Fotogrametryczny pomiar elementów walcowanych

• Autorzy: Tokarczyk R. , Skoczek K.

Warianty tytułu

EN

Photogrammetric measurement of rolled elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowanie fotogrametrycznej metody pomiaru służącego wyznaczeniu przemieszczeń i odkształceń elementów walcowanych przeprowadzono w ramach międzynarodowego projektu prowadzonego przez Katedrę Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali Nieżelaznych AGH pt.: ,,Badanie płynięcia materiału w procesie walcowania pielgrzymowego na zimno”. Badania nowego procesu walcowania pielgrzymowego prowadzone są na modelu fizycznym walcarki pielgrzymowej. Doświadczenia wykonywane są na materiałach niemetalicznych (plastelina, woski), i metalicznych (ołów, aluminium). Celem pracy jest opracowanie metody pomiaru służącego wyznaczeniu odkształcenia materiału walcowanego z plasteliny, mającego przed walcowaniem kształt wydrążonego walca, a w trakcie walcowania - stożka ściętego. Jako metodę pomiaru zaproponowano wcięcie w przód z dwu zdjęć zbieżnych o znanej orientacji wewnętrznej i zewnętrznej, po procesie orientacji wzajemnej i bezwzględnej. Do rejestracji obrazów wykorzystano skalibrowaną cyfrową lustrzankę Nikon D80, z matrycą 10 megapikseli oraz stałoogniskowym obiektywem Sigma EX DG 20/1,8. Wykonano próbę automatyzacji pomiaru sygnałów na elemencie walcowanym z użyciem narzędzi programu Matlab. Przetestowano dwie metody pomiaru: filtracji regionów do detekcji markerów i wagowanego środka ciężkości do pomiaru ich centrów oraz alternatywnie metodę wieloetapowego ścieniania na zbinaryzowanym obrazie.

EN

Developing a photogrammetrical method of measuring displacements and deformations of rolled objects was supported by the international project “Investigations of displacements and deformation during cold rolling of tubes in pilgering process” led by the Department of Metal Forming, Cracow University of Technology. Cold rolling of tubes in the pilgering process is one of the most advanced technologies of manufacturing copper pipes used in of water supply systems, heating systems, medical systems, etc. The method makes it is possible to increase the overall deformation by up to 95%. Research on effects of the new process on the size of deformation and behaviour of the rolled material is thus required. The study on the new pilgering process were carried out on a physical model of a pilger mill. The first tests were conducted on non-metallic materials (plasticine, wax), the metallic materials (lead, aluminum) being tested at the last stage of trials. The aim of the proposed measurement method was to determine the deformation of a rolled wax material. Before it was rolled, the object was shaped like a hollow cylinder, a bevelled cone being produced after rolling. Direct intersection of two convergent images, with known interior and exterior orientation, was proposed as the measurement method. For image acquisition, we used 10 Mpx. Nikon D80 digital SLR camera with Sigma EX DG 20/1.8 fixed focus lens. The photogrammetric model is based on the relative orientation of the two images. It is then transformed to the reference system defined by the ground control points using an absolute orientation. After such procedures, image orientation elements are determined. Thus, we are able to calculate 3D coordinates of arbitrary point visible on the two images. The images were acquired from a tripod constructed especially for the needs of the project. The tripod allows moving the camera along the mill. Because the object being deformed is photographed only from the top, to assess deformations on its entire surface the object has to be rotated around its main axis. The photogrammetrical models that are thus created have to be connected into a special reference system. The first results of photogrammetric measurements were obtained by using the VSD AGH digital stereo plotter. It allowed us to check the correctness of the method and to create the first deformation plots. Subsequently, the image measurements and the calculation of 3D coordinates were carried out by using the software developed by the authors. It allows loading image data in an arbitrary format, zooming, point measuring, taking lens distortion into consideration, carrying out the relative and absolute orientation, and computing coordinates of an arbitrary point with the control of the transverse parallax. The results, i.e., 3D coordinates of the points, are written to a text file. To find out what processes occur during rolling, it is necessary to acquire a large number of images and, consequently, to take numerous measurements on digital images. Thus, there is a need to automate the process of measuring the markers on the rolled object. Numerous tests were carried out using the Matlab programming environment. Two methods of measurement were tested: 1) to detect markers (region filtering) and to measure the center of markers (weighted center of mass); 2) multi-staged thinning on a binarized (using the otsu method) image. The first method, which gave better results, forms the basis of the Test Field Measurement Field Box software intended as providing automatic measurement of calibration images in a test field. However, further work on automation of strongly deformed model in which the markers lose their circular shape, is recommended.

Słowa kluczowe

PL

fotogrametria bliskiego zasięgu; cyfrowy aparat fotograficzny; przetwarzanie obrazów; pomiar automatyczny; obraz cyfrowy

EN

close-range photogrammetry; digital camera; digital image processing; automatic measurement

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 18b
• Strony: 589--600
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Tokarczyk R.

• Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, tel. [phone]

autor

Skoczek K.

• Absolwentka Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. Atkinson K. B., 1996. Close Range Photogrammetry and Machine Vision, Whittles Publishing.
• 2. Clarke T., Wang X., 2000. The Control Of A Robot End-Effector Using Photogrammetry. International Archives ISPRS , Amsterdam.
• 3. Claus M., 1988. Experience with InduSURF in 3D Measurement of industrial Surfaces. International Archives ISPRS, Kyoto
• 4. Ergün B., Kulur S., 2000. Integration of digital photogrammetric obtained data with autocad to car surface model. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing - materiały kongresowe ISPRS, Amsterdam, komisja V.
• 5. Fraser C.S., Brown D.C., 1986. Industrial Photogrammetry – New Developments and Recent Applications . Photogrammetric Record No. 12 (68).
• 6. Godding R., Boesemann W., Huette H.., 2000. Photogrammetric Measurement Techniques For Quality Control In Sheet Metal Forming. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing - materiały kongresowe ISPRS, Amsterdam, komisja V.
• 7. Gutu A., 1978. Industrial Phtogrammetry in the investigations of technological Mining Ingeneering. Proceedings Inter-Congress Symposium “Photogrammetry for Industry”.Stockholm, Sweden.
• 8. Jachimski J., Mierzwa W., Boroń A., Tokarczyk R., Wróbel A.,1997. Możliwości wykorzystywania obrazów fotograficznych i cyfrowych w przemysłowej metrologii. Zeszyty Naukowe AGH, Geodezja.
• 9. Kakiuchi T. Chikatsu H., 2000. Construction Of Stereo Vision System For 3d Objects Modeling. International Archives ISPRS, Amsterdam.
• 10. Kolecki J., Tokarczyk R., 2008. Automatyczna identyfikacja punktów pola testowego AGH z wykorzystaniem pakietu Matlab. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 17.
• 11. Psaltis C., Ioannidis C., 2006. An Automatic Technique For Accurate Non-Contact Structural Deformation Measurements. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing - materiały kongresowe ISPRS, Istambuł, komisja V.
• 12. Skoczek K., 2008. Fotogrametryczne badanie przemieszczeń i odkształceń elementów walcowanych. Praca dyplomowa pod kierunkiem Reginy Tokarczyk, obroniona w 2008 r. na Wydziale Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH.
• 13. Tan J., Ishikawa S., 2000. Method Of Modeling Deformation Of An Object Employing Surrounding Video Cameras. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing - materiały kongresowe ISPRS, Amsterdam, komisja V.
• 14. Tokarczyk A., Tokarczyk R., 1981. Fotogrametryczny pomiar modeli i ich deformacji przy wykorzystaniu kamer niemetrycznych. Prace Komisji Górniczo-Geodezyjnej PAN, Z.29.
• 15. Tokarczyk R., 1990. Wykorzystanie zdjęć niemetrycznych do badania deformacji modelu górotworu. Międzynarodowe Sympozjum FIG n.t.: Pozyskiwanie danych do badania odkształceń. Katowice 1990.
• 16. Tokarczyk R., Boroń A., 2000. Badanie cyfrowych aparatów fotograficznych dla potrzeb fotogrametrii bliskiego zasięgu. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 10.
• 17. Wester-Ebinghaus W., 1990. High Precision Industrial Photogrammetry. Photogrammetric Record No.10.
• 18. Wong K. W., Vonderohe A. P., 1978. Measurement of displacement around tunnel models by motion parallax. Proceedings Inter-Congress Symposium “Photogrammetry for Industry”.Stockholm, Sweden.