Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Inspection and monitoring of engineering structures by means of optical displacement sensors based on interferometry techniques

Łukaszewski D., Sałbut L., Kujawińska M., Dymny G.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 12

87-91

EN

Inspection and monitoring of engineering structures require simple, fast and remote acquisition, processing and visualization of relevant measuring data. Systems which utilize all above requirements are fundamental for Structural Health Monitoring (SHM). All necessary information should refer to safety threshold and sent to end user, who can accurately assess the health of an object in short time and schedule necessary actions in order to prevent accidences. The paper presents the novel approach to optical displacements sensors. Authors describe low-cost in-plane displacement and strain sensors for monitoring in crucial regions of big civil engineering structures (square millimeters area around welds, joints etc.) by means of two interferometry techniques: Grating Interferometry (GI) and Digital Speckle Pattern Interferometry (DSPI). In principle both of the methods applied have their specific requirements and can be used as complementary ones. GI requires specimen grating attached to the flat surface of an object under test, but it is the unique technique which may provide the information about fatigue process and increased residual stresses. DSPI works with a rough object surface, but due to differential measurements cannot be simply used for long time monitoring but to explore the actual behavior of a structure. We present both sensors working separately, but also we propose the technique which enables usage of the DSPI for long time or periodic monitoring by combining it in one sensor with GI in order to increase number of possible applications of the system. Both sensors can be manufactured by using low - cost replication technologies. The paper presents their mechanical and optical design along with laboratory tests of their main modules which are the sensor heads in the form of monolithic (plastic) and cavity waveguides. Finally, the exemplary applications of sensors in laboratory tests and on exemplary frame truss structure are presented and assessed.

PL

Kontrola i monitoring konstrukcji inżynierskich wymaga prostej, szybkiej i zdalnej akwizycji oraz przetwarzania i wizualizacji danych pomiarowych. Systemy spełniające powyższe wymagania są niezbędne do monitorowania stanu technicznego konstrukcji (ang. Structural Health Monitoring - SHM). Dane uzyskiwane przez systemy monitoringu powinny odnosić się do założonych poziomów bezpieczeństwa i być wysłane do końcowego użytkownika, aby mógł on w krótkim czasie ocenić stan obiektu i zaplanować niezbędne działania celem zapobiegnięcia wypadkom. W artykule zaprezentowano nowe podejście do optycznych czujników przemieszczeń. Opisano niskokosztową głowicę interferometryczną wykorzystującą metodę interferometrii siatkowej i cyfrowej interferometrii plamkowej do pomiarów przemieszczenia i odkształcenia w płaszczyźnie. Przedstawiono jej zastosowanie w monitoringu newralgicznych punktów wielkogabarytowych konstrukcji inżynierskich (regiony wokół spawów, połączeń itp.). W pracy przedstawiono również projekt mechaniczny i optyczny czujników oraz testy laboratoryjne ich głównych modułów (falowodowych głowic pomiarowych). Na koniec przedstawiono aplikację opracowanych czujników na przykładowej konstrukcji kratownicowej.

2

Full-field optical metrology and sensing: from micromeasurements to monitoring of civil engineering structures

Kujawińska M.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2008

|

R. 12, nr 2

99--110

EN

In the paper we present recent trends in full-field optical metrology. The systems based on classical interferometry, digital holography, grating interferometry interferometric and photoelastic tomography and fringe/Gray code projection applied to static and dynamic objects studies are presented. Opto-numerical methodologies for novel materials studies and MEMS, MOEMS analysis are described including LCOS SLMs based active interferometers and digital holographic systems. The designs of novel interferometric and holographic cameras and their usage in outdoor conditions are presented. The concept of new generation of waveguide based full-field microinterferometers for micro-optics characterization is discussed and the progress on their realization is reported. Also 3D/4D data capture and processing systems for computer graphics, virtual reality and industry are presented. Numerous examples of measurement results and their applications in engineering illustrate the importance of progress in this field.

PL

W pracy zaprezentowano współczesne trendy w optycznej metrologii w zastosowaniach do mikromechaniki, optomechatroniki i monitorowania struktur inżynierskich. Przedstawiono systemy bazujące na metodach: klasycznej interferometrii, cyfrowej holografii, interferometrii siatkowej, projekcji prążków i korelacji obrazu. Zaprezentowano optonumeryczne metodyki badania nowych materiałów i systemów MEMS/MOEMS wykorzystujące m.in. aktywną interferometrię i cyfrową interferometrię holograficzną. Przedstawiono nowe układy kamer interferometrycznych i holograficznych oraz ich wykorzystanie poza laboratorium. Przedyskutowano koncepcję nowej generacji mikrointerferometrów falowodowych oraz przedstawiono stan zaawansowania ich realizacji. Dodatkowo zaprezentowano system pomiaru kształtu i deformacji obiektów trójwymiarowych oraz ścieżkę przetwarzania danych wspomagającą ten system. Przedstawiono również koncepcję połączenia w przemysłowych pomiarach kształtu możliwości maszyn współrzędnościowych i polowych systemów optycznych bazujących na cyfrowej projekcji prążków.

3

System aktywnego czujnika siatkowego do pomiaru mikropól odkształceń i naprężeń

Krężel J., Kujawińska M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 6

128-130

PL

W artykule przedstawiono koncepcję zintegrowanego aktywnego systemu mikrointerferometru siatkowego wytwarzanego niskonakładowymi technologiami. Czujnik interferometryczny umożliwia polowe monitorowanie mikropól przemieszczeń. Przedstawiono budowę, symulacje numeryczne oraz eksperymentalne badania modułów wchodzących w skład systemu: platforma oświetlającodetekcyjna odpowiedzialna za wprowadzenie wiązki do głowicy pomiarowej oraz obrazowanie badanego obiektu na matrycy detekującej wynik interferencji sprzężonych wiązek niosących informacje o badanym obiekcie; głowica pomiarowa, która jest pasywnym elementem prowadzącym wygenerowane przez przesuwnik fazy wiązki oświetlające obiekt; przesuwnik fazy jako aktywny element generujący wiązki oświetlające obiekt.

EN

In this paper the idea of active integrated grating microinterferometric based on low-cost technologies setup is presented. That kind of interferometrie sensor allows to perform constant monitoring of displacement microfields. We present the design, numerical simulation and brief experimental results of following modules: light illumination and detection platform-whose task is to generate an input beam for the measurement head and to image the measurement object onto the CMOS matrix detecting the object beams interference result; measurement head-passive element responsible for object illumination beam guiding; phase shifteran active element generating object illumination beams.

4

Odkształcenia lokalne w spawanych laserowo stalowych strukturach panelowych metodą laserowej interferometrii siatkowej

Boroński D.

Przegląd Spawalnictwa

|

2004

|

R. 76, nr 2-3

17-21

5

Analiza właściwości kompozytów hybrydowych z użyciem techniki interferometrii siatkowej

Klata E., Krucińska I., Kujawińska M., Dymny G.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

143-148

PL

Interferometria siatkowa jako metoda analizy stosowana w mechanice eksperymentalnej i inżynierii materiałowej umożliwia wykazanie różnic przemieszczeń i odkształceń na powierzchni kompozytów hybrydowych szklo/PA6, zachodzących w procesie rozciągania. Różnice te wynikające z odmiennych właściwości i struktury półproduktu kompozytowego, jakim jest przędza hybrydowa, pozwalają zobrazować wpływ rodzaju użytej przędzy na właściwości mechaniczne kompozytu z niej otrzymanego.

EN

In this research work the application of grating interferometry method to determination of hybrid composite properties has been presented. The thermoplastic composites have been manufactured from hybrid glass/PA6 yarns used in the form of the knitted fabrics. The hybrid yarns were obtained using four various spinning processes. Each of the manufacturing techniques of hybrid yarns gives a yarn of different appearance and structure: - friction spinned (DREF) yarn - a core yarn, a braid from staple thermoplastic multifilaments and a core from glass multifilament (Fig. 1), twisted yarn - one glass multifilament - twisted uniform with two polyamide niultifilaments (Fig. 2), - air interlaced yarn - yarn with point joints by fibres shifting againts one another under the influence of compressed air (Fig. 3), - textured yarn - connectedin the length by shifting of filament fibres of both components and forming loop structure on the yarn surface (Fig. 4). The mechanical properties of produced hybrid yarns are presented in Table 1. Each of these spinning methods give the different mechanical properties of yarn, the different blending of fibres in yarn and different adhesion conditions between polyamide 6 and glass surfaces. The thermal pressing of the layer arrangement of knitted fabrics was performed on a hydraulic press in optimal conditions. The tensile, shear and bending tests for these composites were carried out by means of an Instron tester. The mechanical properties of composites are dependent on using yarn. By grating (moire) interferometry system we can determine the functions u(x, y) and v(x, y) describing the in-plane displacement in x and y direction respectively for composites in tensile test. Grating interferometry requires specimen preparation by replication on its surface a high-frequency diffraction grating (25x25 mm). The setup of grating interferometry system is shown in Figures 5. The maxima of fringes are formed when u(x, y) = Nd/2, where N — 0, 1, 2, ... is the fringe number, d is grating period. It means that the interferogram is the displacement map with basic sensitivity equal to half of the specimen grating period. In this work is applied grating with frequency 1200 lines/mm, which gives basic sensitivity 417 nm per fringe. Figures 6 and 9 show the u and v displacement maps and Figures 7 and 10 show the strains Ex and Ey within the 4x6 mm obtained for the tensile force 50 N. For the composite manufactured from the air-interlaced yarn the strains are uniform on all measurement field. This yarn has the highest degree of fibre blending. The highest values of strains are for the composite manufactured from the textured yarn. The mean value of the strains (with the exception of composite manufactured from air-interlaced yarn) in the tensile direction of specimen is higher than perpendicular to the tensile direction of specimen.

6

Analiza stref inicjacji pęknięcia zmęczeniowego metodą laserowej interferometrii siatkowej

Boroński D.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2001

|

Z. 73

63-70

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki doświadczalnej analizy odkształceń lokalnych w strefach inicjacji pęknięcia zmęczeniowego w próbkach z karbem. Badania prowadzono w warunkach obciążeń zmiennych z zakresu niskocyklowego zmęczenia. Do pomiaru odkształceń zastosowano technikę laserowej interferometrii siatkowej. Wyniki badań wskazały m.in. na niejednorodność własności materiałowych wywołaną działaniem karbu geometrycznego.

EN

In the paper the selected results of experimental analysis of local strains in the fatique crack initiation zone of notched specimen were presented. The investigations were conducted under low-cycle fatigue loading conditions. The laser moire interferometry technique was used for strain measurement. The results indicate local chances of material properties in the area of fatigue crack initiation. The absence of the strain stabilisation effect can be of sensible importance in fatigue crack initiation process.