دانلود ترجمه مقاله اندازه ‏گیری برخورد با روش همبستگی تصویر دیجیتال

1. مقدمه 2. روش 3. ارزیابی و بررسی الگوی نقطه ای 4. آزمایشات 5. نتیجه گیری

چکیده در این مطالعه؛ از روش‏ های همبستگی تصویر دیجیتال (DIC) برای تجزیه و تحلیل حرکت در طول فرایندهای برخورد استفاده می‏ شود. همچنین از فرایند درون‏یابی اسپلاین و همبستگی متقابل تبدیل فوریه سریع دو بعدی (FFT) به ترتیب برای افزایش دقت و کاهش زمان محاسبه روش استفاده شد. در ادامه؛ سه نمونه متفاوت تجزیه و تحلیل شدند: برخورد عادی یک میله فلزی با سطح پلیمری چاپ شده سه بعدی؛ برخورد اریب یک توپ تنیس با راکت تنیس و درنهایت؛ برخورد اریب یک توپ لاکراس (بازی چوگان با سبد) با سطح چوبی. در این تحقیق؛ ما یک مطالعه الگوی نقطه‏ ای برای پیدا کردن الگوی بهینه همبستگی تصویر دیجیتال انجام دادیم. برای برخورد عادی میله؛ سرعت برخورد اندازه‏ گیری شد. سرعت عادی از طریق روش همبستگی تصویر دیجیتال کشف گردید. برای برخورد اریب توپ ‏ها؛ حرکت خطی و زاویه‏ ای در طول فرایند برخورد محاسبه شد. میدان سرعت بر روی سطح توپ با استفاده از روش همبستگی تصویر دیجیتال اندازه ‏گیری گردید. همچنین از روش تبدیل هاف در ترکیب با میدان سرعت اندازه ‏گیری شده برای پیدا کردن سرعت سطح مرکزی توپ‏ ها استفاده شد. سرعت زاویه‏ ای در طول برخورد با استفاده از میدان سرعت سطح توپ کشف گردید. نتایج به دست آمده نشان می ‏دهند که روش همبستگی تصویر دیجیتال می ‏تواند برای اندازه ‏گیری حرکت برخورد اشیاء به‏ کار رود. مقدمه: برای قرن‏ ها؛ اندازه ‏گیری و پیش‏بینی حرکت اشیاء در طول برخورد به عنوان یک چالش برای محققان محسوب می‏شد. پیچیدگی این اندازه‏ گیری ‏ها ناشی از دو ویژگی عمده برخورد مکانیکی است: 1- مدت زمان برخورد کوتاه 2- تغییرشکل کوچک. با توجه به محاسبه‏ های انجام شده؛ مدت زمان برخورد برای فلزها در حدود میکروثانیه و برای مواد نرم ‏تر مانند لاستیک سخت در حدود میلی ‏ثانیه برآورد می‏ شود. از طرف دیگر؛ تغییرشکل در طول برخورد برای سرعت برخورد اولیه کوتاه اندک است. تاکنون؛ تلاش‏ های زیادی برای اندازه ‏گیری حرکت اشیاء در طول برخورد انجام شده است. هرچند در بیشتر موارد؛ دقت در مقایسه با مقیاس تغییرشکل انجام شده بر روی اشیاء برای معتبرسازی اندازه‏ گیری‏ ها به اندازه کافی بالا نیست. استوئیانویسی و هرمزلو [1] از یک دوربین هزار فریم در ثانیه (fps) سرعت بالا برای ردیابی حرکت یک میله فلزی که با یک سطح تحت برخورد می‏ کند؛ استفاده کردند. همچنین یک دوربین دیجیتال نیز برای اندازه‏ گیری سرعت‏ ها قبل و بعد از برخورد به کار برده شد. در مرحله بعدی از یک مدار الکتریکی برای اندازه‏ گیری زمان ثابت استفاده شد. مطالعه انجام شده نشان می‏ دهد که برخوردهای متعدد معمولا در طول یک برخورد اریب اتفاق می‏ افتد. میناموتو و کاوامورا [2] مدت زمان برخورد و ضریب برگشت را با استفاده از یک مدار الکتریکی و فرایند پردازش تصویر اندازه‏ گیری کردند.

In this study, the digital image correlation (DIC) techniques have been used to analyze the motion during the collisions. The spline interpolation along with two dimensional Fast Fourier Transform (FFT) cross correlation has been used in order to increase the accuracy and decrease the computation time of the method respectively. Three different examples have been analyzed: normal impact of a metal rod with a 3D printed polymer flat, oblique impact of a tennis ball with a tennis racket, and oblique impact of a lacrosse ball with a wooden flat. A speckle pattern study has been done to find the optimum pattern for the DIC technique. For the normal impact of the rod, the velocity during the impact have been measured. The normal velocity has been found by the DIC technique. For the oblique impact of the balls, the linear and angular motion have been calculated during the impact. The velocity field on the ball surface has been measured using the DIC technique. The Hough transform method has been used in combination with the measured velocity field to find the velocity of the centroid of the balls. The angular velocity during the impact has been found using the velocity field of the surface of the ball. It has been shown that the DIC technique can be used to measure the motion of colliding objects. Introduction: Measuring and predicting the motion of objects during the impact has been a challenge for centuries. The complexities of these measurements come from two main features of mechanical impact: short impact duration and small deformation. The impact duration is estimated to be in the order of microseconds for metals and no more than milliseconds for softer materials such as strong rubber. On the other hand, the deformation during the impact is very small for a low initial impact velocity. There have been many efforts on measuring the motion of the objects during the impact; however, in most cases the accuracy is not high enough compared to the scale of deformation on the objects to trust the measurements. Stoianovici and Hurmuzlu [1] used a high speed camera with 1000 frames per second (fps) to track the motion of a metal rod impacting a flat. A digital camera was used to measure the velocities before and after the impact. The motion during the impact was not recorded. An electrical circuit was used to measure the contact time. The study showed that multiple impacts would occur during a single oblique impact. Minamoto and Kawamura [2] measured the impact du- ration and the coefficient of restitution using an electrical circuit and an image processing technique.