Nghiên cứu phương pháp tạo mô hình bề mặt phục vụ đo đạc biến dạng kết cấu bằng công nghệ tương quan hình ảnh

Tại Việt Nam, đo đạc biến dạng trong kết cấu thường phụ thuộc vào hai loại cảm biến chính là cảm biến điện trở và cảm biến dây rung. Nhược điểm của những phương pháp đo đạc cổ điển này là các cảm biến phải được gắn trực tiếp vào cấu kiện, gây khó khăn trong công tác chuẩn bị cũng như đẩy chi phí lắp đặt lên cao. Bài báo này nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp đo biến dạng dựa vào kỹ thuật xử lý hình ảnh từ camera, được gọi là thuật toán tương quan hình ảnh (DIC). Nghiên cứu tập trung vào việc thử nghiệm một số các cách tạo mô hình bề mặt nhằm giúp phương pháp đo biến dạng DIC có độ chính xác tốt hơn và phù hợp hơn với từng loại vật liệu bao gồm thép và bê tông. Phương pháp tạo mô hình cho đo đạc biến dạng trong thí nghiệm kéo thanh thép sử dụng chấm bút phủ và phun sơn. Với thí nghiệm nén mẫu bê tông, phương pháp tạo mô hình đốm chấm bao gồm phun sơn trực tiếp, phủ cát, chấm bút phủ và phun sơn qua lưới. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng phương pháp chấm bút phủ phù hợp với thí nghiệm kéo thanh thép, trong khi phương pháp phủ cát và phun sơn trực tiếp khá phù hợp với thí nghiệm nén mẫu bê tông.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 14 (1V): 1–11 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TẠO MƠ HÌNH BỀ MẶT PHỤC VỤ ĐO ĐẠC BIẾN DẠNG KẾT CẤU BẰNG CƠNG NGHỆ TƯƠNG QUAN HÌNH ẢNH Khúc Đăng Tùnga,∗, Andy Nguyenb , Lê Tùng Lâmc , Lại Đức Giangc a Khoa Xây dựng cầu đường, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b School of Civil Engineering & Surveying, University of Southern Queensland, 37 Sinnathamby Boulevard, Springfield Central, QLD 4300, Australia c Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 27/08/2019, Sửa xong 19/09/2019, Chấp nhận đăng 02/10/2019 Tóm tắt Tại Việt Nam, đo đạc biến dạng kết cấu thường phụ thuộc vào hai loại cảm biến cảm biến điện trở cảm biến dây rung Nhược điểm phương pháp đo đạc cổ điển cảm biến phải gắn trực tiếp vào cấu kiện, gây khó khăn cơng tác chuẩn bị đẩy chi phí lắp đặt lên cao Bài báo nghiên cứu thử nghiệm phương pháp đo biến dạng dựa vào kỹ thuật xử lý hình ảnh từ camera, gọi thuật tốn tương quan hình ảnh (DIC) Nghiên cứu tập trung vào việc thử nghiệm số cách tạo mơ hình bề mặt nhằm giúp phương pháp đo biến dạng DIC có độ xác tốt phù hợp với loại vật liệu bao gồm thép bê tơng Phương pháp tạo mơ hình cho đo đạc biến dạng thí nghiệm kéo thép sử dụng chấm bút phủ phun sơn Với thí nghiệm nén mẫu bê tơng, phương pháp tạo mơ hình đốm chấm bao gồm phun sơn trực tiếp, phủ cát, chấm bút phủ phun sơn qua lưới Kết thực nghiệm cho thấy phương pháp chấm bút phủ phù hợp với thí nghiệm kéo thép, phương pháp phủ cát phun sơn trực tiếp phù hợp với thí nghiệm nén mẫu bê tơng Từ khố: đo biến dạng; cảm biến; tương quan hình ảnh; mơ hình đốm chấm INVESTIGATION OF SPECKLE PATTERN FOR STRAIN MEASUREMENT OF CIVIL STRUCTURES USING DIGITAL IMAGE CORRELATION Abstract In Vietnam, strain measurement in civil engineering is mainly employed by using two types of sensors including strain gauges and vibrating wire gauges The limitations of using those sensors are troublesome installation, wiring cable and highly-cost equipment This paper aims to introduce an alternative strain measurement method based on vision technique, namely Digital Image Correlation – DIC The research mostly focuses on the investigation of speckle patterns in digital image correlation for steel and concrete structures to obtain better strain measuring results The speckle patterns prepared for rebar tests were paint spraying and use of correction pens For concrete speciment tests, the speckle patterns were conducted by paint spraying, correction pens, sand sprinkling, and grid paint spraying The experiment results shown that the correction pen method is suitable with steel tests, while sand sprinkling and paint spraying are proper for concrete tests Keywords: strain measurement; sensor; digital image correlation; speckle pattern https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(1V)-01 c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả Địa e-mail: tungkd@nuce.edu.vn (Tùng, K Đ.) cấusẽsẽbiến biến dạng theo Một đặc biệt xác định thay điện cảm cấu dạng theo Một bộbộ đođo đặc biệt sẽsẽ xác định sựsự thay đổiđổi điện trởtrở cảm biếnvàvàchuyển chuyểnđổi đổigiágiátrịtrị thay đổi điện ngược sang biến dạng Hình thể biến thay đổi điện trởtrở ngược lạilại sang biến dạng Hình thể hìnhảnh ảnhcủa củahaihailoại loại cảm biến điện phổ biến dùng biến dạng cho liệu thép hình cảm biến điện trởtrở phổ biến dùng đođo biến dạng cho vậtvật liệu thép tôngtrong trongxây xâydựng, dựng, bộđọc tín vàvàbêbêtơng vàvà hiệu Tùng, K.bộ Đ., đọc cs /tín Tạp chíhiệu Khoa học Cơng nghệ Xây dựng biếndây dâyrung rungđược đượcphát phátminh minhvàvàđăng đăngkýkýbản bảnquyền quyềnbởi bởiExner ExnerRainer Rainervào vào Cảm Cảm Giớibiến thiệu năm1977 1977[2] [2].Chúng Chúngđược đượcsửsửdụng dụngít ítphổ phổbiến biếnhơn, hơn,đặc đặcbiệt biệt Việt Nam, thành năm tạitại Việt Nam, dodo giágiá thành Trong lĩnh vực xây dựng, công tác đo biến dạng kết cấu thực thường xuyên phổ khácao cao Cảm biến rung động dựa nguyên dây rung cảm Cảm biến dây rung dựa nguyên tầntần sốsố dây rung cảm biến Cơng việc đodây đạc hoạt cóhoạt thể động tiến hành phịngtắc thítắc nghiệm nhằm xác định đặc biếnsẽtrưng sẽthay thay khichiều chiều dài (hay lực căng) dây rung thay đổi Như vậy, thiết biến (hay lực căng) rung thay đổi Như vậy, thiết bịbị cơđổi lýđổi vật liệu xâydài dựng, thí nghiệm cho cấudây kiện đặc biệt, sử dụng ngồi trường cho cơng tác đánh giá định cơng trình Trên thếđộng giớicủa tạirung, Việt từ Nam nay, đổi đặc biệtsẽ sẽxác xácđịnh định sựthay thay đổi dao dây từ chuyển đổi đođođặc biệt sựkiểm đổi tầntần sốsố dao động dây rung, đóhiện chuyển hai loại cảm biến thường sử dụng cảm biến điện trở (strain gauge) cảm biến dây rung ngượclạilạisang sangbiến biếndạng dạngtỷtỷđối đốicủa củadây dâyrung rung(cũng (cũngchính chínhlà làbiến biếndạng dạngtỷtỷđốiđốicủa củacấu cấu ngược (vibrating wire gauge) Trong hai loại cảm biến này, cảm biến điện trở, phát minh đăng ký kiện) Mặc thành đáng đạc cảm biến dây rung thường kiện) Mặc dùdù cócó giágiá thành đắtđắt đáng kể,kể, kếtkết đođo đạc cảm biến dây rung thường quyền Ruge Arthur từ năm 1944 [1], sử dụng rộng rãi có giá thành rẻ Nguyên chínhtắc xác hơn, ổnđịnh địnhhơn biếndạng thuđược biến điện trở Mặc xác hơn, ổncủa kếtkết từtừ cảm biến điện trở Mặc dùdù ưuưu hoạt động cảm biến điện trở dựabiến theo đặcdạng tínhthu nhóm vậtcảm liệu đặc biệt làm cảm biến, điểmnổi bậtcủa củacác cácđổi loại cảm biến làđều đềucó cóthể thểđo đođạc đạc kết biến dạng điểm loại cảm biến kết biến dạng đónổi làbật q trình thay kích thước vật liệu sẽlà làm thay đổi điện trở nó.các Như khiquả kết cấu bị lựcxác, tácxác, động dẫn đến biến dạng, cảm biến điện điểm trởđiểm gắntrong (hoặc trong) kếtsử cấu sẽdụng biếnchẳng dạng theo kháchính chúng nhược trình sử chẳng hạn chúng cócó sốsố nhược q trình dụng hạn Một đo đặc biệt xác định thay đổi điện trở cảm biến chuyển đổi giá trị thay đổi yêucầu cầusựsựlắplắpđặtđặtvàvàđođođạc đạcbởi bởicác thuật viên lành nghề, hạn chế phạm đạc, yêu kỹkỹ thuật viên lành nghề, hạn chế vềvề phạm vivi đođo đạc, điện trở ngược lại sang biến dạng Hình thể hình ảnh hai loại cảm biến điện trở phổ biến chỉchỉ dùng lần, vàvà yếu tốtố đặc biệt liên quan tớitới giágiá cáccảm cảm biếnđiện điệntrởtrởhầu hầunhư dùng lần, yếu đặc biệt liên quan biến dùng đo biến dạng cho vật liệu thép bê tông xây dựng, đọc tín hiệu thành [3] thànhcủa củacác cácbộbộđođotíntínhiệu hiệukhá kháđắtđắttiền tiền [3] (a) Cảm biến điện trở đo kết cấu thép (nhỏ), Cảm biến điện trở đo kết cấu bê tông (lớn) (b) Bộ thu xử lý liệu từ cảm biến điện trở Hình Bộ thiết bị đo biến dạng cảm biến điện trở 2 Cảm biến dây rung phát minh đăng ký quyền Exner Rainer vào năm 1977 [2] Chúng sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt Việt Nam, giá thành cao Cảm biến dây rung hoạt động dựa nguyên tắc tần số dây rung cảm biến thay đổi chiều dài (hay lực căng) dây rung thay đổi Như vậy, thiết bị đo đặc biệt xác định thay đổi tần số dao động dây rung, từ chuyển đổi ngược lại sang biến dạng tỷ đối dây rung (cũng biến dạng tỷ đối cấu kiện) Mặc dù có giá thành đắt đáng kể, kết đo đạc cảm biến Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng dây rung thường xác hơn, ổn định kết biến dạng thu từ cảm biến điện trở Mặc dù ưu điểm bật loại cảm biến đo đạc kết biến dạng xác, chúng có số nhược điểm trình sử dụng chẳng hạn yêu cầu lắp đặt đo đạc kỹ thuật viên lành nghề, hạn chế phạm vi đo đạc, cảm biến điện trở dùng lần, yếu tố đặc biệt liên quan tới giá thành đo tín hiệu đắt tiền [3] Từ nhược điểm kể trên, kết hợp với thực trạng Việt Nam hoàn toàn sử dụng cảm biến cổ điển, đặc biệt cảm biến điện trở để đo đạc biến dạng, báo nhằm mục đích giới thiệu phương pháp đo biến dạng khác sử dụng công nghệ phân tích hình ảnh có tên gọi kỹ thuật tương quan hình ảnh (Digital Image Correlation - DIC) Kỹ thuật tương quan hình ảnh cơng nghệ cổ điển nhằm theo dõi vị trí định vị chuỗi ảnh Như vậy, ta quay phim kết cấu bị biến dạng tác động tải trọng, vị trí định vị ảnh chụp kết cấu kỹ thuật DIC theo dõi liên tục Sự thay đổi vị trí điểm sử dụng để tính tốn biến dạng tương đối chúng biến dạng kết cấu Kỹ thuật lần đầu thử nghiệm lĩnh vực đo đạc khí chế tạo từ khoảng 30 năm trước [4, 5] Hiện phương pháp đo đạc dựa DIC liên tục nghiên cứu phát triển giới, không sử dụng để đo đạc biến dạng kết cấu mà cịn sử dụng cho việc đo đạc chuyển vị động [6, 7] Phương pháp đo biến dạng DIC áp dụng đo đạc cho cấu kiện nhỏ (khi gắn cảm biến thông thường), mảng kết cấu lớn liên tục (khi phải sử dụng nhiều cảm biến thông thường) [8] Phương pháp đo biến dạng DIC ứng dụng chủ yếu phịng thí nghiệm việc thuận tiện bố trí camera điều kiện ánh sáng phù hợp Với thí nghiệm đo đạc ngồi trường, phương pháp đo biến dạng DIC gặp khó khăn khoảng cách từ camera đến bề mặt cần đo lớn Tuy nhiên, việc ứng dụng phương pháp DIC cho đo đạc chuyển vị động trường tiến hành phổ biến Thông thường, hệ thống DIC đơn giản bao gồm trang thiết bị sau: camera kỹ thuật số giá rẻ dùng để thu hình ảnh vị trí cần đo; máy vi tính để xử lý hình ảnh sử dụng thuật tốn tương quan; số phụ kiện khác tripod để cố định camera; ngồi cịn cần sơn, màu nước, bút phủ, keo, để tạo mơ hình đốm chấm Cơ sở lý thuyết kỹ thuật tương quan hình ảnh Như ta biết, ảnh thường chuyển đổi toán học thành ma trận cường độ sáng theo phương trình tốn học định Ví dụ ảnh đen trắng có độ phân giải 1920 × 1080 pixel mơ tả ma trận có kích thước 1920 × 1080, đó, ảnh mầu mơ tả ba ma trận có kích thước 1920 × 1080 tương ứng với ba mầu Đỏ, Xanh Xanh lục Kỹ thuật tương quan hình ảnh DIC thuật toán lĩnh vực xử lý hình ảnh Mục đích thuật tốn tìm kiếm nhận dạng vị trí khu vực quan tâm (thường gọi ROI) chuỗi ảnh khác vật thể Cơ sở lý thuyết thuật toán dựa việc xác định mức độ tương quan khu vực quan tâm ROI ảnh khác nhau, lúc định nghĩa ma trận Như vậy, kỹ thuật tương quan hình ảnh thật trình so sánh tương quan ma trận cường độ sáng Để giải thích quy trình thực thuật tốn cách tường hơn, Hình cho ta thấy hai ảnh chụp m m + mẫu bê tông cường độ siêu cao (UHPC) hai thời điểm khác mẫu bê tông chịu tải trọng nén khác Giả sử ta tiến hành chọn hai điểm quan tâm A(xA , yA ) B(xB , yB ) ảnh m nhằm xác định biến dạng chúng thời điểm mà ảnh m + chụp Sử dụng thuật tốn phân tích tương quan hình ảnh giúp ta tìm vị trí A B ảnh kế tiếp, gọi điểm A (xA , yA ) B (xB , yB ) tạihai haithời thờiđiểm điểmkhác khácnhau nhaukhi khimẫu mẫubê bêtông tôngchịu chịucác cáctải tảitrọng trọngnén nénkhác khácnhau nhau.Giả Giảsử sửtata tiếnhành hànhchọn chọnhai haiđiểm điểmquan quantâm tâmlàlàA(𝑥 A(𝑥"", 𝑦 , 𝑦""))và vàB(𝑥 B(𝑥%%, 𝑦 , 𝑦%%))tại tạibức bứcảnh ảnhmmnhằm nhằmxác xácđịnh định tiến sựbiến biếndạng dạnggiữa giữachúng chúngtại tạithời thờiđiểm điểmmà màbức bứcảnh ảnhm+1 m+1được đượcchụp chụp.Sử Sửdụng dụngthuật thuậttốn tốn phântích tíchtương tươngquan quanhình hìnhảnh ảnhsẽsẽgiúp giúptatatìm tìmđược đượcvịvịtrí trícủa củaAAvà vàBBtrên trênbức bứcảnh ảnhkế kếtiếp, tiếp, phân Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng lầnlượt lượtđược đượcgọi gọilàlàcác cácđiểm điểmA’(𝑥 A’(𝑥"&"&, ,𝑦𝑦"&"&))và vàB’(𝑥 B’(𝑥%&%&, ,𝑦𝑦%&%&).) lần (b) Ảnh thứ m + (a) Ảnh thứ m Hình Mơ kỹ thuật tương quan hình ảnh Hình2.2.Mơ Mơphỏng phỏngkỹ kỹthuật thuậttương tươngquan quanhình hìnhảnh ảnh Hình Đầu tiên, thuật tốn trích ma trận hình thành điểm ảnh lân cận điểm A, gọi Đầutiên, tiên,thuật thuậttốn tốnsẽsẽtrích tríchmột mộtma matrận trậnđược đượchình hìnhthành thànhbởi bởicác cácđiểm điểmảnh ảnhlân lâncận cận Đầu ma trận T thơng thường có kích thước × 3, × 35 × 37 Trong báo này, ma trận điểm A,cógọi gọi matrận trận Tthơng thơng thường sẽcó có kích thước 3x3, 5x5 hoặc7x7 7x7 Trong bàiảnh báo điểm A, làlàthước ma thường kích thước 5x5 Trong báo chọn kích ×T 35 Mỗi giá trị củasẽ ma trận T đại diện 3x3, cho giá trị cường độ sáng điểm này, maứng, trậnthường đượcchọn chọn cókích thước 5x5 Mỗi giátrị trị ma trận đạiđen diện chotrị giá trị này, ma trận thước 5x5 Mỗi trận đại diện giá trị tương có giá có trị từkích 0-255, giá trịgiá thấp đạima diện choTT màu vàcho giá cao cường độ sáng điểm ảnh tương ứng, thường có giá trị từ 0-255, giá trị thấp cường màu điểmtrắng ảnh Ởtương ứng, thường trịAtừsẽ 0-255, giá trị thấp độ đại sáng diện cho ma trận T này, vị trí có củagiá điểm nằm trọng tâm ma trận đại2(a)) diệncho chotìm màu đen vàgiá giátrị trịcao cao đạidiện diệntrận cho màu trắng matrận trậnma này,Tvịvị đại diện màu đen đại cho trắng ma TTnày, (Hình Để vị trí điểm A ,nhất nhiều ma Gmàu có kíchỞỞ thước với trận cắt từ ảnh + 1trọng cách lần(Hình lượt tham sốtìm hàngđược cộtvị theo tả tríđược củađiểm điểm nằmmtại trọng tâmcho củathay mađổi trận (Hình 2a) Để tìm vị trínhư củamơ điểm trí AAbức sẽsẽnằm tâm ma trận 2a) Để trí điểm Hình 2(b) Sau đó, với ma trận G cắt ra, so sánh tương quan ma trận T ma A’,rất rấtnhiều nhiềuma matrận trậnGGcó cócùng cùngkích kíchthước thướcvới vớima matrận trậnTTđược đượccắt cắtraratừtừbức bứcảnh ảnhm+1 m+1 A’, trậncách G thực theo công thức cách cho thay đổi các(1) thamsố sốhàng hàngvà vàcột cộttheo theonhư nhưmơ mơtảtảtrên trênHình Hình2b 2b.Sau Sau cho thay đổi tham đó,với vớimỗi mỗima matrận trậnGGđược đượccắt cắtx,y,i, ra,jmột so−sánh sánh tương quan giữama matrận trậnTTvà vàma matrận trậnGG đó, ra, tương [T (x,so y) µ(T )] · [G(i,quan j) − µ(G)] s = (1) đượcthực thựchiện hiệntheo theocông côngthức thức(1) (1) 2 x,y [T (x, y) − µ(T )] · i, j [G(i, j) − µ(G)] 𝑥,𝑦𝑦))−−𝜇𝜇((𝑇𝑇)])]∗∗[[𝐺𝐺((𝑖,𝑖,𝑗𝑗))−−𝜇𝜇((𝐺𝐺)])] ∑∑2,3,4,5 2,3,4,5[[𝑇𝑇((𝑥, s hệ số quan ma trận T G có giá trị nằm đoạn [0, 1], µ(T ) và(1) µ(G) = tương 𝑠𝑠= (1) ;;∗∗∑ ;; ( ) ( ) ( ) ( ) ∑ ∑ ( ) ( ) ( ) ( ) [𝑇 𝑥, 𝑦 − 𝜇 𝑇 ] [𝐺 𝑖, 𝑗 − 𝜇 𝐺 ] ∑ [𝑇 𝑥, 𝑦 − 𝜇 𝑇 ] [𝐺 𝑖, 𝑗 − 𝜇 𝐺 ] : : giá trị trung bình 2,3của hai ma trận Giá trị s 4,5sẽ lưu trữ lại ma trận tương 2,3 4,5 quan S vị trí tương ứng với vị trí trung tâm ma trận G ảnh m + Như vậy, kết thúc trình so sánh tương quan cho ta ma trận hệ số tương quan S Số phần tử ma trận S số lượng ma trận G số điểm ảnh ảnh m m + Lúc này, vị trí có hệ số tương quan s lớn vị trí mà hai ma trận G T gần 44 vị trí điểm A ảnh m + (Hình 3) Để việc xác định hệ số tương quan lớn smax dễ dàng xác, kỹ thuật DIC thường u cầu phải tạo mơ hình đốm chấm bề mặt cấu kiện cần đo đạc Lặp lại trình tương tự điểm B, ta tìm tọa độ điểm B ảnh m + tương quan S Số phần tử ma trận S số lượng ma trận G; số điểm ảnh ảnh m m+1 Lúc này, vị trí có hệ số tương quan s lớn vị trí mà hai ma trận G T gần nhất; vị trí điểm A’ ảnh m+1 (Hình 3) Để việc xác định hệ số tương quan lớn smax dễ dàng xác, kỹ thuật DIC thường yêu cầu phải tạo mô hình đốm chấm bề mặt cấu kiện cần đo đạc Lặp lại trình tương tự điểm B, ta tìm tọa độ điểm B’ Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ảnh m+1 Hình Vị trí có hệ số tương quan s lớn tọa độ điểm A’ ảnh Hình Vị trí có hệ số tương quan s lớn tọa độ điểm A ảnh m + m+1 Sau xác định vị trí hai điểm A’ B’, biến dạng hai điểm A Sau xácthời định tríảnh củam+1 haiđược điểmxác A định B , biến hai điểm A B thời B điểm chụpvịbức theo côngdạng thức (2) điểm chụp ảnh m + xác định theo công thức (2) Δ𝐿 ∆L𝐿 (2) ℰ= E= (2) Trong đó, ℰ biến dạng tỉ đối hai L điểm A B, L khoảng cách hai điểm A B ảnh m, Δ𝐿 giá trị thay đổi khoảng cách hai điểm AB A’B’ E làđược biếnxác dạng đối A trị khoảng hai điểm A địnhtỉ công hai thứcđiểm (3) Mặc dù B; cácLgiá khoảngcách cáchgiữa ảnh đo B đơn vị pixel, giá trịcách biến dạng thể xác chúng giá trị biếncông thức ảnh m; ∆L đạc giá theo trị thay đổi khoảng hai có điểm AB định Ađược B xáclàđịnh dạng tỷ trị đối.khoảng cách ảnh đo đạc theo đơn vị pixel, giá trị biến dạng (3) Mặc dù giá xác định ;trị biến dạng;tỷ đối ; ; Δ𝐿 do = chúng :(𝑥% −là 𝑥giá " ) + (𝑦% − 𝑦" ) − :(𝑥%& − 𝑥"& ) + (𝑦%& − 𝑦"& ) ∆L = (xB − xA )2 + (yB − yA )2 − (xB − xA )2 + (yB − yA )2 (3) (3) xA , yA , xB , yB tọa độ hai điểm A B chọn trước ảnh m; xA , yA , xB , yB tọa độ hai điểm A B tìm ảnh m + thuật tốn phân tích tương quan hình ảnh Thơng thường đo đạc biến dạng, trị số biến dạng theo phương X Y thường quan tâm riêng biệt Khi giá trị biến dạng theo phương xác định theo hai công thức rút gọn (xB − xB ) − (xA − xA ) EX = (4) x B − xA (yB − yB ) − (yA − yA ) EY = (5) y B − yA Như vậy, ta thấy phương pháp đo đạc biến dạng sử dụng công nghệ DIC linh hoạt mềm dẻo Các biến dạng đo khu vực bề mặt cấu kiện tạo (hoặc có sẵn) mơ hình đốm chấm thơng qua việc lựa chọn điểm mốc Hơn nữa, biến dạng đo đồng thời theo hai phương X Y nhiều vị trí thời điểm, sử dụng cảm biến cổ điển phải cần số lượng cảm biến lớn Tóm lại, bước kỹ thuật đo biến dạng sử dụng công nghệ DIC bao gồm: Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Tạo mơ hình đốm chấm bề mặt kết cấu vị trí cần đo - Thiết lập camera để quay liệu hình ảnh vị trí có mơ hình đốm chấm q trình cấu kiện bị biến dạng tác động tải trọng - Xử lý hình ảnh máy tính thuật tốn tương quan hình ảnh Chuyển vị điểm mốc xác định, từ xác định biến dạng kết cấu Tạo mơ hình đốm chấm Như trình bày phần trước, mơ hình đốm chấm yêu cầu quan trọng công tác đo đạc biến dạng sử dụng kỹ thuật DIC Mục đích việc tạo mơ hình đốm chấm nhằm tạo ma trận tương quan S có nhiều vị trí có giá trị smax bật Trong trường hợp khơng tạo mơ hình đốm chấm, ma trận tương quan S thường có nhiều giá trị giống nhau, không bật, làm cho việc xác định vị trí smax khó khăn khơng xác Mơ hình đốm chấm thường phải chuẩn bị trước lên bề mặt cấu kiện cần đo đạc theo nhiều phương pháp khác nhau, hai số nhiều cách tạo mơ hình đốm chấm phổ biến thể Hình Dù chuẩn bị theo hình thức nào, mơ hình đốm chấm tốt cần phải có đầy đủ tính chất sau [9]: độ tương phản cao; có tính ngẫu nhiên; tính đẳng hướng; độ bám Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE Hình Hình thức tạo mơ hình đốm chấm sử dụng chấm bút phủ phun sơn Hình Hình thức tạo mơ hình đốm chấm sử dụng chấm bút phủ phun sơn Thơng thường mơ hình đốm chấm thường chia làm hai loại: mô hình đốm Thơng thường chia làm đốmcótựsẵn nhiên mơ tự nhiên vàmơ mơhình hìnhđốm đốm chấm nhân thường tạo [10].được Trong trường hợphaibềloại: mặt mơ hình kết cấu bốtrường tự nhiênhợp mộtbề cách thỏa mãn điều kiện liệtphân bố tự hình đốm nhânđốm tạochấm [10] phân Trong mặthợp củalý,kết cấu cónhững sẵn đốmđược chấm kê cách bên sử dụng để áp kỹ thuật DIC nhiên nhiên hợpthìlý,nóthỏa mãn điềutrực kiệntiếp liệtdụng kê bên nóTuy sử dụng trực thực tế kết cấu mà bề mặt có sẵn phân bố phù hợp tiếp để áp dụng kỹ thuật DIC Tuy nhiên thực tế kết cấu mà bề mặt Vì vậy, cần nghĩ đến phương pháp tạo mơ hình đốm nhân tạo để thay có sẵn sựthế phân bố nhóm phù hợp vậy,tạo cần nghĩ cácdụng phương pháp sơn tạo lên mơ hình đốm Trong mơ hìnhthế đốmVì nhân này, phổ biến nhấtđến sử bình phun nhân tạobềđểmặt thay nhómcứu mơvềhình đốmđốm nhânchấm tạo dùng này, phổ sửLePage dụng bình phun kết cấu Trong Theo nghiên mơ hình trongbiến DIC W.S sơn lên bề kết cấu nghiên mơ mơ hình hìnhđốm đốmđen chấm W.S mặt phương án tốiTheo ưu sửcứu dụng trêndùng bề mặt cấuDIC kiệncủa sơnLePage ưu hóa tương bề đen mặt mẫu bề thí mặt nghiệm phương trắng án tốiđể ưutốinhất sửđộdụng mơphản hìnhtrên đốm cấu [11] kiện Điều đượcnày sơnđược trắnggiải để tối ưu hóa thích mơ hình đốm đen có gradient cường độ trung bình mức xám cao dẫn đến độ tương phản bề mặt mẫu thí nghiệm [11] Điều giải thích mơ hìnhcó đốm đen có kích thước ma trận T xuống nhỏ (có thể dùng cỡ ma trận x 3); việc gradientgiảm cường độ trung bình mức xám cao dẫn đến có giảm kích thước ma trận T xuống dẫn đến tăng độ xác kết đo nhỏ (có thể dùng cỡ ma trận × 3) việc dẫn đến tăng độ xác kết đo Các phương pháp tạo mơ hình đốm nhân tạo kể đến như: in thạch beam), kỹ thuật nén khí (compressed air (lithography), chùm ion tập trung (focused ion technique), phủ nano,… Tuy nhiên thực thí nghiệm có quy mơ nhỏ phòng, số phương pháp đơn giản sử dụng sử dụng bình phun sơn (air brushing), dùng bút phủ (bút xóa) chấm ngẫu nhiên lên bề mặt mẫu, dùng cát (trắng đen tùy vào màu sắc mẫu) phủ lên bề mặt mẫu,… Các phương Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Các phương pháp tạo mơ hình đốm nhân tạo kể đến như: in thạch (lithography), chùm ion tập trung (focused ion beam), kỹ thuật nén khí (compressed air technique), phủ nano, Tuy nhiên thực thí nghiệm có quy mơ nhỏ phịng, số phương pháp đơn giản sử dụng sử dụng bình phun sơn (air brushing), dùng bút phủ (bút xóa) chấm ngẫu nhiên lên bề mặt mẫu, dùng cát (trắng đen tùy vào màu sắc mẫu) phủ lên bề mặt mẫu, Các phương pháp thường có chi phí thấp, dễ thực hiệu tăng độ tương phản bề mặt mẫu chấp nhận Nhược điểm phương pháp địi hỏi độ tỉ mỉ cao q trình thực đòi hỏi tay nghề kỹ thuật viên, khơng, mơ hình đốm chấm khơng thể đáp ứng yêu cầu dẫn đến sai lệch kết đo Phương pháp đo biến dạng sử dụng cơng nghệ DIC nhóm nghiên cứu thực hai loại thí nghiệm phổ biến lĩnh vực xây dựng: thí nghiệm kéo thép thí nghiệm nén mẫu bê tơng Hầu loại biện pháp tạo mơ hình đốm chấm thử nghiệm nghiên cứu nhằm rút mơ hình hợp lý cho loại vật liệu bề mặt khác Các thí Journal of Science andphần Technology Civil Engineering NUCE nghiệm thực mơ tả tiếp intheo thí nghiệm nén mẫu bê tông Hầu loại biện pháp tạo mơ hình đốm chấm thử nghiệm nghiên cứu nhằm rút mô hình hợp lý cho Thực nghiệm kết loại vật liệu bề mặt khác Các thí nghiệm thực mơ tả theo phần 4.1 Ứng dụng đo biến dạng lực kéo cho cáp thép Thực nghiệm kết Trong phần này, mẫu thí nghiệm tao cáp có bọc silicon cầu dây văng Thí nghiệm 4.1 Ứng dụng đo biến dạng lực kéo cho cáp thép nhằm mục đích xác định đặc tính vật liệu tao cáp Để thực thí nghiệm, đoạn cáp Trong dài phầnkhoảng này, mẫu60 thí cm nghiệm cáp vào có bọc kéo cầu dây cắt ngắn có chiều để cócác thểtaokẹp hệsilicon thốngcủamáy nénvăng MTS Phịng thí Thí định nghiệmcơng nhằmtrình mục đích xáctrường định cácĐại đặc học tính vật liệudựng tao cáp Để thực hiệnTrên thí đoạn nghiệm kiểm thuộc Xây (LAS-XD125) nghiệm, đoạn cáp cắt ngắn có chiều dài khoảng 60cm để kẹp vào hệ thống thép, nhóm nghiên gắn thí hainghiệm cảm biến điện nhằm kiểm tra kết đo đạc máy kéocứu néntiến MTShành Phòng kiểm địnhtrở cơng trìnhmục thuộcđích trường Đại học dựng (LAS-XD125) Trêncách thép, đốm nhóm chấm nghiên cứu tiến hànhsơn gắnvà haibút phủ biến dạng theoXây phương pháp DIC Hai tạo đoạn mơ hình phun điện trở nhằm kiểm4.traĐể kếtthực đo đạcphương biến dạngpháp theo phương thử nghiệm tạicảm thíbiến nghiệm nhưmục trênđích Hình đo, mộtpháp camera phổ thơng DIC Hai cách tạo mơ hình đốm chấm phun sơn bút phủ thử nghiệm Panasonic VIXIA R42 dụng khoảng cách khoảng m so với mẫu thử thí nghiệm nhưsửtrên Hìnhgắn Để thực hiệntripod phươngở pháp đo, camera phổ thông Panasonic VIXIAphim R42 gắnthí tripod khoảng 3m tải so Đồng thời, Camera tiến hành quay liên sử tụcdụng mẫu nghiệm suốt cách thời khoảng gian gia mẫu thử Camera tiến hành quay phim tụcnối mẫuvào thí nghiệm suốtđể thờicógian đo biến dạng với sử dụng cảm biếnđãđiện trở đượcliên đấu hai cảm biến thể thu giá trị gia tải Đồng thời, đo biến dạng sử dụng cảm biến điện trở đấu nối vào hai biến dạng tương thời theo cácứngcấp tấn,thời tấn, tải đếntheo 20các Hình mơ tả cảmứng biến với để cótừng thể thu cácđiểm giá trị gia biếntải dạng tương với2từng điểm.gia cấp nghiệm tấn, đến quay 20 tấn.tại Hình miêu thực tế bốLAS-XD125 trí thí nghiệm máy quay thực tế bố trí thí và…máy phịng thítả nghiệm phịng thí nghiệm LAS-XD125 Máy kéo thép Thanh cáp Camera Hình Bố trí thí nghiệm máy quay Hình Bố trí thí nghiệm máy quay Sau trình gia tải kết thúc, đoạn video ghi lại tồn q trình biến dạng tao cáp tương ứng với lực kéo; với liệu thu từ cảm biến điện tử mức gia tải Đoạn video quay xử lý thuật toán tương quan hình ảnh nhằm trích xuất liệu biến dạng Đầu tiên, điểm quan tâm xác định ảnh Nhằm kiểm tra mức độ tin cậy thuật toán, tổng cộng 33 điểm quan tâm thiết lập để xác định biến dạng chúng Các điểm chia Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Sau trình gia tải kết thúc, đoạn video ghi lại tồn q trình biến dạng tao cáp tương ứng với lực kéo, với liệu thu từ cảm biến điện tử mức gia tải Đoạn video quay xử lý thuật toán tương quan hình ảnh nhằm trích xuất liệu biến dạng Đầu tiên, điểm quan tâm xác định ảnh Nhằm kiểm tra mức độ Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE tin cậy thuật toán, tổng cộng 33 điểm quan tâm thiết lập để xác định biến dạng chúng Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE Các điểm chia thành ba cột, cột gồm 11 điểm đánh số từ trái qua phải thành ba cột,chỉ cột kéo, gồm 11 điểm đượctỉ đánh số từ bất trái kỳ quacặp phảiđiểm Do cột Hình Do cáp chịu biến dạng đối nàoHình nằm6.trên cáp chịu kéo, biến dạng tỉ đối cặp điểm nằm cột phải tương đương phải tương đương 11 12 22 23 33 Hình cácđiểm điểmquan quan tâm tâm ROI ảnh đầuđầu tiên Hình 6 VịVịtrítrícác ROI đượcđịnh địnhvịvịtrên trênbức ảnh tiên Hình thể trình phát triển biến dạng tao cáp theo tải trọng Biến dạng(Micro strain) Hình thể trình1-7, phát củaCó taothểcáp tải trọng cặp điểm 1-3, 1-5, 1-9,triển 1-11 biến cộtdạng thứ thấytheo đường biếngiữa dạng cặp điểm 1-3, khớp điều đóCó nghĩa biến biến tao cáp trí khớp xấp xỉvới nhau, điều 1-5, 1-7, 1-9,trùng 1-11 với cộtnhau, thứ thấy cácdạng đường dạng khávị trùng nhau, haycủa nói cách kháctại kếtcác quảvị đotrí thuật khánhau, sát với lý thuyết có có nghĩa biến dạng tao cáp nàykỹxấp xỉDIC hay nói cách khác kết đo độ tin cậy kỹ thuật DIC sát với lý thuyết có độ tin cậy Đường biến dạng Đường biến dạng Đường biến dạng Đường biến dạng Đường biến dạng điểm điểm điểm điểm điểm 1-3 1-5 1-7 1-9 1-11 Tải trọng (Tấn) Hình Đường biến dạng – tải trọng tao cáp xác định từ cặp điểm quan tâm Hình Đường biếnbiến dạng – tải trọng củacủa taotao cápcáp xácxác định từ từ cáccác cặpcặp điểm quan tâm Hình Đường dạng – tải trọng định điểm quan tâm Để kiểm tra kỹ độ xác kết đo kỹ thuật DIC, ta đem so đường biến trung củakết cộtxác có kết xác (trong Để tra kỹ hơnbình độ kết quảthuật đonhất kỹ thuật DIC, tanày đemđường so Để kiểmsánh tra kỹ hơnkiểm độ dạng xác đoquả kỹ DIC, ta thí nghiệm đem so sánh biến làsánh cột số 2) với kết dạng thu từ cảm biến điện trở kết tính tốnthí theo lý đường biến trung bình cột có kết xác (trong nghiệm dạng trung bình cột có kết xác nhấttao(trong thímm2 nghiệm cột số 2)taovới kết thu thuyết số diện cápbiến 140 điện mơ cộtcósốsử2)dụng với kếtthơng thu từtích cảm trở đun kết đàn hồi tínhcủa tốn theo lý từ cảm biến điện trở kết tính tốn theo lý thuyết có sử dụng thơng số diện tích cáp 195,000 MPa Hìnhthơng chosố ta thấy diện đường biến thuyết có sử dụng tích taodạng cáp đo 140 mm2 kỹ môthuật đun DIC đàn hồi tao phù hợp với biến hồi dạng đo tao từ cảm biến điệnMPa trở, với đường biến tao cáp 140 mm mơđường đunMPa đàn Hình đo cho ta thấy biến dạng cáp làvà195,000 Hìnhcủa 8Hình 8cáp cholàta195000 thấy đường biến dạng bằngđường kỹ thuật dạng theo lý thuyết Với sai số kết đo trung bình khoảng 5%, kết đo biến đo bằngDIC kỹ thuật DIC phù hợpbiến vớidạng đường biến từ dạng đo từ cảm biến điện trở, phù hợp với đường đo cảm biến điện trở, với đường dạng kỹ thuật tương quan hình DIC hồn tồn sử dụng nhằm thay biến theo lýthuyết thuyết Vớisai sai số kết đo trung kếtkết quảquả đo đo biến với đường biến dạng theo bìnhkhoảng khoảngdưới dưới5%, 5%, cho cácdạng cảm biếnlýphổ thơng Với cácsố thíkết nghiệm kéotrung thép bình biến dạng kỹ thuật tương quan hình DIC hồn tồn sử dụng nhằm thay dạng kỹ thuật tương quan hình DIC hồn tồn sử dụng nhằm thay cho cảm cho cảm biến phổ thông thí nghiệm kéo thép biến thơng thường thí nghiệm kéo thép Kết phân cho thấy phương pháp tạo đốm mơ hình đốmbằng chấmbút phủhợp Kết phân tích chotích thấy phương pháp tạo mơ hình chấm phủbútphù phù hợp so với phương pháp phun9sơn mẫu tao cáp sử dụng mơ hình phun sơn so với phương pháp phun sơn mẫu tao cáp sử dụng mơ hình phun sơn xác định giá trị biến dạng Điều giải thích bề mặt cấu kiện đo bé, phương pháp 10 phun sơn khơng thể tạo mơ hình đốm chấm phù hợp đáp ứng yêu cầu tối thiểu Biến dạng(Micro strain) cấu kiện đo bé, phương pháp phun sơn tạo mơ hình đốm chấm phù hợp đáp ứng u cầu tối thiểu liệt kê Mục Hơn nữa, với bề mặt trơn nhẵn bọc silicon hồn tồn làm khả dính bám với sơn phun trường hợp Như qua vài thí nghiệm, việc lựa chon phương pháp tạo mơ hình đốm chấm hợp lý cho thấy có tính định đến kết phép đo biến dạng DIC Các thí nghiệm mẫu bê tông phần sau theo củng cố nhận định Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Đường biến dạng theo DIC Đường biến dạng theo strain gauge Đường biến dạng theo lý thuyết (MPa) TảiỨng trọngsuất (Tấn) Hình So sánh kết đo kỹ thuật DIC với kết đo cảm biến điện trở đường biến dạng lý thuyết liệt kê Mục Hơn nữa, với bề mặt trơn nhẵn bọc silicon hồn tồn làm khả dính bám với sơn phun trường hợp Như qua vài thí nghiệm, việc lựa chon phương pháp tạo mơ hình đốm chấm hợp lý cho thấy có tính định đến kết phép đo biến dạng DIC Các thí nghiệm mẫu bê tông phần sau theo củng cố nhận định 4.2 Nghiên cứu mơ hình đốm chấm phù hợp cho cấu kiện bê tông Như đề cập Mục 3, nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm vài phương pháp tạo mơ hình đốm chấm thường sử dụng bề mặt kết cấu bê tông bao gồm: phun sơn, rắc cát, sử dụng bút phủ chấm ngẫu nhiên phun sơn qua bề mặt lưới thép Trong phần này, thí nghiệm thực thông qua việc xác định biến dạng nén mẫu bê tông Các kết thu nhằm đánh giá độ xác phù hợp kỹ thuật DIC sử dụng với mơ hình đốm chấm khác cho cấu kiện bê tông Trong thí nghiệm này, mẫu thí nghiệm mẫu bê tơng có dạng hình trụ trịn, kích thước d × h = 10 × 20 cm, d đường 11 kính mặt đáy, h chiều cao mẫu bê tông Bề mặt mẫu phủ mơ hình đốm chấm phương pháp phun sơn, phun sơn qua lưới, chấm bút phủ rắc cát (Hình 9) Các mẫu bê tơng thí nghiệm nén đến phá hoại tồn q trình biến dạng mẫu bê tông camera ghi lại Lặp lại trình xử lý hình ảnh tương tự thí nghiệm kéo tao cáp trình bày phần trên, kết thu dạng biểu đồ biến dạng – ứng suất tương ứng thể Hình 10 Các đường biến dạng so sánh với đường biến dạng lý thuyết sử dụng thông số vật liệu mô đun đàn hồi bê tông UHPC E = 45000 MPa, diện tích bề mặt mẫu trụ A = 0,0078 m2 Có thể thấy đường biến dạng tương ứng với mơ hình rắc cát bám sát đường biến dạng tính theo cơng thức lý thuyết Trong đó, mơ hình phun sơn cho kết tương đối gần với đường lý thuyết giai đoạn ứng suất từ 40-80 MPa Điều chứng tỏ hai mơ hình phù hợp để sử dụng thí nghiệm xác định biến dạng nén mẫu bê tông Đặc biệt mô hình rắc cát, hạt cát đen có màu tương phản với màu mẫu bê tông làm cho điểm quan tâm bật (Hình 9(b)), dẫn đến việc theo dõi độ dịch chuyển điểm trở nên xác Đường biến dạng mơ hình chấm bút phủ mơ hình phun sơn qua lưới dù có xu hướng lại lệch xa đường biến dạng lý thuyết Điều mơ hình đốm chấm chuẩn bị khơng tốt, đốm chấm bút phủ có kích thước q to, q thưa khơng thực sự ngẫu nhiên (Hình 9(c)) Điều giải thích bề mặt mẫu bê tông rộng nên công tác chấm điểm khó thực nhiều so với Tùng, K Đ., cs / Technology Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE Journal Journal of Science Science and and Technology in Civil Civil Engineering Engineering NUCE NUCE Journal ofof Science and Technology inin Civil Engineering NUCE Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE Hình Mẫu bê tơng thí nghiệm tạo mơ hình đốm chấm phương pháp: a - Phun sơn trực tiếp; b - Phủ cát; c - Chấm bút phủ; d – Phun sơn qua lưới Các mẫu bê tơng thí nghiệm nén đến phá hoại tồn q trình biến dạng mẫu bê tông camera lại cát Lặp lại q trình (c) xử lý hình ảnh thí Phun sơn qua lưới (a) Phun sơn trực tiếp (b)ghiPhủ Chấm bút tương phủ tự các(d) nghiệm kéo tao cáp trình bày phần trên, kết thu dạng biểu đồ biến dạng – lực nén tương ứng thể Hình 10 Các đường biến dạng so sánh với đường biến dạng lý thuyết sử dụng thông sốđốm vật liệu mơ đun đàn hồi Hình 9.bê Mẫu bê tơng thí nghiệm tạo mơ hình đốm chấm phương pháppháp: Hình 9.9 bê tơng thí nghiệm tạo mơ hình đốm chấm phương Hình Hình 9.Mẫu Mẫu Mẫu bê tơng tơng thí thí nghiệm nghiệm được tạo tạo mơ mơ hình hình đốm đốm chấm chấm bằng các phương phương pháp: pháp: Hình Mẫu bê tơng thí nghiệm tạo mơ hình chấm phương pháp: bê tông UHPC E = 45,000 Mpa, diện tích bề mặt mẫu trụ A = 0.0078 𝑚; aaa- a-Phun sơn trực tiếp; cát; c c-c-Chấm bút phủ; d d–d–d Phun sơn qua lưới -Phun sơn sơn trực trực tiếp; tiếp; -Phủ cát; cát; bút bút phủ; phủ; –Phun sơn sơn qua qua lưới lưới -Phun Phun sơn trực tiếp;bbb- b-Phủ -Phủ Phủ cát; c-Chấm -Chấm Chấm bút phủ; –Phun Phun sơn qua lưới Các mẫu bêbê thí nghiệm nén đến phá hoại vàvà tồn bộbộ q trình biến dạng Các Các mẫu mẫu bêtơng tơng tơng được thí thí nghiệm nghiệm nén nén đến đến phá phá hoại hoại toàn tồn q q trình trình biến biến dạng dạng Các mẫu bê tơng thí nghiệm nén đến phá hoại tồn q trình biến dạng mẫu bê tơng camera ghi lại Lặp lạilại trình xửxử lý hình ảnh tương tựtự thí mẫu mẫu bê bêbê tông tông được camera camera ghi ghi lại lại Lặp Lặp lạiquá trình trình xử lý lý hình hình ảnh ảnh tương tương tự như các thí thíthí mẫu tơng camera ghi lại Lặp lạiquá trình xử lý hình ảnh tương tự nghiệm kéo tao cáp trình bày phần trên, kết thu dạng biểu đồ biến nghiệm nghiệm kéo tao cáp đãđã trình trình bày bày ởởphần trên, trên, kết kết quả thu thu được dưới dạng dạng các biểu biểu đồ đồđồ biến biến nghiệmkéo kéotao taocáp cápđã trình bày ởphần phần trên, kết thu dạng biểu biến dạng –––lực nén tương ứng thể Hình 10 Các đường biến dạng dạng dạng lực nén nén tương tương ứng ứng được thể thể hiện như trên Hình Hình 10 10 Các Các đường đường biến biến dạng dạng này được dạng –lực lực nén tương ứng thể Hình 10 Các đường biến dạng so sánh với đường biến dạng lýlý sửsử dụng thông sốsố vật liệu mô đun đàn hồi so soso sánh sánh với với đường đường biến biến dạng dạng lýthuyết thuyết thuyết sử dụng dụng các thông thông số vật vật liệu liệu như mô mô đun đun đàn đàn hồi hồi sánh với đường biến dạng lý thuyết sử dụng thông số vật liệu mô đun đàn hồi ; ;; ; bê tông UHPC E = 45,000 Mpa, diện tích bề mặt mẫu trụ A = 0.0078 𝑚 của bêbêtông tông UHPC 45,000 Mpa, Mpa, diện diện tích tích bề bềbề mặt mặt mẫu mẫu trụ trụtrụ AAA ==0.0078 𝑚 𝑚𝑚 củabê tôngUHPC UHPClàlàlàEEE===45,000 45,000 Mpa, diện tích mặt mẫu =0.0078 0.0078 Hình đồ so sánh kếtbiến biến dạng dụng các mơ đốmđốm chấmchấm khác khác Hình 10 Biểu đồ10.soBiểu sánh kếtcác dạng ápápdụng mơhình hình kết theo lý thuyết kết theo lý thuyết Có thể thấy đường biến dạng tương ứng với mơ hình rắc cát mơ hình phun sơn bám sát đường biến dạng tính theo cơng thức lý thuyết Chứng tỏ hai mơ hình phù hợp để sử dụng thí nghiệm xác định biến dạng nén mẫu bê tơng trênnày bềkhá mặt tao Với hình phun sơntương qua phản lưới,vớicác chấm Đặc biệt mô cáp hình rắc cát,mơ hạt cát đen có màu màuđốm mẫu bê chấm điểm có màu sắc mờ nhạt, không bật bề mặt bê tông Ngoài lỗ lưới thiết kế giống 11 làm tính ngẫu nhiên mơ hình đốm chấm (Hình 9(d)) Các kết cho thấy việc tạo mơ hình đốm chấm đóng vai trị vơ quan trọng kỹ thuật DIC, mơ hình đốm chấm tốt giúp làm bật đặc trưng bề mặt mẫu thí nghiệm, làm tăng độ xác thuật tốn xử lý hình ảnh tương quan Ngoài ra, cần ý đến điều kiện chiếu sáng, độ phân giải máy quay để thu kết xác từ kỹ thuật DIC Kết luận kiến nghị Hình 10 Biểu đồđồsoso sánh kếtkết biến dạng ápáp dụng cáccác mơ hình đốm chấm khác Hình Hình 10 10 Biểu sánh sánh các quả biến biến dạng dạng dụng dụng mơ mơ hình hình đốm đốm chấm chấm khác khác Bài báo đãBiểu giới thiệu phương pháp đo biến dạngáp kết cấu dựa vào thuật tốn phân tích tương Hình 10 Biểuđồ đồsoso sánh cáckết kết biến dạng áp dụng mơ hình đốm chấm khác kết theo lý thuyết nhau và kết kết quả theo theo lý lý thuyết thuyết quan hình ảnh Kết đo biến dạng kỹ thuật DIC kiểm chứng thông qua hai thí nghiệm: kết theo lý thuyết xác định biến dạng kéo tao cáp thép biến dạng nén mẫu bê tơng Trong thí nghiệm Có thể thấy đường biến dạng tương ứng với mơmơ hình rắc cátcát vàvà mơ hình phun Có thể thể thấy thấy các đường đường biến dạng dạng tương tương ứng ứng với với hình hình rắc rắc cát mơ mơ hình hình phun phun kéo cáp Có thép, kết đo biến dạngbiến kỹ thuật DIC somô sánh với kết thu từhình cảm biến Có thể thấy đường biến dạng tương ứng với mơ hình rắc cát mơ sơn bám sát đường biến dạng tính theo cơng thức lý thuyết Chứng tỏ hai mơ hìnhphun sơn sơn đều bám bám sát sát đường đường biến biến dạng dạng tính tính theo theo cơng cơng thức thức lý lý thuyết thuyết Chứng Chứng tỏ tỏ hai hai mô mơ hình hình điệnsơn đường biếnđường dạng theo cơng thức lý theo thuyết Trong thí lý nghiệm này, việc tạo hình đốm dạng tính cơng thức thuyết Chứng tỏ mơ hai mơ hình trở kháđều phùbám hợpsát để sử dụngbiến thí nghiệm xác định biến dạng nén mẫu bê tông này khá phù phù hợp hợp để đểđểsử sửsửdụng dụng trong thí thí nghiệm nghiệm xác xác định định biến biến dạng dạng nén nén của mẫu mẫu bê bêbê tông tông phù hợp dụng thí nghiệm xác định biến dạng nén mẫu tông Đặc biệt mô hình rắc cát, hạt cát đen có màu tương phản với màu mẫu bê Đặc Đặc biệt mơ hình rắc cát, hạt cát đen đen có cócó màu màu tương tương phản phản với với màu màu của mẫu mẫu bê bêbê 10 Đặcbiệt biệttrong trongmơ mơhình hìnhrắc rắccát, cát,các cáchạt hạtcát cát đen màu tương phản với màu mẫu 11 11 1111 Tùng, K Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng chấm bút phủ cho kết xác Tuy nhiên phương pháp tạo mơ hình đốm chấm phun sơn hồn tồn khơng hiệu bề mặt cấu kiện cần đo nhỏ khơng có độ dính bám Trong thí nghiệm nén mẫu bê tơng, nhóm tác giả đề xuất kiểm chứng độ phù hợp số mô hình đốm chấm bao gồm: mơ hình phun sơn trực tiếp, mơ hình chấm bút phủ, mơ hình phủ cát mơ hình phun sơn qua lưới Kết cho thấy mơ hình khác cho kết với độ xác khác Mơ hình phủ cát phun sơn trực tiếp cho kết xác so với cơng thức lý thuyết; nhiên, mơ hình chấm bút phủ mơ hình phun sơn qua lưới lại cho kết chưa mong muốn Kỹ thuật DIC có chi phí trang thiết bị thấp, công tác chuẩn bị lắp đặt đơn giản, thời gian xử lý thuật tốn phân tích tương quan chấp nhận Như lựa chọn thay hợp lý cho phương pháp đo đạc truyền thống nhằm giảm bớt chi phí cơng tác thí nghiệm vật liệu, đo đạc cấu kiện kết cấu phòng trường Phương pháp phù hợp đo biến dạng vùng, theo nhiều phương khác thay đo vài vị trí cách đo đạc truyền thống Tuy nhiên, số điểm cần ý tiến hành phương pháp điều kiện chiếu sáng thiết lập máy quay, độ phân giải máy quay, độ tương phản bề mặt mẫu thí nghiệm đặc biệt phương pháp tạo mơ hình đốm chấm để có kết xác Lời cảm ơn Nhóm tác giả chân thành cảm ơn hỗ trợ tài Bộ Giáo dục Đào tạo, Trường Đại học Xây dựng cho đề tài mã số B2017-XDA-09 Tài liệu tham khảo [1] Ruge, A C (1944) U.S Patent No 2,350,972 Washington, DC: U.S Patent and Trademark Office [2] Exner, R (1977) U.S Patent No 4,058,007 Washington, DC: U.S Patent and Trademark Office [3] Li, J., Hao, H., Fan, K., Brownjohn, J (2015) Development and application of a relative displacement sensor for structural health monitoring of composite bridges Structural Control and Health Monitoring, 22(4):726–742 [4] Bruck, H A., McNeill, S R., Sutton, M A., Peters, W H (1989) Digital image correlation using NewtonRaphson method of partial differential correction Experimental Mechanics, 29(3):261–267 [5] Chu, T C., Ranson, W F., Sutton, M A (1985) Applications of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics Experimental Mechanics, 25(3):232–244 [6] Pan, B., Qian, K., Xie, H., Asundi, A (2009) Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review Measurement Science and Technology, 20(6):062001 [7] Tùng, K Đ., Tuyến, N N., Mai, N N (2016) Monitoring of structural behaviors using low-end cameras Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 10(4):3–10 [8] Pan, B., Xie, H., Guo, Z., Hua, T (2007) Full-field strain measurement using a two-dimensional SavitzkyGolay digital differentiator in digital image correlation Optical Engineering, 46(3):033601 [9] Pan, B., Da-fang, W U., Xia, Y (2010) Study of Speckle Pattern Quality Assessment used in Digital Image Correlation [J] Journal of Experimental Mechanics, 2:120–129 [10] Dong, Y L., Pan, B (2017) A review of speckle pattern fabrication and assessment for digital image correlation Experimental Mechanics, 57(8):1161–1181 [11] LePage, W S., Shaw, J A., Daly, S H (2017) Optimum paint sequence for speckle patterns in digital image correlation Experimental Techniques, 41(5):557–563 11 ... dụng để đo đạc biến dạng kết cấu mà cịn sử dụng cho việc đo đạc chuyển vị động [6, 7] Phương pháp đo biến dạng DIC áp dụng đo đạc cho cấu kiện nhỏ (khi gắn cảm biến thông thường), mảng kết cấu lớn... dụng bình phun kết cấu Trong Theo nghiên mơ hình trongbiến DIC W.S sơn lên bề kết cấu nghiên mô mô hình hìnhđốm đốmđen chấm W.S mặt phương án tốiTheo ưu s? ?cứu dụng trêndùng bề mặt cấuDIC kiệncủa... lần (b) Ảnh thứ m + (a) Ảnh thứ m Hình Mơ kỹ thuật tương quan hình ảnh Hình2 .2.Mơ Mơphỏng phỏngkỹ kỹthuật thuậttương tươngquan quanhình hình? ??nh ảnh Hình Đầu tiên, thuật tốn trích ma trận hình thành