Digitalna korelacija slika

Digitalna korelacija slika (DIC) predstavlja postupak izračunavanja 2D ili 3D koordinata iz snimljenih pojedinačnih slika ili sekvenci slika dobijenih pomoću jedne kamere, stereo kamere ili sistema sa više kamera. Ukoliko se snimanje slika odvija tokom određenog vremenskog perioda, mogu se dobiti merni rezultati za pomeranja, brzine i ubrzanja u 2D ili 3D prostoru. Tumačeći lokalna pomeranja između 2D ili 3D koordinata, mogu se izračunati vrednosti deformacija i brzine deformacija. Rezultati DIC analize tipično su dostupni kao podaci za celokupno merno polje površine ispitnog uzorka, zasnovani na hiljadama 2D ili 3D koordinata sa izuzetno visokom lokalnom rezolucijom.

Za sprovođenje DIC merenja, površina ispitnog uzorka se obično priprema odgovarajućim šablonom. Nanošenje šara na šablone se može vršiti različitim metodama, uključujući upotrebu sprejeva, četki ili štampanih obrazaca. Tehnika nanošenja šare je od sekundarnog značaja, pod uslovom da se šara konzistentno kreće i deformiše sa površinom uzorka tokom eksperimenta.

Pre samog testiranja, DIC sistem se postavlja u željeno merno polje i kalibriše. Za sistem sa jednom kamerom, definišu se parametri distorzije objektiva i kalibracija piksela. Kod stereo ili multi-kamernih DIC sistema, dodatno se sprovodi relativno pozicioniranje kamera. U nastavku, ovaj članak će se fokusirati isključivo na stereo kamere, s obzirom na njihovu široku primenu.

Po postavljanju sistema i pre početka testiranja, snimaju se referentne slike ili referentna faza pomoću leve i desne kamere. Ove snimljene slike služe kao referenca za analizu pomeranja i naprezanja tokom svih narednih evaluacija. Tokom testiranja, akvizicija slika se vrši u skladu sa zahtevima ispitivanja, uključujući frekvenciju snimanja, vreme ekspozicije i druge relevantne parametre.

Preko inicijalne referentne slike sa leve kamere postavlja se matrica faceta (podskupova) čije dimenzije i razmak zavise od konkretne primene. Ova matrica se sastoji od hiljada faceta. Facete se koriste za proračun 3D koordinata procenom distribucije sivih vrednosti unutar svake facete i njenom ponovnom identifikacijom u referentnoj slici desne kamere. Triangulacijom, na osnovu centara faceta sa slika leve i desne kamere, i uz primenu kalibracionih podataka DIC senzora, određuju se 3D koordinate. Identifikacija odgovarajućih faceta na slikama leve i desne kamere, kao i kroz sve snimke tokom vremena, vrši se sa subpikselnom preciznošću, što značajno povećava tačnost u poređenju sa jednostavnim skaliranjem piksela.

Inicijalni rezultati DIC analize predstavljaju 3D koordinate površine ispitnog uzorka kroz vreme. Oduzimanjem 3D koordinata svih snimljenih faza tokom vremena od 3D koordinata referentne faze dobijaju se 3D vrednosti pomeranja. Dodatno, vremenskom derivacijom vrednosti pomeranja određuju se 3D brzine i 3D ubrzanja.

Lokalni tenzor ravanske deformacije, na osnovu relativnih pomeranja između izračunatih 3D koordinata, kvantifikuje površinske deformacije duž X i Y ose, kao i glavne deformacije (maksimalnu i minimalnu) i brzine deformacije kao njihove vremenske promene.

Digitalna korelacija slika (DIC) danas nalazi široku primenu u različitim industrijskim sektorima, kao i u istraživačkim i razvojnim aktivnostima na univerzitetima i naučnim institutima. Sa svojim bezkontaktnim načinom rada i sposobnošću merenja i procene kretanja, deformacija, naprezanja, brzina i ubrzanja, Digitalna Korelacija Slika (DIC) je izuzetno prilagodljiv alat u testiranju materijala i komponenti.

Zbog svoje jednostavnosti u pripremi uzoraka i izvođenju merenja, Digitalna Korelacija Slika (DIC) postaje sve značajnija alternativa tradicionalnim mernim uređajima kao što su LVDT, ekstenzometri i akcelerometri.

Dostupna tehnologija digitalnih kamera omogućava pravljenje slika visoke rezolucije i akviziciju podataka pri visokim brzinama, do frekvencija od 5 MHz, čime se otvara širi raspon primena.