Evaluación de la precisión del método de correlación digital de imágenes para calcular deformaciones estructurales en puentes

Abstract

RESUMEN: El monitoreo de la salud estructural consiste en tener un control de una estructura a lo largo del tiempo para así poder analizar daños y proponer soluciones a dichos daños. Una técnica del monitoreo de la salud estructural es el análisis por medio de correlación digital de imágenes. Este es un método no invasivo y aplicado a situaciones con geografías y climas complejos. El método consiste en medir deformaciones a partir de fotografías tomadas a la estructura cada cierto tiempo y llevar a cabo un análisis posterior de estas. El siguiente documento contiene un programa experimental para determinar la precisión de la medición de deformaciones estructurales por medio del método de correlación digital de imágenes, usando cámaras convencionales. Para eso se realizaron ensayos de calibración donde se analizaron las variables influyentes en el método y, finalmente se simuló una situación real donde fue posible hacer un control de los parámetros que afectan el sistema. Se determinó que para obtener una buena precisión es necesario que las imágenes tengan un coeficiente de correlación cercano a 1, las cámaras deben estar enfocadas, tener un bajo % de variación en la luz, además, tener patrones aleatorios con puntos en una distribución homogénea y un tamaño de píxel de 3x3. Con todo lo anterior se concluyó que el método puede tener una precisión de hasta ±0.0026 mm para mediciones mayores a 1 mm. Para mediciones submilimétricas los errores alcanzan hasta un 200% siendo ±0.0026 mm el error más bajo obtenido en las pruebas.

ABSTRACT: Structural health monitoring consists of having control of a structure over time in order to analyze damage and propose solutions to said damage. One technique of structural health monitoring is digital image correlation analysis. This is a non-invasive method and applied to situations with complex geographies and climates. The method consists of measuring deformations from photographs taken of the structure from time to time and carrying out a subsequent analysis of these. The following document contains an experimental program to determine the precision of the measurement of structural deformations by means of the method of digital correlation of images, using conventional cameras. For this, calibration tests were carried out where the variables influencing the method were analyzed and, finally, a real situation was simulated where it was possible to control the parameters that affect the system. It was determined that to obtain good precision it is necessary for the images to have a correlation coefficient close to 1, the cameras must be in focus, have a low% variation in light, in addition, have random patterns with points in a homogeneous distribution and a pixel size of 3x3. With all of the above, it was concluded that the method can have a precision of up to ± 0.0026 mm for measurements greater than 1 mm. For sub-millimeter measurements, errors reach up to 200%, with ± 0.0026 mm being the lowest error obtained in the tests.