Određivanje rezolucije pomaka i deformacija lokalnom i globalnom metodom korelacije digitalnih slika na različitim umjetnim teksturama

undergraduate thesis

• Title (english): Determination of displacement and strain resolution using local and global digital image correlation methods on different artifical textures
• Author: Matej Stanić
• Mentor: Zvonimir Tomičević (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2019-03-01, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Određivanje ponašanja materijala jedna je od glavnih zadaća eksperimentalne mehanike. Procjena odziva materijala uslijed narinutog mehaničkog opterećenja očituje se u vidu mjerenja pomaka i deformacija na ispitnom uzorku. Klasične kontaktne metode mjerenja odziva materijala omogućuju registriranje promjena između samo dvije odabrane točke na mjernoj površini što nije dovoljno kod složenijih režima opterećivanja. Razvojem optičkih metoda mjerenja cijelog polja pomaka i/ili deformacija omogućena je analiza odziva materijala na cijelom području interesa. Najkorištenija optička mjerna tehnika je metoda korelacije digitalne slike. Ova metoda bazira se na praćenju karakterističnih točaka na površini mjernog uzorka u nizu digitalnih slika. Određivanjem promjene položaja predloženih točaka moguće je izmjeriti pomak i/ili deformaciju između njih. Kako bi se moglo provesti mjerenje pomoću korelacije digitalne slike potrebno je na mjernu površinu nanijeti odgovarajuću točkastu teksturu na kojoj se uočavaju karakteristične točke. Obrada podataka, odnosno digitalnih slika, u metodi korelacije digitalne slike moguće je provesti lokalnim i globalnim pristupom. Točnost metode korelacije digitalne slike uvelike ovisi o kvaliteti dobivene teksture, upotrijebljenoj mjernoj opremi i o odabranom pristupu.
U ovom radu prikazani su različiti načini dobivanja umjetne teksture, detaljno su opisani lokalni i globalni pristup metodi korelacije digitalne slike te su izvršena mjerenja na uzorcima s dvije različite umjetne teksture. Teksture na kojima je provedeno mjerenje dobivene su sprej i airbrush metodom. Mjerenja su provedena optičkim sustavom Aramis, koji se temelji na lokalnom pristupu, i korelacijskim algoritmom RT3 Correli, koji daje rezultate globalnog pristupa. Ispitivanja su izvršena na neopterećenim uzorcima kako bi se odredio utjecaj šumova i nesavršenosti mjernog sustava na pouzdanost mjerenja malih promjena pomaka i deformacija. Na temelju dobivenih rezultata pomaka i deformacija određene su standardne rezolucije pomaka i deformacija, koje pokazuju koliki se mali prirasti mjernih veličina mogu pouzdano mjeriti ovom metodom ovisno o veličini fasete ili konačnog elementa.

Abstract (english)

Determination of material behavior is one of the main tasks of experimental mechanics. Estimation of material response due to the applied loading is manifested through the measuring of the displacements and strains on the test sample. The classical contact measurement methods of the material response enable the registration of the changes between only two selected points on the measuring surface, which is not enough when the sample is subject to complex loading regimes. With the development of the optical measurement methods of the entire displacement and/or deformation field, it is possible to analyze the material response over the whole region of interest. The most commonly used optical measurement technique is Digital Image Correlation. The proposed method is based on the tracking of characteristic point on the measuring surface in a series of digital images. By determining the position change of the proposed points, it is possible to measure the displacement and/or strain between them. In order to conduct the measurements via Digital Image Correlation, it is necessary to apply a suitable texture to the measuring surface. Data processing, i.e. digital image processing, in Digital Image Correlation can be carried out by local and global approach. The accuracy of the Digital Image Correlation significantly depends on the quality of the prepared texture, applied measuring equipment and the selected approach.
In this thesis various ways of obtaining artificial texture are presented, the local and global approaches of the Digital Image Correlation are described in detail and measurements are made on samples with two different artificial textures. The textures used for the measurements were made by spray and airbrush. The measurements were performed using the local approach based Aramis optical system and the correlation algorithm RT3 Correli, which provides the results of a global approach. The investigations were performed on the unloaded samples in order to determine the impact of the noise and the imperfection of the measuring system on the measurement reliability of the small displacement and strain changes. Based on the obtained displacement and strain fields, standard displacement and strain resolution were determined.
Furthermore, the obtained results reveal the smallest displacement/strain increment that can be reliably measured via proposed technique according to the size of the facet or the finite element.

• Keywords: digital image correlation; local and global approach; artifical texture; airbrush; standard displacement resolution; standard strain resolution
• Keywords (english): korelacija digitalne slike; lokalni i globalni pristup; umjetna tekstura; airbrush; standardna rezolucija pomaka; standardna rezolucija deformacija
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:703298
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-05-23 00:28:32