Kỹ thuật đo chuyển vị kết cấu bê tông sử dụng camera

Bài viết Kỹ thuật đo chuyển vị kết cấu bê tông sử dụng camera giới thiệu kĩ thuật phân tích ảnh dùng để đo biến dạng kết cấu bằng chương trình MATLAB và sử dụng để đo chuyển vị của thí nghiệm dầm cao bê tông cốt thép có khoét lỗ. Kết quả được kiểm tra với chuyển vị thu được trên đồng hồ đo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật đo chuyển vị kết cấu bê tông sử dụng cameraISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(114).2017-Quyển 1 13 KỸ THUẬT ĐO CHUYỂN VỊ KẾT CẤU BÊ TÔNG SỬ DỤNG CAMERA DISPLACEMENT MEASUREMENT TECHNIQUE FOR CONCRETE STRUCTURES USING CAMERA Trương Hoài Chính, Đào Ngọc Thế Lực Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; thchinh@dut.udn.vn, dntluc@dut.udn.vnTóm tắt - Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ xử Abstract - Today, with the rapid development of image processinglý ảnh, việc phân tích ảnh để xác định biến dạng, chuyển vị sẽ thay technology, image analysis to identify deformation and displacementthế cho việc sử dụng các loại cảm biến đo biến dạng như LVDT, will replace the use of LVDT, strain gauges. There are currently manystrain gauge. Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại máy ảnh kĩ types of high resolution digital cameras and improved imagethuật số có độ phân giải cao cùng với công nghệ xử lý ảnh ngày processing technology. The combination of image capturecàng hoàn thiện thì việc kết hợp giữa thiết bị thu ảnh và công cụ equipment and image analysis tools to create equipment forphân tích ảnh để tạo ra thiết bị đo biến dạng chuyển vị và biến dạng measurement of displacement and deformation is necessary for thelà cần thiết vì thiết bị này cho phép quan trắc chuyển vị trên một below reasons: (1) allowing the observation of deformation on thediện tích rộng, trích xuất kết quả của một vùng bất kì trên miền đo structural surface over a wide area, (2) allowing the extraction of theđạc, đồng thời thiết bị này dễ dàng lắp đặt, sử dụng và giá thành results of any region of the measuring domain simultaneously, (3)thấp. Bài viết này giới thiệu kĩ thuật phân tích ảnh dùng để đo biến being easy for installation, use and low cost. This article introducesdạng kết cấu bằng chương trình MATLAB và sử dụng để đo the image analysis technique used to measure structuralchuyển vị của thí nghiệm dầm cao bê tông cốt thép có khoét lỗ. Kết displacement by MATLAB program. The device is used to measurequả được kiểm tra với chuyển vị thu được trên đồng hồ đo. the displacements of reinforced concrete deep beam with openings.Từ khóa - phân tích ảnh; DIC; đo đạc chuyển vị; MATLAB; hiệu Key words - image analysis; DIC; displacement measurement;chỉnh ảnh. MATLAB; calibration.1. Đặt vấn đề và thường có yêu cầu ít nghiêm ngặt hơn trong điều kiện thí Hiện nay, việc quan trắc đo chuyển vị, biến dạng trên bề nghiệm, đại diện cho kĩ thuật này là phương pháp DIC (digitalmặt kết cấu bê tông chủ yếu dựa vào thiết bị cảm biến đo image correlation – tương quan hình ảnh số) đã được chấpchuyển vị LVDT hay các cảm biến strain gauge. Thiết bị chỉ nhận rộng rãi và thường được sử dụng như là một công cụdùng để đo chuyển vị, biến dạng cục bộ tại vị trí lắp đặt. Khi mạnh mẽ và linh hoạt cho phép đo biến dạng bề mặt trong thívùng đo biến dạng lớn hơn và số vị trí cần lấy chuyển vị nghiệm cơ học vật rắn. Phương thức này đo đạc được biếnnhiều hơn thì cần phải sử dụng số lượng lớn strain gauge, dạng và chuyển vị của toàn bộ vùng cần quan sát, bằng cáchLVDT. Sự phân bố quá nhiều strain gauge và dây dẫn trên so sánh các hình ảnh số của bề mặt mẫu ở các trạng thái khôngbề mặt kết cấu sẽ gây trở ngại lớn cho việc quan sát ứng xử bị biến dạng và các trạng thái bị biến dạng. Về nguyên tắc,của bề mặt bê tông. Hơn nữa, một strain gauge chỉ đo chuyển DIC là hệ thống đo lường quang học dựa trên kỹ thuật số xửvị theo một phương mà tại một điểm trên bề mặt chuyển vị lý hình ảnh và tính toán số. Phương thức này được phát triểnxảy ra theo nhiều phương, nên kết quả đo đạc khi dùng strain đầu tiên bởi nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Namgauge không phản ánh hết trạng thái biến dạng tại một điểm Carolina vào những năm 1980, khi kĩ thuật xử lý ảnh số vàtrên bề mặt bê tông. Đồng thời với một lượng lớn các cảm tính toán số vẫn còn trong thời kì sơ khai. Tuy nhiên, trongbiến sẽ cần một hệ thiết bị thu thập số liệu gây cồng kềnh thời gian qua, phương pháp DIC đã được nghiên cứu và cảiphức tạp. Bên cạnh đó, trong những trường hợp cần đo ứng tiến đáng kể, nhằm giảm tính phức tạp tính toán, đạt được độxử của bê tông trong giai đoạn chưa đông kết và co ngót ban chính xác cao và mở rộng phạm vi áp dụng. Phương phápđầu, thì không thể sử dụng các thiết bị này được. Như vậy, 2D DIC bằng cách sử dụng một máy ảnh cố định được giớicó quá nhiều hạn chế khi sử dụng phương pháp đo truyền hạn trong phép đo biến dạng phẳng của bề mặt phẳng củathống cho việc đo biến dạng, chuyển vị của kết cấu. đối tượng. Để đạt được độ tin cậy của phương pháp đo, một Một phương thức được phát triển và áp dụng để đo biến số yêu cầu của hệ thống đo đạc phải được đáp ứng. Nếu đốidạng, chuyển vị khác, phổ biến ở các phòng thí nghiệm trên tượng thử nghiệm có mặt cong, hoặc biến dạng ba chiều (3D)thế giới là sử dụng kĩ thuật quan học bằng công nghệ xử lý xảy ra sau khi đặt tải thì phương pháp 2D DIC không còn ápảnh (kĩ thuật giao thoa ảnh và kĩ thuật tương quan ảnh số). dụng nữa.Phương thức đo đạc bằng giao thoa yêu cầu một nguồn sáng Phương thức đo biến dạng sử dụng camera được sử dụngkết hợp, và phương thức đo đạc này được thực hiện dựa trên rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Raffard (2001 ...