An uncertainty analysis for developed measurement vision system aided by numerical simulations

• Autorzy: Holak K , Kohut P. , Martowicz A. , Uhl T.

Warianty tytułu

PL

Analiza niepewności pomiarowego systemu wizyjnego wspomagana eksperymentem numerycznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an optical non-contact method of measuring the static deflection structure in one plane. Displacements of measurement points of the structure under the load were computed by means of digital image correlation coefficient. The application of homography mapping enabled the deflection field to be computed from two images of the structure acquired from two distinct points in space. The model of the developed vision system were implemented and simulated in the MATLAB programming tool. The impact of the corner detector inaccuracy on the measurement results was investigated. The uncertainty propagation of the developed method was examined in a series of simulations. The distance of the camera and the focal length were investigated parameters of the system. In the paper, the variability of homography components as well as variability of displacements measured in each of the points of interest are presented.

PL

W artykule zaprezentowano optyczną bezkontaktową metodę pomiarową ugięć statycznych konstrukcji w jednej płaszczyźnie. Przemieszczenia punktów pomiarowych obiektu będącego pod działaniem obciążeń zostały wyznaczone za pomocą znormalizowanego współczynnika korelacji. Zastosowanie przekształcenia homograficznego umożliwiło uzyskanie krzywej ugięcia konstrukcji na podstawie dwóch obrazów wykonanych z dwóch różnych punktów przestrzeni. Numeryczny model wizyjnego systemu pomiarowego został zaimplementowany w środowisku MATLAB. W pracy zbadano wpływ niedokładności detektora narożników Harrisa na wynik pomiarów. Propagacja niepewności opracowanej metody pomiarowej została wyznaczona w serii eksperymentów symulacyjnych. Badanymi parametrami systemu były: odległość kamery od obiektu oraz ogniskowa. W artykule przedstawiono zmienność elementów macierzy homografii oraz wartości przemieszczeń wyznaczanych przez system w każdym z punktów pomiarowych.

Słowa kluczowe

EN

digital image correlation; homography transformation; vision system; deflection measurement

PL

korelacja obrazów cyfrowych; przekształcenie homograficzne; systemy wizyjne; pomiary odkształceń

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 30, no. 2
• Strony: 65--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Holak K

autor

Kohut P.

autor

Martowicz A.

autor

Uhl T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Robotics and Mechatronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland,

Bibliografia

• Bornert M., Bremand F., Doumalin P., Dupre J.-C, Fazzini M., Gre-diac M., Hild R, Mistou S., Molimard J., Chu T.C., Ranson W.F., Sutton M.A., Peters W.H., 1985, Application of digital image correlation techniques to experimental mechanics. Exp Mech., 25, pp. 232-24.
• De Santo M., Liguori C, Paolillo A., Pietrosanto A., 2004, Standard uncertainty evaluation in image-based measurements, vol. 36, Issues 3^t, pp. 347-358.
• Donders S., Vandepitte D., Van de Peer J., Desmet W. 2005, Assessment of uncertainty on structural dynamic responses with the short transformation method. Journal of Sound and Vibration, vol. 288, pp. 523-549.
• Dubois D., Prade H. 1966, Fuzzy sets and systems. Theory and applications. Academic Press, New York 1980.
• Giurgiutiu V 2008, Structural Health Monitoring with Piezoelectric Wafer Active Sensors. Elsevier Academic Press, Amsterdam, Boston.
• Hanss M. 2005, Applied fuzzy arithmetic. An introduction with engineering applications. Springer-Verlag, Berlin.
• Hanss M. 2002, The transformation method for the simulation and analysis of systems with uncertain parameters. Fuzzy Sets and Systems, vol. 130, pp. 277-289.
• Hartley R., Zisserman A., 2004, Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge University Press.
• Ma Y., Soatto S., Kosetska J., Sastry S. 2004, An Invitation to 3D Computer Vision. Springer-Verlag, New York.
• Martins J.A.C., Rodrigues H.C., Ambrosio J.A.C. 2006, Computational Mechanics. Solids, Structures and Coupled Problems. Springer, Dordrecht, The Nether land, pp. 541-554.
• Moens D., Vandepitte D. 2005, A survey of non-probabilistic uncertainty treatment in finite element analysis. Computer methods in applied mechanics and engineering, vol. 194, pp. 1527-1555.
• Moens D., Vandepitte D. 2006, Interval sensitivity analysis of dynamic response envelopes for uncertain mechanical structures. Proc. of III ECCM - European Conference on Computational Mechanics, Lisbon, Portugal, June 5-9.
• Moore R.E.: Interval analysis. Englewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall.
• Orteu J.-J. 2009, Assessment of Digital Image Correlation Measurement Errors: Methodology and Results. Experimental Mechanics, vol. 49, No. 3, pp. 353-370.
• Park G., Inman D.J. 2007, Structural health monitoring using piezoelectric impedance measurements. Phil. Trans. R. Soc. A 365, pp. 373-392.
• Schueller G.I., Uncertainty & reliability analysis of structural dynamical systems. [Eds.] Mota Soares C.A.
• Schueller G.I. 1997, A state-of-the-art report on computational stochastic mechanics. Probabilistic Engineering Mechanics, vol. 12(4), pp. 197-321.
• Uhl T, Kohut P., Szwedo M., Holak K. 2009, Static and dynamic optical measurement in SUM of civil structures. Proc. of the 7th international workshop on Structural Health Monitoring, DESTech publications, Lancaster, pp. 1765-1773.
• Uhl T., Kohut P., Holak K. 2009a, Image correlation and homography mapping in optical deflection measurement. OPTIMESS, Proc. of the 4th international conference on Optical Measurement Techniques for Structures & Systems, 25-26 May Antwerp, Belgium, pp. 191— 200.
• Zitova B., Flusser J. 2003, Image registration methods: A survey. Image and Vision Computing 21, Elsevier