超高速ビデオカメラを用いた画像解析と数値解析による亀裂破壊過程の検証

使用超高速摄像机通过图像分析和数值分析验证裂纹失效过程

• 批准号: 14750394
• 负责人: 沖中 知雄
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kinki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750394/
• 关键词: 画像解析; スプレーマーキング; 亀裂進展; 粒子追跡; 亀裂進展問題; ISISカメラ; 超高速撮影; PIV; 衝撃破壊試験; 亀裂進展過程; ガウス粒子

本年の研究では,静的載荷時における亀裂の発生,進展過程の画像解析を行うとともに,供試体へのマーキング手法の開発とマーク検出手法の改善を行った.沖中等はガウス粒子を供試体表面にマーキングすることにより画像解析対象表面に既定の濃度分布を与えた.これを撮像素子表面の光電変化部の位置・形状の情報と組合わせることにより,粒子検出精度が0.01画素程度の高性能な画像解析手法の開発に成功している.この手法は高精度である一方,実験の下準備に多大な手数を要する上,鋼材等のガウス粒子のマーキングが困難な材料も存在する.そこで本年は、スプレー・マーキングによる簡易マーキング手法を検討した.黒色スプレーを用いて供試体表面に微小粒子をマーキングすることにより,高解像度かつ簡便で金属等にも応用可能な画像解析手法の開発を試みた.この手法の開発にあたっては,微小粒子の検出,変形前・変形後での粒子の追跡,検出された粒子位置の変位からのひずみの算出の3つのポイントが問題となる.本研究では,粒子の検出には沖中等の開発した粒子追跡手法を応用,粒子の追跡にはカルマン・フィルターを用いた追跡手法を適用,ひずみの算出にはメッシュレス法で用いられる重み付き近似による算出を適用した.尚,カルマン・フィルターを用いた追跡手法は流体分野で開発され,良好な結果を与えている手法である.硬石膏を用いて作成した角柱供試体の3点曲げ試験に開発さらた画像解析手法を適用し,亀裂発生前後の供試体表面のひずみ分布を検討した.画像解析には600万画素のNIKON-D70を使用した.開発された手法の精度は,ガウス粒子を用いた高精度画像解析手法との比較で検討した.結果,簡便で高解像度なひずみ分布が得られたものの,その精度には改善の余地を残すことが明らかとなった.

This year's research is aimed at the development of crack generation, image analysis of progress process, and improvement of detection method of test sample. The concentration distribution of the particles on the surface of the test sample is determined by the image analysis. The position and shape information of the photoelectric conversion part of the pixel sub-surface are combined, and the particle detection accuracy is 0.01 pixel level, and the image analysis method is successfully developed. This method is highly accurate, and the number of hands required for preparation is high. Steel and other materials are difficult to prepare. This year's event was held in the United States. Black color analysis method is used to test the surface of the test sample for small particles, high resolution, simple metal and other possible image analysis method development. This method of development is not easy, small particles detection, shape change before and after the particle tracking, detection of particles position change and calculation of the three kinds of problems. In this study, the particle tracking method is applied to the particle tracking, and the particle tracking method is applied to the particle tracking. Still, the trace method is used to separate the fluid field, and the result is good. The hard magnetic stripe was made into a prism and the 3-point curve test was developed. The image analysis method was applied to the surface of the prism before and after the crack was developed. Image resolution is 6 million pixels and NIKON-D70 is used. The precision of the open method is compared with that of the high precision image analysis method. As a result, a simple and high resolution distribution is obtained, and there is room for improvement in accuracy.

项目成果

沖中知雄, 江藤剛治他: "組立て型3板式超高速ビデオカメラのためのポスト/デジタル画像補正に関する研究"可視化情報学会論文集. Vol.24,No.1. 1-8 (2004)

Tomoo Okinaka、Goji Eto 等人：“组装式 3 面板超高速摄像机的后/数字图像校正研究”可视化信息学会论文集第 24 卷，第 1 期。 -8 (2004)