بررسی امکان تشخیص ترک با استفاده از روش برهم نگاری تصاویر دیجیتال با لکه‌های لیزر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 قطب مکانیک تجربی هوشمند، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 قطب مکانیک تجربی هوشمند، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

تشخیص عیوب ساختاری مانند ترک‌خوردگی و خوردگی بیشتر با تکنیک‌هایی مانند جریان گردابی و التراسونیک انجام می‌شود. برای این منظور نیاز است که منطقه موردنظر به‌صورت نقطه‌به‌نقطه اسکن شود. با روش برهم نگاری تصاویر دیجیتال می‌توان به‌صورت سریع‌تر و ارزان‌تر آزمون ترک یابی سطحی را انجام داد. در این روش با استفاده از یک دوربین مناسب تصویربرداری از سطح سازه در حالت‌های بارگذاری شده و بدون بار انجام می‌شود و با برهم نگاری تصاویر میدان‌های جابجایی و کرنش استخراج می‌گردد. در روش برهم نگاری تصویر دیجیتالی رایج به‌منظور ردیابی سطح از یک الگوی مصنوعی روی سطح ایجاد می‌شود و ایجاد این الگو روی سطوح بزرگ کار مشکلی است. با الگوی لیزری نیازی به ایجاد الگوی مصنوعی روی سطح نیست. در این مقاله یک ترک در یک صفحه پلی کربنات مورد بررسی قرارگرفته است و نشان داده‌شده که مقدار کرنش در اطراف ترک بیش از نواحی دیگر است و این موضوع با روش برهم نگاری تصویر دیجیتالی با الگوی لیزر، کاملاً قابل‌تشخیص است. درصورتی‌که بتوان به‌راحتی سازه را بارگذاری نمود، این روش یک آزمون سریع برای شناسایی ترک‌ها می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the possibility of crack detection using digital image correlation with laser speckles

نویسندگان [English]

  • Abdalrahman Haghighi 1
  • Hamidreza Asemani 2
  • Nasser Soltani 1
1 Intelligence-Based Experimental Mechanics Center, Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran
2 Intelligence Based Experimental Mechanics Center, School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Detecting structural defects such as cracking and corrosion is largely achieved by techniques such as eddy current and ultrasonic testing. For this purpose, these methods require point-by-point scanning over the area of interest. Digital image correlation provides a cheaper and quicker testing method. In this method, imaging of the surface of the structure is performed during loading and unloading by using a suitable camera. In the traditional digital image correlation, to tracking the surface, an artificial pattern should be created on the surface. Creating a suitable pattern on large surfaces is so difficult. With the use of the laser source, a random laser speckle can be created on the sample instead of an artificial pattern. In this paper, the detection of a crack in a polycarbonate plate is investigated. The amount of strain around the crack is more than in other areas, and this issue can be completely detected by the method of digital image correlation with laser speckle. If the structure can be loaded easily, this method is a quick test to identify cracks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Digital Image Correlation
  • laser speckle
  • Crack detection
[1] Eskandari, M., Zarei-Hanzaki, A., Yadegari, M., Soltani, N., & Asghari, A. 2014. “In situ identification of elastic–plastic strain distribution in a microalloyed transformation induced plasticity steel using digital image correlation”. Optics and Lasers in Engineering54, 79-87.
[2] Pan, B., 2018. “Digital image correlation for surface deformation measurement: historical developments, recent advances and future goals”. Measurement Science and Technology, 29(8), p.082001.
[3] Abshirini, M., Soltani, N. and Marashizadeh, P., 2016. “On the mode I fracture analysis of cracked Brazilian disc using a digital image correlation method”. Optics and Lasers in Engineering, 78, pp.99-105.
[4] Zheng, Q., Mashiwa, N. and Furushima, T., 2020. “Evaluation of large plastic deformation for metals by a non-contacting technique using digital image correlation with laser speckles”. Materials & Design, 191, p.108626.
[5] Zhang, R., Song, L., Xu, J., An, X., Sun, W., Zhao, X., Zhou, Z. and Chen, L., 2019. “Laser speckle imaging for blood flow based on pixel resolved zero-padding auto-correlation coefficient distribution”. Optics Communications, 439, pp.38-46.
[6] Song, J., Yang, J., Liu, F. and Lu, K., 2018. “High temperature strain measurement method by combining digital image correlation of laser speckle and improved RANSAC smoothing algorithm”. Optics and Lasers in Engineering, 111, pp.8-18.
[7] Song, J., Yang, J., Liu, F. and Lu, K., 2020. “Quality assessment of laser speckle patterns for digital image correlation by a multi-factor fusion index”. Optics and Lasers in Engineering, 124, p.105822.
[8] Anwander, M., Zagar, B.G., Weiss, B. and Weiss, H., 2000. “Noncontacting strain measurements at high temperatures by the digital laser speckle technique”. Experimental mechanics, 40(1), pp.98-105.
[9] Hutt, T. and Cawley, P., 2009. “Feasibility of digital image correlation for detection of cracks at fastener holes”. NDT & e International, 42(2), pp.141-149.
[10] Mashiwa, N., Furushima, T. and Manabe, K., 2017. “Novel non-contact evaluation of strain distribution using digital image correlation with laser speckle pattern of low carbon steel sheet”. Procedia Engineering, 184, pp.16-21.
[11] Pan, B., 2009. “Reliability-guided digital image correlation for image deformation measurement”. Applied optics, 48(8), pp.1535-1542.
[12] Blaber, J. Adair, B. and Antoniou, A., 2015. “Ncorr: Open-Source 2D Digital Image Correlation Matlab Software,” Exp. Mech., vol. 55, no. 6, pp. 1105–1122.
[13] Pan, B. Asundi, A. Xie, H. and Gao, J., 2009. “Digital image correlation using iterative least squares and pointwise least squares for displacement field and strain field measurements,” Opt. Lasers Eng., vol. 47, no. 7–8, pp. 865–874.
[14]  “https://www.dantecdynamics.com/,” 2020.