Формирование единого поля смещений по оптическим изображениям поверхности для контроля механического состояния материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Солодушкин, Андрей Иванович

• Солодушкин, Андрей Иванович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Солодушкин, Андрей Иванович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список использованных сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЙ СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ МАТЕРИАЛА

1.1. Обзор существующих экспериментальных методов

1.2. Метод корреляции цифровых изображений

1.3. Сравнительный анализ методов измерения полей смещений и деформации

1.4. Методы формирования панорамы

1.4.1. Методы площадного совмещения

1.4.2. Методы, основанные на выделении примитивных объектов и характерных точек

1.5. Постановка задачи

1.6. Основные результаты и выводы по разделу

2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ФОРМИРОВАНИЯ ЕДИНОГО ПОЛЯ СМЕЩЕНИЙ ПО СОВОКУПНОСТИ ВЕКТОРНЫХ

ПОЛЕЙ

2.1. Векторное поле как физическая величина

2.2. Теоретический анализ возможности формирования единого поля смещений по совокупности векторных полей

2.3.Влияние шума на точность формирования единого

поля смещений

2.3.1. Влияние мультипликативного шума

2.3.2. Влияние аддитивного шума

2.3.3. Выводы по результатам исследований точности определения сдвига векторных полей от уровня шума

2.4. Использование алгоритма скользящего окна для формирования единого поля смещений

2.5. Схема работы алгоритма формирования единого

векторного поля

2.6. Основные результаты и выводы по разделу

3. ЭФФЕКТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПАНОРАМЫ, РАСЧЕТА ЕДИНОГО ПОЛЯ ВЕКТОРОВ СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ

3.1. Требования к разрабатываемым алгоритмам формирования панорамы

3.2. Выбор метода формирования панорамы

3.3. Оценка качества текстуры изображения

3.3.1. Оценка качества текстуры на основе теории информации

3.3.2. Оценка качества текстуры с помощью фрактальной размерности

3.3.3. Выводы по результатам исследований

3.4. Алгоритмы формирования панорамы в зависимости от качества текстуры

3.4.1. Алгоритм скользящего окна при среднем качестве текстуры

3.4.2. Алгоритм реперных точек при низком качестве текстуры

3.4.3. Модифицированный алгоритм для текстуры высокого качества

3.5. Алгоритм оценки погрешности формирования панорамы

3.6. Модифицированный алгоритм расчета поля векторов смещений

и деформации

3.6.1. Базовый алгоритм идентификации вектора смещения

3.6.2. Оптимизация поиска по времени эталонного участка изображения

3.6.3. Выбор параметров расчета в зависимости от текстуры изображений

3.6.4. Оценка выигрыша по времени

3.6.5. Выбор размера области поиска в зависимости от деформации

3.7. Расчет характеристик деформации

3.8. Основные результаты и выводы по разделу

4. КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭВОЛЮЦИИ ДЕФОРМАЦИИ

4.1. Общий подход к контролю механического состояния сложных технических систем на основе эволюции деформации

4.2. Механизм деформации и разрушения сварного соединения стали 10Г2С при повторно-статической усталости

4.3. Механизм деформации и разрушения сварного соединения стали 10Г2С при многоцикловой усталости

4.4. Механизм усталостного разрушения дефектного сварного соединения стали 10Г2С

4.5. Комплекс для оценки механического состояния материала

4.5.1. Структура аппаратной части комплекса «FieldMetter»

4.5.2. Состав и структура программной части комплекса «FieldMetter»

4.6. Пути снижения абсолютной погрешности измерения единого

поля смещений

4.7. Основные результаты и выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ

Список использованных сокращений и обозначений

ГПС - главный пластический сдвиг

ДИК - дифференциальный интерферометрический контраст

ЗТВ - зона термического влияния

ИД - интенсивность деформации

ИЭ - информационная энтропия

КИН - коэффициент интенсивности напряжений

КЦИ (DIC) - корреляция цифровых изображений (digital image correlation) ЛПД - локализованная пластическая деформация ОМ - основной металл ОП - область поиска

ОТИС - оптико-телевизионная измерительная система

ОШП - область шаблонного поиска

ПВС - поле векторов смещений

СТС - сложные технические системы

ФР - фрактальная размерность

ЭУ - эталонный участок

ABM - area based matching (метод площадного совмещения)

FBM - feature based matching (метод, основанный на выделении примитивных

объектов и характерных точек)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование единого поля смещений по оптическим изображениям поверхности для контроля механического состояния материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из задач экспериментальной механики и диагностики является измерение деформаций нагруженных элементов машин и конструкций. Изучение процессов деформации, развивающихся в конструкционных материалах в результате внешнего механического воздействия, позволяет лучше понять механизмы развития разрушения, выработать рекомендации по оптимизации механических свойств материалов путем термической обработки, упрочнения поверхности и др., а также оценивать их текущее механическое состояние. Проведение таких исследований требует создания новых аппаратных и программных средств, включающих автоматизированные измерительные комплексы, способные оперативно выполнять обработку больших объемов информации, производить высокоточные измерения, качественно и наглядно представлять полученные результаты.

Деформация материала под действием внешних сил представляет собой его реакцию, которая в механике деформируемого твердого тела характеризуется пространственными производными поля векторов смещений (ПВС) [1]. Процессы деформации и разрушения описываются в терминах поля смещений, тензора напряжений и тензора деформаций. На практике необходимо измерять поля смещений и деформацию с высокой точностью и, желательно, в масштабе исследуемого объекта.

С развитием современной техники появилась реальная возможность получать качественные изображения поверхности нагруженного материала в цифровой форме. Когда амплитуда смещений становится соизмеримой с длиной световой волны видимого диапазона, принципиальную возможность измерить эти смещения с приемлемой точностью и высокой разрешающей способностью дает метод оптического потока [2-6]. Он характеризуется сравнительно низкой погрешностью измерений, практичностью и удобством применения.

Одним из вариантов метода оптического потока является метод корреляции цифровых изображений (КЦИ) [7 - 11]. Этот метод требует значительных

вычислительных затрат при обработке больших массивов данных, что связано с высоким временем расчета функционала и значительным количеством вариантов перебора при нахождении искомых координат вектора смещения. Помимо этого, с ростом оптического увеличения возрастает чувствительность и точность метода КЦИ. При этом уменьшается поле зрения микроскопа, которое может стать меньше размеров области, охваченной деформацией. Увеличение площади съемки сопряжено в данном случае со значительным увеличением количества кадров поверхности материала.

Таким образом, задачи разработки эффективных алгоритмов анализа оптических изображений для расчета единого (полного) поля векторов смещений и деформации и создания на их основе измерительного комплекса для контроля механического состояния материала представляют большую сложность и, в условиях возрастающего количества данных и повышения требований к скорости их обработки и анализа, остаются актуальными.

Целью работы является разработка алгоритмов и программных средств расчета единого поля векторов смещений и деформации материала для контроля его механического состояния в масштабе исследуемого объекта.

Для достижения поставленной цели необходимо последовательное решение следующих задач:

1. Разработать алгоритмы формирования панорамы и единого поля векторов смещений по совокупности изображений или векторных полей соответственно.

2. Оптимизировать алгоритм построения поля векторов смещений по вычислительным затратам.

3. Оценить точность и повысить помехоустойчивость алгоритмов создания панорамы и формирования единого поля векторов смещений.

4. Разработать программные средства для комплекса «Р1еШМеиег», предназначенного для измерения и анализа полей смещений и деформации материала в масштабе исследуемого объекта.

5. Апробировать разработанные программные средства на примерах исследования механизмов деформации и разрушения сварных соединений конструкционной стали.

Методы исследования. В работе применялись методы: обработки и моделирования цифровых изображений, теории вероятностей, математической статистики, теории оптимизации, фрактального анализа и теории информации. Проверка работоспособности и эффективности предлагаемых алгоритмов осуществлялась путем проведения численных экспериментов с использованием модельных и реальных изображений и векторных полей.

Научную новизну диссертационной работы определяют:

1. Алгоритм формирования единого векторного поля, основанный на сшивке перекрывающихся векторных полей путем их согласования по постоянной составляющей.

2. Алгоритм формирования панорамы изображений для расчета единого поля смещений и модифицированный алгоритм расчета векторного поля, отличающиеся от известных совместным применением методов передискретизации изображения и шаблонного поиска и позволяющие работать в широком диапазоне деформаций.

3. Результаты исследования эффективности и пределов применимости разработанного алгоритмического и программного обеспечения, полученные на основе модельных и экспериментальных данных и позволяющие обосновать выбор параметров расчета единого поля смещений.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Практически значимыми являются алгоритмы и аналитические оценки, полученные в результате диссертационного исследования. Разработанные программные средства для формирования единого векторного поля по оптическим изображениям поверхности нагруженного материала или отдельным векторным полям дают возможность исследовать механизмы деформации и разрушения материала в масштабе исследуемого объекта.

Созданные программные средства были апробированы при решении задачи контроля механического состояния сварных соединений магистральных трубопроводов. Полученные результаты, алгоритмическое и программное обеспечение комплекса (^еММейег» были внедрены в ООО «Регионгазстрой» (г. Новый Уренгой). Внедрение подтверждено соответствующим актом.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Алгоритм формирования единого поля векторов смещений по совокупности перекрывающихся векторных полей, позволяющий увеличить размер исследуемой области и снизить погрешность измерения смещений.

2. Алгоритм формирования панорамы изображений и модифицированный алгоритм расчета поля векторов смещений, основанные на передискретизации и шаблонном поиске и дающие возможность снизить вычислительную сложность.

3. Фрактальная размерность как критерий качества текстуры оптических изображений, позволяющая выбирать входные параметры при формировании панорамы и расчете единого векторного поля.

4. Алгоритм оценки погрешности объединения перекрывающихся изображений, основанный на линейном характере смещений при однородной деформации.

5. Совокупность результатов модельных и натурных экспериментов по исследованию эффективности и пределов применимости разработанного алгоритмического и программного обеспечения, подтверждающая возможность оценки текущего механического состояния материалов.

Связь работы с научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательской работы ИФПМ СО РАН: проект РФФИ № 07-08-00060 «Исследование полей деформаций и диагностика усталостного разрушения материалов на основе анализа оптических изображений поверхности» (2007-2009 гг.), проект 2.2 «Диагностика

механического состояния материалов на основе измерения деформации методом корреляции цифровых изображений и фрактального анализа поверхности» программы № 2 ОЭММПУ РАН на 2009-2011 гг., проект 2.16.1 «Динамика деформационной структуры и контроль состояния сварных соединений конструкционных сталей на основе метода корреляции цифровых изображений в условиях переменного силового воздействия» программы № 2.16 ОЭММПУ РАН на 2012-2014 гг., проект 111.20.1.3 «Разработка методологии и критериев диагностики состояния нагруженных материалов на основе многоуровневого подхода» программы III.20.1 фундаментальных исследований СО РАН на 2010-2012 гг.

Апробация работы. Основные результаты работы отражены в 34 публикациях: 5 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК, 3 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ, 26 трудов и тезисов докладов конференций. Перечень их наименований представлен в списке цитируемой литературы (порядковые номера №№ 51 - 53, 55 - 82, 108, 122, 125).

Материалы диссертации докладывались на следующих международных и всероссийских конференциях, семинарах:

1. Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, Томск, Россия, 19-22 сентября 2006 г.

2. VI Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы машиноведения», Гомель, Беларусь, 19-20 октября, 2006 г.

3. III Российская научно-техническая конференция «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, Россия, 24 - 26 апреля, 2007 г.

4. II Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» - DFMN - 2007, Москва, Россия, 8-11 октября 2007 г.

5. V Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, Россия, 24 - 28 марта 2008 г.

6. XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», Томск, Россия, 24 - 28 марта 2008 г.

7. XV Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика ' 2008», Санкт-Петербург, Россия, 23 - 26 июня 2008 г.

8. Х1Л^П Международная конференция «Актуальные проблемы прочности», Нижний Новгород, Россия, 1-5 июля 2008 г.

9. Международная школа-семинар «Многоуровневые подходы в физической мезомеханике. Фундаментальные основы и инженерные приложения», Томск, Россия, 9-12 сентября 2008 г.

10. Международная научно-техническая конференция «Неразрушаю-щий контроль и диагностика», Томск, Россия, 10-12 сентября 2008 г.

11. XXXVIII Уральский семинар «Механика и процессы управления», Екатеринбург, Россия, 23 - 25 декабря 2008 г.

12. IV Российская научно-техническая конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, Россия, 26 - 28 мая 2009 г.

13. XVII Международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов», Самара, Россия, 23 - 25 июня 2009 г.

14. XXIX Российская школа «Наука и технологии», Екатеринбург, Россия, 23 - 25 июня 2009 г.

15. Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, Томск, Россия, 7-11 сентября 2009 г.

16. III Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» - ОБМЫ - 2009, Москва, Россия, 12-15 октября 2009 г.

17. VI Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, Россия, 24 - 28 мая 2010.

18. V Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы машиностроения», Томск, Россия, 23 - 26 ноября 2010 г.

19. V Российская научно-техническая конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, Россия, 25 - 29 апреля 2011 г.

20. Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, Томск, Россия, 5-9 сентября 2011 г.

21. 52 Международная научная конференция «Актуальные проблемы прочности», Уфа, Россия, 4-8 июня 2012.

Личный вклад:

1. Постановка и решение задач диссертационного исследования выполнены автором совместно с д.т.н. B.C. Плешановым.

2. Разработка алгоритмов формирования единого векторного поля по совокупности полей векторов смещений и создания панорамы поверхности материала по множеству изображений выполнена автором совместно с к.т.н. В.В. Кибиткиным.

3. Программная реализация алгоритмов формирования единого векторного поля и создания панорамы выполнена лично автором.

4. Разработка модифицированного алгоритма расчета поля векторов смещений выполнена лично автором.

5. Программный модуль модифицированного алгоритма реализован лично автором.

6. Постановка задачи исследования эффективности работы алгоритмов формирования единого векторного поля, панорамы поверхности материала по совокупности изображений и расчета поля векторов смещений по модельным изображениям в условиях влияния шумов выполнена автором совместно с к.т.н. В.В. Кибиткиным; при этом раз-

работка зашумленных моделей и анализ полученных данных выполнены лично автором.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения. Она изложена на 156 страницах, содержит 58 рисунков, 1 таблицу, 2 приложения. Список литературы включает 133 наименования.

Первый раздел диссертации носит обзорный характер. Выполнен аналитический обзор основных известных экспериментальных методов измерения полей смещений и деформации. Рассмотрены методы формирования панорамы по совокупности оптических изображений поверхности материала. На основе анализа состояния проблемы в рамках диссертационной работы формулируются цели и задачи исследований.

Во втором разделе изложено решение задачи получения полного поля смещений (единого векторного поля) путем объединения отдельных перекрывающихся векторных полей. Показана принципиальная возможность нахождения координат перекрытия (сдвига) векторных полей. Предложен алгоритм их согласования при объединении. Рассмотрен ряд функционалов, глобальный экстремум которых позволяет найти искомые координаты сдвига векторных полей. Для выбора оптимального функционала выполнено численное моделирование влияния погрешностей на точность определения координат сдвига. Проанализирована возможность применения алгоритма скользящего окна.

Третий раздел посвящен решению проблемы увеличения области исследуемой поверхности и уменьшения погрешности при измерении полей смещений и деформации материала путем объединения (совмещения) перекрывающихся изображений его поверхности (формирование панорамы).

Рассмотрены критерии, позволяющие количественно оценить качество текстуры изображения. В зависимости от качества текстуры предложено использование трех алгоритмов для создания панорамы: скользящего окна, ре-перных точек и модифицированный алгоритм.

Проанализирован ряд функционалов, глобальный экстремум которых позволяет найти координаты относительного сдвига изображений. Для уменьше-

ния вычислительной сложности при объединении больших массивов данных (изображений) при среднем и высоком качестве текстуры предложено использовать алгоритм скользящего окна и модифицированный алгоритм соответственно. Аналитически получена формула выигрыша по времени при использовании данных алгоритмов по сравнению с известными. Путем численного моделирования методом Монте-Карло исследовано влияние погрешности измерений, текстуры изображений, а также размера окна на точность определения координат сдвига изображений.

Предложен алгоритм оценки погрешности при формировании панорамы.

Разработан модифицированный алгоритм расчета поля векторов смещений на основе пары разновременных оптических изображений поверхности деформируемого материала. Показано, как данный алгоритм позволяет снизить вычислительную сложность по сравнению с базовым, уменьшить ошибку нахождения вектора смещения. Рассмотрено влияние входных параметров алгоритма на точность нахождения вектора смещения. Аналитически получена формула для выигрыша по времени при использовании данного алгоритма относительно известного.

В четвертом разделе рассмотрено аппаратное и программное обеспечение комплекса «Р1еШМеЦег» для оценки текущего механического состояния материала. Описаны разработанные программные средства, представляющие собой совокупность взаимосвязанных подсистем и программных модулей.

Приведена апробация разработанного алгоритмического и программного обеспечения комплекса на примере исследования механизмов деформации и разрушения сварных соединений конструкционной стали 10Г2С в условиях повторно-статической, многоцикловой усталости и при наличии дефектного сварного соединения.

Описано внедрение комплекса к^еММейег» в ООО «Регионгазстрой» (г. Новый Уренгой).

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЙ СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ МАТЕРИАЛА

1.1. Обзор существующих экспериментальных методов

Методы измерения полей смещений и деформации играют важную роль

при проектировании и отработке прочности конструкций, исследовании механизмов деформации и разрушения материалов и др. [8-11]. При этом экспериментальные и расчетные методы используются совместно, дополняя друг друга. Так, экспериментальные измерения на натурных конструкциях позволяют определить действующие нагрузки и получать данные о реальном распределении напряжений и деформаций в условиях эксплуатации.

Данные методы позволяют определять напряжения и деформации в элементах конструкций весьма сложной формы, расчет которых затруднен даже с использованием современных вычислительных методов и средств. Экспериментальные исследования используются при разработке математических моделей конструкций, а также для оценки точности и уточнения результатов численных расчетов с применением вычислительных машин. Экспериментальные методы и средства широко используются также при изучении механических свойств материалов, а также при испытаниях конструкций на прочность, для анализа процесса разрушения материалов и конструкций. Методы экспериментальной механики успешно развиваются в нашей стране в трудах М. X. Ахмет-зянова, Г. Л. Хесина, П. И. Полухина и др. За рубежом ведущими специалистами в данной области являются Атлури С., Кобаяси А., Белл Дж.Ф. и многие другие [12- 15].

Среди традиционно используемых наибольшее распространение к настоящему времени получили следующие методы: тензометрии, поляризацион-но-оптический (фотоупругости), делительных сеток, муаровых полос (муара), теневых фигур - каустик, голографической интерферометрии, спекл - интерферометрии, оптического потока.

Тензометрия. Тензометрия (от лат. ?етт — напряженный и греч. те&оп - мера) - способ измерения деформации, основанный на изменении электрического сопротивления [14-17].

Основным элементом является тензодатчик. Тензодатчик представляет собой резистор, сопротивление которого изменяется при деформации. Его приклеивают к поверхности тестируемой детали так, чтобы он деформировался вместе с ней. Используются одиночные тензорезисторы или блоки тензорези-сторов, соединенные по схеме моста или полумоста.

Основной характеристикой тензодатчика является его тензочувствитель-ность — чувствительность металла, используемого для изготовления проводника, к деформациям. Изменение сопротивления тензорезистора, вызванное деформацией, определяется из уравнения: АЯ(е) = к-К0 -б , где В^ - начальное сопротивление тензорезистора, к - коэффициент тензочувствительности, е — деформация. Тензочувствительность датчика к = (<сШ / К) / (сИ / Ь), где Я - электрическое сопротивление, Ь - длина проводника.

Достоинство данного метода заключается в возможности непосредственно получать электрический сигнал при измерениях, что обеспечивает его быструю передачу, хранение информации и ее обработку. К недостатку тензометри-ческого метода можно отнести невозможность определять деформации или напряжения в малой области, поскольку в большинстве случаев характерный размер датчика составляет 3-5 мм [16]. Кроме того, при исследовании масштабных объектов может потребоваться значительное количество таких датчиков.

Метод фотоупругости. Явление фотоупругости лежит в основе экспериментального метода, позволяющего исследовать поля напряжений и деформаций [18 - 26]. Этот метод связан с влиянием напряжений и деформаций на оптические свойства материала. При прохождении света через оптически активные прозрачные материалы возникают картины интерференционных полос, с помощью которых определяют напряжения. Некоторые прозрачные аморфные материалы, особенно полимерные, в обычных условиях оптически изотропны, однако становятся двоякопреломляющими (оптически анизотропными) под

16

действием нагрузки. Подобно кристаллам, они приобретают способность разлагать падающий свет на ортогональные компоненты, распространяющиеся с разными скоростями. Этот эффект возникает под действием нагрузки, но исчезает после ее снятия мгновенно или через некоторый промежуток времени в зависимости от свойств материала и условий нагружения. Это физическое явление временного, или искусственного, двойного лучепреломления лежит в основе фотоупругости.

Для получения интерференционной картины необходим материал с высокой оптической чувствительностью. Кроме того, чтобы форма модели, деформированной под действием нагрузок, не отличалась значительно от формы реального объекта, модуль упругости материала модели должен быть достаточно высоким.

В настоящее время наиболее широко применяются фотоупругие материалы из эпоксидных смол, так как они пригодны для изготовления моделей с целью исследования напряжений методом фотоупругости как в плоских, так и в трехмерных задачах, а также для изготовления фотоупругих покрытий. Также образцы изготавливают из поликарбоната, аллилдигликолевой, полиэфирной смолы, полиметилметакрилата, стекла и др.

Соотношения между механическими напряжениями и показателями преломления для материалов, обладающих временным двойным лучепреломлением, имеют следующий вид: п1-п = С1-<т1+С2-(сг2 + сг3),

п2-п = Сх-а2+С2-(а3+(Т1), п3-п = С1-сг3 + С2'(а1+сг2). Здесь п - показатель преломления ненагруженного материала в его оптически изотропном состоянии; п{, я2, «з - главные показатели преломления для световых волн с колебаниями в плоскостях, параллельных главным напряжениям; сгх, а2, сг3 - главные напряжения; С,, С2 - оптико-механические постоянные материала, определяющие зависимость между двойным лучепреломлением и напряжениями.

Основным прибором в методе фотоупругости является полярископ, который состоит из лазера непрерывного излучения мощностью не менее 10 мВт, линзы, призмы, четвертьволновой пластины и компенсатора.

Используя данный метод можно получить наглядную картину распределения механических напряжений в объеме исследуемой модели. Несмотря на детальное развитие теории этого метода и длительную историю его применения в исследовательской практике, до сих пор есть трудности в переносе получаемых данных на реальные объекты ввиду резкого различия механических свойств материалов модели и моделируемого объекта.

Метод делительных сеток. В экспериментальной механике достаточно широко используется оптико-геометрический метод измерения деформаций, известный как метод делительных сеток [14, 15, 27, 28]. В исходном варианте данной методики сетка наносилась на поверхность образца путем процарапывания двух семейств тонких взаимно-перпендикулярных линий с заданным шагом. Позднее стали использовать литографические способы нанесения такой сетки, не повреждающие поверхность.

Деформацию на базе одной ячейки сетки по искажению сетки определяют следующим образом: е„ = (ах -а0)/а0 и е = {ау -а0)1а0, где а0 - база

сетки (первоначальный размер ячейки до деформации), ах, ау - проекции

ячейки после деформации на оси абсцисс и ординат, соответственно. Третью компоненту деформации находят из условия несжимаемости объема.

Существует способ определения деформированного состояния делительной сетки, базирующийся на использовании аффинного преобразования. При этом записывают линейные соотношения: х'= апх + апу + а{Ъ\ у'= а21х + а22у + а23, где х, у - координаты любой точки до преобразования; х', у' — координаты той же точки после преобразования. Записывая эти зависимости через перемещения точек их = х' - х = (аи -1)* + апу; иу= у' - у = а21х + (а22 - \)у, а затем, дифференцируя, получают дих I дх = ап-1; дих1 ду = аХ2; диу 1дх = а2Х\ диу /ду = а22-\.

Поскольку частные производные перемещений их и иу несут всю исходную информацию, необходимую для вычисления компонент тензора деформации, то для решения задачи достаточно определить аффинные коэффициенты: ап, ап, а2Х, а22. Отсюда видно, что необходимо знать координаты трех точек, не лежащих на одной прямой, до и после деформирования.

Основные недостатки метода связаны с необходимостью нанесения самих сеток на исследуемый образец, а также трудоемкость измерений. Кроме того, исследователь ограничен положением элемента сетки и не может произвольно выбирать точки локальных измерений.

Метод муаровых полос. Метод муаровых полос (метод муара) основан на возникновении полос «механической» интерференции, являющихся геометрическими местами равных перемещений [13, 29 — 34]. Муаровые полосы возникают при оптическом (дистанционном) или механическом (контактном) совмещении линейных или иной формы растровых структур. Рабочий растр, нанесенный на исследуемую поверхность материала, деформируется вместе с поверхностью в процессе нагружения. При наложении деформированного (рабочего) и эталонного растров светлые промежутки одного растра перекрываются темными линиями другого, что приводит к изменению по полю интенсивности света, отраженного или проходящего через совмещенные растры. Положение минимумов и максимумов освещенности (черных и белых муаровых полос) определяется деформациями рабочего растра. Поэтому нахождение на муаровой картине координат точек с одинаковой освещенностью и измерение расстояний между ними позволяет определять перемещения и деформации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Солодушкин, Андрей Иванович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Филин А. П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. В 3 т. Т. 1 Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. - М.: Наука, 1975. - 832 с.

2. Barron J.L., Fleet D.J., Beauchemin S.S. Performance of optical flow techniques // International Journal of Computer Vision, 1994. V. 12, № 1. P. 43 - 77.

3. Beauchemin S.S., Barron J.L. The Computation of Optical Flow // ACM Computing Surveys, 1995. V. 27, № 3. P. 433 - 467.

4. Fennema C.L., Thompson W.B. Velocity determination in scenes containing several moving objects // Computer Graphics and Image Processing, 1979. V. 9, № 4. P. 301-315.

5. Horn B.K.P., Schunck B.G. Determining optical flow // Artificial Intelligence, 1981. V. 17. P. 185-203.

6. Nagel H.H. Displacement vectors derived from second-order intensity variations in image sequences // Computer Graphics and Image Processing, 1983. Vol. 21, № l.P. 85-117.

7. Beghdadi A., Mebah M., Monteil J. A fast incremental approach for accurate measurement of the displacement field // Image and Vision Computing, 2003. V. 21, P. 383-399.

8. Lee J. J., Shinozuka M. Real-Time Displacement Measurement of a Flexible Bridge Using Digital Image Processing Techniques // Experimental Mechanics, 2006. V. 46, № l.P. 105-114.

9. Li E.B., Tieu A.K., Yuen W.Y.D. Application of digital image correlation technique to dynamic measurement of the velocity field in the deformation zone in cold rolling // Optics and Lasers in Engineering. 2003. V. 39, № 4.P. 479 - 488.

10. Peters W.H., Ranson W.F. Digital imaging techniques in experimental stress analysis // Optics and Lasers in Engineering, 1982. V. 21, № 3. P. 427 - 431.

11. Sun Z., Lyons J.S., McNeill S.R. Measuring microscopic deformation with digital image correlation // Opt. and Lasers Eng., 1997. V. 27, № 4. P. 409 - 428.

12. Кудрин А.Б., Полухин П.И., Чиченев Н.А. Голография и деформация металлов. - М.: Металлургия, 1982. - 192 с.

13. Полухин П.И., Воронцов В.К., Кудрин А.В., Чиченов Н.А. Деформации и напряжения при обработке металлов давлением. - М.: Металлургия, 1974. -336 с.

14. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 248 с.

15. Экспериментальная механика / под ред. А. Кобаяси - М.: Мир, 1990. - Т. 1.-615 с.-Т. 2.-551 с.

16. Клокова Н.П. Тензорезисторы: Теория, методики расчета, разработки. -М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

17. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности / под ред. Варданяна Г. С. - М.: АСВ, 1995. - 568 с.

18. Албаут Г.Н. Нелинейная фотоупругость в приложении к задачам механики разрушения: Учеб. пособие / Г.Н. Албаут. - Новосибирск: НГАСУ, 2002. -112 с.

19. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. - М.: Наука, 1973. - 576 с.

20. Зайцев А.К. Оптический метод изучения напряжений. - Д.: Изд-во Сев— Зап. Облпромбюро ВСНХ, 1927. - 320 с.

21. Фрохт М. Фотоупругость. - М.: Л. ОГИЗ ГИТТЛ, 1948. - Т. 1.- 432 е.; ГИТТЛ, 1950. - Т. 2. - 488 с.

22. Lagarde A. Modern Nondestructive Methods of Coherent Light Photoelasticity with Applications in Two and Three Dimensional Problems in Statics, Contact Stresses, Fracture Mechanics and Dynamic Impulse, IUTAM, 1985.

23. Dally J.W., Riley W.F. Experimental Stress Analysis, McGraw-Hill, New York, 1978.

24. Measurements Group Inc., Education Division, Student Manual on the Photoe-lastic Coating Technique, Bullietin 315, 1984.

25. Pindera J.T., Mazurkiewicz S.B. Studies Of contact Problems Using Photoelas-tic Isodynes // Experimental Mechanics, 1981. V. 21, № 12. P. 448 - 455.

26. Swinson W.F., Turner J.L. and Ranson W.F. Designing with Scattered Light Photoelasticity // Experimental Mechanics, 1980. V. 20, № 11. P. 397 - 402.

27. Фридман Я.Б., Зилова Т.К., Демина Н.И. Изучение пластических деформаций и разрушения методом накатных сеток. — М.: Оборонгиз, 1962. - 188 с.

28. Чуватов В.В. Расчет пластинок на прочность и устойчивость методом сеток.: Учебное пособие. - Изд. УПИ, Свердловск, 1972. - 107 с.

29. Денисов П.И. Поточный контроль прокатываемых полос методом муара. - М.: Металлургия, 1982. - 119 с.

30. Сегал В.М., Макушок Е.М., Резников В.И. Исследование пластического формоизменения методом муара. - М.: Металлургия, 1974. - 210 с.

31. Сухарев И.П., Ушаков Б.Н. Исследование деформаций и напряжений методом муаровых полос. - М.: Машиностроение, 1972. - 208 с.

32. Burch J.M., Forno С. High Resolution Moire Photography // Optical engineering, 1982. V. 21, № 4. p. 615 - 625.

33. Ligtenberg F.K. The Moire Method: A New Experimental Method for the Vibration Analysis // Applied Optics, 1983. V. 22, № 6. P. 856 - 861.

34. Boone P.M., Vinckier A.G., Sys R.M., Deleu E.N. Application of Specimen-Grid Moire Techniques in Large Scale Steel Testing // Optical Engineering, 1982. V. 21, № 4. P. 602-614.

35. Парис П., Си. Д. Анализ напряженного состояния около трещин. - В кн. «Прикладные вопросы вязкости разрушения». М.: Мир, 1968, С.64 — 142.

36. Theocaris P.S. Elastic stress intensity factors evaluated by caustics, "Experimental evaluation of stress concentration and intensity factors", Hauge, Boston and London, 1981. P. 189-252.

37. Вест Ч. Голографическая интерферометрия. - M.: Мир, 1982. - 504 с.

38. Голографические неразрушающие исследования // Ред. Р.К. Эрф. — М.: Машиностроение, 1979.-446 с.

39. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 328 с.

40. Кудрин А.Б., Бахтин В.Г. Прикладная голография. Исследования процессов деформации металлов. -М.: Металлургия, 1988. - 235 с.

41. Островский Ю.И., Щепинов В.В., Яковлев В.В. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. - М.: Наука, 1988. - 247 с.

42. Зуев JI. Б., Данилов В. И., Баранникова С. А. Физика макролокализации пластического течения. - Новосибирск: Наука, 2008. - 328 с.

43. Франсон М. Оптика спеклов. - М.: Мир, 1980. - 180 с.

44. Хорн Б.К.П. Зрение роботов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 487 с.

45. Kaneko S., Satoh Y., Igarashi S. Using selective correlation coefficient for robust image registration // Pattern Recogn., 2003. V. 36, № 5. P. 1165 - 1173.

46. Sutton M. A., Cheng M. Q., Peters W. H., Chao Y. J., McNeill S. R. Application of an optimized digital correlation method to planar deformation analysis // Image and vision computing, 1986. V. 4, № 3. P. 143 - 151.

47. Sutton M.A., Orteu J.-J., Schreier H. Image correlation for shape, motion and deformation measurements: Basic concepts, theory and applications. N.Y.: Springer, 2009. 364 p.

48. Sutton M.A., Wolters W.J., Peters W.H., Ranson W.F., McNeil S.R. Determination of displacements using an improved digital image correlation method. - Image Vision Computing, 1983. V. 1, № 3. P. 133 - 139.

49. Панин B.E., Плешанов B.C., Кибиткин B.B., Сапожников C.B. Анализ полей векторов смещений и диагностика усталостного разрушения алюминиевого сплава на мезоуровне. - Дефектоскопия, 1998, № 2, С. 80 - 87.

50. Панин С.В., Сырямкин В.И., Любутин П.С. Оценка деформации твердых тел по изображениям поверхности. - Автометрия, 2005, т. 41, № 2, С. 44 - 58.

51. Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Напрюшкин А.А., Солодушкин А.И. Измерение деформации материалов методом корреляции цифровых изображений // Известия Томского политехнического университета. Математика и механика. Физика. - 2008. - Т. 312. № 2, Приложение, С. 343 - 349.

52. Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И. Исследование повторно-статической усталости сварных соединений стали 10Г2С методом корреляции цифровых изображений // Сборник статей по материалам XLVII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности». - 1 - 5 июля 2008 . - Нижний Новгород, Россия, - 2008. - ч. I - С. 266 -268.

53. Плешанов B.C., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И., Сапожников C.B., Кибиткин В.В. Оценка механического состояния деталей машин и элементов конструкций методом оптического потока // Тезисы докладов VI Международной конференции «Современные проблемы машиноведения»,- 19-20 октября, 2006. - Гомель, Беларусь, - 2006. - С. 15.

54. Сырямкин В.И., Панин В.Е., Дерюгин Е.Е. и др. Оптико-телевизионные методы исследования и диагностики материалов на мезоуровне // Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2т. / Под ред. В.Е. Панина. - Новосибирск, Наука, 1995. - Т. 1. - С. 176 - 194.

55. Алферова Е.А., Кибиткин В.В., Солодушкин А.И. Применение метода корреляции цифровых изображений для исследования деформации монокристаллов // Труды V Международной научно-технической конференции "Современные проблемы машиностроения". - 23 - 26 ноября 2010. — Томск, Россия,-2010.-С. 157- 162.

56. Кибиткин В.В., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Оценка механического состояния сварных соединений конструкционной стали методом корреляции цифровых изображений // Тезисы докладов IV Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций». - 26 - 28 мая 2009 . - Екатеринбург, Россия, - 2009. - С. 7.

57. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И Деформация пластических индикаторов // Тезисы докладов VI Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». — 24 - 28 мая 2010. - Екатеринбург, Россия, - 2010. - С.56.

58. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И Оценка остаточного ресурса сварных соединений методом корреляции цифровых изображений // Сборник статей по материалам третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»

- ДФМН 2009, под ред. О.А.Банных и др. - Москва: Интерконтакт Наука, 2009, Т. 2, С. 177-178.

59. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И. Особенности деформационного поведения сварных соединений стали 10Г2С на первой стадии повторно-статической усталости // Тезисы докладов Международной школы-семинара «Многоуровневые подходы в физической мезо-механике. Фундаментальные основы и инженерные приложения», 9-12 сентября 2008 г., Томск, Россия. - Томск: ИФПМ СО РАН, 2008. - 326 с. - С. 160-162.

60. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И. Особенности пластической деформации на мезо- и макроуровнях в сварных соединениях стали 10Г2С при повторно-статической и многоцикловой усталости // Тезисы докладов Международной конференции по физической мезо-механике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов.

- 7-11 сентября 2009. - Томск, Россия, - 2009. - С.66 - 68.

61. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И. Разрушение сварных соединений стали 10Г2С при повторно-статической и многоцикловой усталости на мезо- и макроуровнях // Тезисы докладов XVII Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов». - 23 - 25 июня 2009 . - Самара, Россия, - 2009. - С. 226.

62. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Солодушкин А.И. Выбор оптимального алгоритма при формировании единого поля смещений в деформируемом материале // Тезисы докладов V Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». - 24 - 28 марта 2008 . - Екатеринбург, Россия, - 2008. - С. 104.

63. Кибиткин В .В., Плешанов B.C., Солодушкин А.И. Модель деформационной структуры усталостной трещины смешанного типа (I+II) // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т.9. Спец. выпуск, С. 57-60.

64. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Солодушкин А.И. Применение алгоритма объединения смежных полей смещений для исследования процессов деформации материала // Сборник статей по материалам Второй международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» -ДФМН 2007, под ред. О.А.Банных и др. - Москва: Интерконтакт Наука, 2007, 735 стр., С. 659-660.

65. Кибиткин В.В., Плешанов B.C., Солодушкин А.И., Егоров В.И. Механизм усталостного разрушения дефектного сварного соединения стали 10Г2С // Тезисы докладов 52 Международной научной конференции «Актуальные проблемы прочности». - 4 - 8 июня 2012. - Уфа, Россия, - 2012. - С.34 - 35.

66. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Алгоритм выделения вихревых структур в деформируемом материале // Тезисы докладов 52 Международной научной конференции «Актуальные проблемы прочности». - 4 -8 июня 2012. - Уфа, Россия, - 2012. - С.ЗЗ - 34.

67. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Анализ поля смещений и деформационной структуры усталостной трещины // Тезисы докладов международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, 19-22 сентября 2006 г., Томск, Россия. - Томск: ИФПМ СО РАН, 2006. - 380 с. - С. 319 - 320.

68. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Влияние входных параметров на погрешность измерения деформации методом корреляции цифровых изображений// Тезисы докладов Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов. - 5-9 сентября 2011. - Томск, Россия, -2011. -С.61 - 63.

69. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Влияние погрешностей измерения необратимых смещений на точность объединения перекрывающихся векторных полей // Сборник статей по материалам XLVII Междуна-

родной конференции «Актуальные проблемы прочности». - 1 - 5 июля 2008 .

- Нижний Новгород, Россия, - 2008. - ч. I - С. 263-266.

70. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Расчет характеристик деформации материала методом корреляции цифровых изображений // Тезисы докладов V Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций». - 25 - 29 апреля 2011. - Екатеринбург, Россия, -2011. - С. 137.

71. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Формирование единого поля смещений путем объединения векторных полей при измерении деформации материалов // Дефектоскопия. - 2011. № 1. С. 84-97.

72. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C., Лычагин Д.В. Формирование единого изображения поверхности материала для измерения поля смещений и деформации // Автометрия. - 2011. Т. 47. № 4. С. 83-90.

73. Напрюшкин A.A., Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C. Разработка методик оценки степени накопления повреждений в элементах металлоконструкций по оптическим изображениям поверхности // Труды XXXVIII Уральского семинара "Механика и процессы управления". - 23 - 25 декабря 2008 . - Екатеринбург, Россия, - 2008. - Т. I - С. 179-190.

74. Напрюшкин A.A., Солодушкин А.И., Плешанов B.C., Кибиткин В.В. Автоматизация процесса получения и анализа оптических изображений для исследования механизмов деформации и разрушения материалов // Труды XV Всероссийской научно-методической конференции "Телематика ' 2008". - 23

- 26 июня 2008 . - Санкт-Петербург, Россия, - 2008. - Т. I - С. 267-268.

75. Солодушкин А.И. Выбор оптимального алгоритма при формировании единого поля необратимых смещений // Труды XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». - 24 — 28 марта 2008. - Томск, Россия, — 2008.-Т. II-С. 174-175.

76. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов В.С Выбор алгоритма идентификации для объединения перекрывающихся изображений при измерении

деформации // Сборник статей по материалам третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» -ДФМН 2009, под ред. О.А.Банных и др. - Москва: Интерконтакт Наука, 2009, Т. 2, С. 390-391.

77. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Алгоритм объединения смежных полей смещений для анализа состояния деформируемых материалов // Тезисы докладов III Российской научно-технической конференции «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций» - 24 - 26 апреля, 2007. - Екатеринбург, Россия, - 2007. - С. 13.

78. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Влияние точности измерения оптических изображений поверхности материала на погрешность их объединения методом «скользящего окна» // Тезисы докладов XXIX Российской школы «Наука и технологии». - 23 - 25 июня 2009. - Екатеринбург, Россия,-2009.-С. 137- 139.

79. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Выбор алгоритма сканирования при формировании единого поля смещений // Тезисы докладов Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов. — 7-11 сентября 2009. -Томск, Россия, - 2009. - С.463 - 465.

80. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Выбор оптимального алгоритма при объединении перекрывающихся изображений поверхности нагруженных изделий// Труды XVII Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов». — 23 - 25 июня 2009 . - Самара, Россия, - 2009. - Т. II - С. 81 - 84.

81. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Модифицированный алгоритм расчета поля векторов смещений для оценки деформации // Известия Томского политехнического университета. Управление, вычислительная техника и информатика. -2011.-Т. 318. №5.С.48-51.

82. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов B.C., Чертова Н.В. Критерии идентификации вихревых структур в деформируемом твердом теле // Физическая мезомеханика. - 2013. - Т. 16. - № 2. - С. 53-63.

83. Сырямкин В.И., Панин С.В. Оптико-телевизионный метод исследования поведения и диагностики состояния нагруженных материалов и элементов конструкций // Вычислительные технологии. - 2003. - Т. 8. - Спец. вып. - С. 10-25.

84. Семенов А.Е., Крюков Е.В., Рыкованов Д.П., Семенов Д.А. Практическое применение технологий компьютерного зрения в решении задач распознавания, восстановления 3D, сшивки карт, точного целеуказания, счисления пути и навигации // Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2010. - Т. 104. № 3. С. 92 - 102.

85. Форсайт Д., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 928 с.

86. Szeliski R. Image Alignment and Stitching: A Tutorial // Foundations and Trends in Computer Graphics and Vision, 2006. V. 2, № 1. P. 1 - 104.

87. Heipke С. Overview of image mathing techniques // OEEPE - Workshop on Application of Digital Photogrammetric Workstations, OEEPE Official publications, 1996. №33. P. 173-189.

88. Дудкин A.A., Вершок Д.А. Построение векторного описания перекрывающихся кадров изображения // Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2004. - Т. 44. № 9. С. 197 - 204.

89. Логинов O.A., Антонов Д.Ю., Комлсв О.С. Точность алгоритмов сшивки изображений в системах дистанционного зондирования // Информационные технологии. - 2007. № 7. С. 7 - 12.

90. Мачнев A.M., Жук С.Я. Оптимальный алгоритм панорамной сшивки изображений при наличии погрешностей взаимного позиционирования // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. - 2007. Т. 50. № 11. С. 55 -60.

91. Harpreet S. Sawhney, Hsu S., Kumar R. Robust video mosaicing through topology interference and local to global aligment // European Conference on Computer Vision, 1998. V. 2. P. 103 - 119.

92. Mukundan R., Ong S. H., Lee P. A. Image analysis by Tchebichef moments // IEEE Transactions on Image Processing. - 2001. Vol. 10.

93. Trujillo L., Olague G. Automated design of image operators that detect interest points // Evol. Comput., 2008. V. 16, № 4. P. 483 - 507.

94. Zitova В., Flusser J. Image registration methods: A survey // Image Vision Computing, 2003. V. 21, № 11. P. 977 - 1000.

95. Пименов В. Ю. Метод поиска нечетких дубликатов изображений на основе выделения точечных особенностей // Труды семинара РОМИП 2007 -2008. 2008, СПб.: НУ ЦСИ,. С. 145 - 159.

96. Zhao W.-L., Ngo C.-W., Tan H.-K. and Wu X. Near-Duplicate Keypoint Identification with Interest Point Matching and Pattern Learning. In IEEE Transactions on Multimedia, 2007. V. 9, № 5. P. 1037 - 1048.

97. Mikolajczyk K., Schmid C. Scale and affine invariant interest point detectors // Intern. Journ. Comput. Vision., 2004. V. 60, № 1. P. 63 - 86.

98. Гороховатский В. А. Оценка сходства структурных объектов как множеств компонент // Системш дослщження та шформацшш технологи. 2011. № 1.С. 57-70.

99. Fischler М. A. Bolles R. С. Random Sample Consensus: A Paradigm for Model Fitting with Applications to Image Analysis and Automated Cartography // Communications of ACM, 1981. V. 24, № 6. P. 381 - 395.

100. Lowe D. Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints // In International Journal of Computer Vision, 2004. V. 60, P. 91 - 110.

101. Лаптев Г.Ф. Элементы векторного исчисления. - М.: Наука, 1975. - 336 с.

102. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. - М.: Техносфера, 2005.-1072 с.

103. Крылов В.Н., Максимов М.В. Вторичные преобразователи сигналов изображений. — Одесса: Астропринт, 1997. — 176 с.

104. Johnson J. В., Thermal Agitation of Electricity in Conductors, Phys. Rev., -July 1928. N. 32. P. 97-109.

105. Nyquist H., Thermal Agitation of Electric Charge in Conductors, Phys. Rev., -July 1928. N. 32. P. 110-113.

106. Беляев E. А., Тюрликов A. M. Оценка вероятности появления символа при адаптивном двоичном арифметическом кодировании в задачах сжатия видеоинформации // Цифровая обработка сигналов. 2007. № 3. С. 20 - 24.

107. Дымкин Г.Я., Кособокое Д.В. Линейные и нелинейные методы двумерной обработки сигналов при автоматизированном ультразвуковом контроле -Дефектоскопия, 2008, № 1, С. 32 - 41.

108. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Программа объединения перекрывающихся полей векторов смещений для расчета деформации материала. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010614246. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 30.06.2010.

109. Голдман С. Теория информации: пер. с англ. - М.: Издательство иностранной литературы, 1957. - 448 с.

110. Кадомцев Б.Б. Динамика и информация. - М.: Ред. журнала «Успехи физических наук», 1997. - 400 с.

111. Кудряшов Б.Д. Теория информации: Учебник для ВУЗов. - СПб.: Питер, 2009.-320 с.

112. Лидовский В.В. Теория информации: Учебное пособие. - М.: Компания Спутник+, 2004.- 111 с.

113. Mandelbrot В.В. The fractal geometry of nature. N.Y.: Freeman, 1983. - 480

P-

114. Sun W., Hu G., Gong P. and Liang S. Fractal analysis of remotely sensed images: A review of methods and applications // International Journal of Remote Sensing, 20 November, 2006. V. 27, № 22. P. 4963 - 4990.

115. Плешанов B.C., Напрюшкин А.А., Кибиткин В.В. Особенности применения теории фракталов в задачах анализа изображений // Автометрия. - 2010. -№1,т. 46.-С. 86-97.

116. Napryushkin A., Kibitkin V., Pleshanov V. Linear transformation based error correction algorithm for fractal dimension estimation of images // Signal Processing, 2010. V. 90. P. 2094-2101.

117. Clarke K.C. Computation of the fractal dimension of topographic surfaces using the triangular prism surface area method, Computers and Geosciences, 1986. V. 12. P. 713-722.

118. Аттетков A.B., Галкин C.B., Зарубин B.C. Методы оптимизации: Учеб. для вузов / Под ред. Зарубина B.C., Крищенко А.П. - 2-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 440 с.

119. Жиглявский А.А., Жилинскас А.Г. Методы поиска глобального экстремума. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991.-248 с.

120. Измаилов А.Ф., Солодов М.В. Численные методы оптимизации. - М.: Физматлит, 2005. - 304 с.

121. Пантелеев А.В. Методы оптимизации в примерах и задачах: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 2005. - 544 с.

122. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Программа объединения перекрывающихся изображений поверхности деформируемого материала. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010615381. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.08.2010.

123. Pilch A., Mahajan A., Chu Т. Measurement of Whole-Field Surface Displacements and Strain Using a Genetic Algorithm Based Intelligent Image Correlation Method // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 2004. V. 126, № 3. P. 479-489.

124. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / Под ред. В. Е. Панина. - Новосибирск: Наука, 1995. - Т. 1. — 298 е., т. 2. - 320 с.

125. Солодушкин А.И., Кибиткин В.В., Плешанов B.C. Программа расчета векторных полей для широкого диапазона деформаций материала. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011612423. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 23.03.2011.

126. Иванцов О.М., Харитонов В.И. Надежность магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1978. - 166 с.

127. Красовский А.Я., Красико В.Н. Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов. - Киев: Наукова думка, 1990. - 176 с.

128. Махутов H.A. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. / H.A. Махутов. - Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. 2: Обоснование ресурса и безопасности. - 610 с.

129. Махутов H.A., Алымов В.Т., Бармас В.Ю. Инженерные методы оценки и продления ресурса сложных технических систем по критериям механики разрушения // Заводская лаборатория. - 1997. - Т. 63. № 6. С. 45 - 51.

130. Сараев Ю. Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. -Новосибирск: Наука, 1994 . - 108 с.

131. Плешанов B.C., Панин В.Е., Кибиткин В.В., Лебедева H.A. Мезомас-штабные критерии диагностики механического состояния и предразрушения циклически нагруженных сварных соединений - Проблемы машиностроения и надежности машин, 2003, № 2, С. 117 - 124.

132. Каневский И.Н. Неразрушающие методы контроля: учеб. пособие / И.Н. Каневский E.H. Сальникова. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - 243 с.

133. Технические средства диагностирования: Справочник/В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов научно-исследовательской работы

Настоящий. акт составлен о том, что алгоритмы и программные средства, созданные в Учреждении Российской академии наук Институте физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (ИФПМ СО РАН) в рамках проекта «Разработка комплекса для оценки механического состояния сварных соединений магистральных трубопроводов на основе формирования, обработки и анализа единых полей смещений», выполненного для ООО «Региопгазстрой» (научный руководитель проекта д.т.н. Плешанов B.C., ответственные исполнители к.т.н. Кибиткин В.В., Солодушкин А.И.), внедрены в ООО «Регионгазстрой» с 01.11.2011 г. в следующем объеме:

1. Математическое и программное обеспечение комплекса для оценки механического состояния сварных соединений магистральных трубопроводов на основе формирования, обработки и анализа единых полей смещений «FieldMetter».

2. Способ оценки механического состояния сварных соединений магистральных трубопроводов с использованием средств комплекса «FieldMetter».

3. Техническая и эксплуатационная документация на комплекс для оценки механического состояния сварных соединений магистральных трубопроводов «FieldMetter».

Ученый секретарь ИФПМ СО РАН д.т.н.

Директор Томского филиала

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ

1Р©еШ1Й(£ЖАШ ФШД1ЕРА1Щ1ЙШ

^жжжжж й| : ~

Й

й

й Й Й

Й

Й

Й

Й

й Й Й Й й

й Й Й й Й Й Й

Й Й Й

ш

ЙЙЙЙЙЙ

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2010614246

. г Программа объединения перекрывающихся полей векторов смещений для расчета деформации материала

, Правообладатель(ли): Учреждение Российской академии паук Институт физики прочности и материаловедения \ Сибирского отделения РАН (ЙФПМ СО РАН) (ЩЗ)

/

Автор(ы): Солодушкин Андрей Иванович, Кибиткин Владимир 'Васильевич, Плешанов Василий Сергеевич (Шг)

. * XААд .

-С

-Г-Ч. -л. ' г

: V А У

» - —

Заявка Хг 2010612016

Дата поступления 14 апреля 2010 I.

Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ'*

30 июня 2010 г.

- " ^ Руководите 1ь Федеральной службы по интеллектуальной Ч-_ - л. собственности, патентам и товарным знакам .

■с. -с

Б.П. Симонов

Й Й Й Й Й й

й Й

Й Й й Й й

Й й й: й й Й Й Й

Й Й Й

Й Й Й Й Й

>ЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙ<

!

й ш&ШЖШ. ш

й

Й

й

ш й Й й й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й

ЙЙЙЙЙЙ

СВИДЕТЕЛЬСТВО

. ' . * г >

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№2010615381

■ V-// -

поверхности дёф<)рмируемого материала»

; Прав6обладате;1ь(ли): УчрежЭе;/ие Российской академии наик Институт физики прочности и материаловедения

ШщЩШ Мт

Л с < '„

Васильевич, Плешанов Василий Сергеевы (Ш)

Заявка № 2010613081 ; ./ /' Дата поступления 1 ИЮНЯ 2010 Г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной 1 собственности, патентам и товарным знакам

/л /У

, Б.П. Симонов

Й

й Й

ш Й Й й Й Й й' Й Й Й Й Й й Й Й Й Й Й й Й Й й

ЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙ<

ГООТЖЙСЖАЖ Фшдерлщшш

й ййййй

й й Й й й

й ш й Й Й й Й Й Й

Й Й Й Й Й Й й Й й Й Й Й

й Й Й Й Й Й Й й Й

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№2011612423

Программа расчета векторных полей для широкого диапазона деформации материала

Правообладатель(ли): Учреждение Российской академии паук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Р. III (НФПМ СО Р1II) (Ш))

Автор(ы): Солодугикин Андрей Иванович, Кибиткин Владимир Васильевич, Плешанов Василий Сергеевич (1111)

ЙЙЙЙЙЙ й; Й Й: Й Й

Й й й Й Й Й Й Й Й

Заявка К;; 2011610466

Дага поступления 25 января 2011 г.

Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ

23 марта 2011 г.

. - -' V

* ; . ^Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной

> собственности, патентам и товарным знака.ч / д* /7

>>

Б. П. Симонов

Й й й Й Й ш й:

Й Й Й Й: Ш: Й Й Й Й й Й

Й Й й Й

^ЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙ«