbrushing

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Configurao das cmeras

  • 25/05/2017

    9

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Configurao das cmeras

    1. Abrir a abertura da lente ao mximo para diminuir a profundidade de campo

    2. Saturao de luz=> diminuir luz.3. Ajustar o foco da cmera.4. Diminuir a abertura da lente para

    incrementar a profundidade de campo5. Imagem escura=> adicionar luz6. Mudanas na abertura ou no foco

    re-calibrar sistema

    Aps diminuir abertura da lente

    Focalizao com mxima abertura da lente

    Imagem fora de foco

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    StrainMaster 2D/3D DIC

    SOFTWARES COMERCIAIS

    ARAMIS - Optical 3D

    Deformation Analysis

    Vic-2D system = $18,000-$22,000 (*)

    Vic-3D system = $50,000-$70,000 (*)

    (*) ano 2008

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    2mm

  • 25/05/2017

    10

    DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION DIC DIGITAL IMAGE CORRELATION

    Referncias

    Sutton, M. A., et. al, "Advances in two-dimensional and three-dimensional computervision," Photomechanics, Springer, pp. 323-372, 2000.

    L. Wittevrongel, et. al., "A self adaptive global digital image correlation algorithm," Experimental Mechanics 55, 361-378 (2014).

    G. Gonzles and M. Meggiolaro, "Strain field measurements around notches usingSIFT features and meshless methods," Applied optics 54, 4520-4528 (2015).

    P. Lava, Practical considerations in DIC measurements,SEM preconference course, Costa Mesa USA, June 7th, 2015.

    P. Reu. Virtual Strain Gage Size Study. Experimental Techniques 39 (5): 1-3, 2015

    P Reu. "Introduction to digital image correlation: Best practices and applications. Experimental Techniques 36 (1): 3-4, 2012

    M. Bornert, Mesure des champs cinmatiques par corrlation d'images numriques, Ecole Polytechnique, 2007.

    Correlated Solution INC, Digital Image Correlation: Overview of Principles and Software , SEM Workshop, 2009.