Development of a 3D multi-camera measurement system based on image stitching techniques applied for dynamic measurements of large structures

Autor: Sabino, Danilo Damasceno
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UNESPUniversidade Estadual PaulistaUNESP.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
O objetivo específico deste trabalho é estender as capacidades da técnica de rastreamento de pontos em 3 dimensões (three-dimensional point tracking – 3DPT) para identificar as características dinâmicas de estruturas grandes e complexas, tais como pás de turbina eólica. Um sistema multi-camera (composto de múltiplos sistemas de estéreo visão calibrados independentemente) é desenvolvido para obter alta resolução espacial de pontos discretos a partir de medidas de deslocamento sobre grandes áreas. Uma proposta de técnica de costura é apresentada e empregada para executar o alinhamento de duas nuvens de pontos, obtidas com a técnica 3DPT, de uma estrutura sob excitação dinâmica. Três diferentes algoritmos de registro de nuvens de pontos são propostos para executar a junção das nuvens de pontos de cada sistema estéreo, análise de componentes principais (Principal Component Analysis - PCA), decomposição de valores singulares (Singular value Decomposition - SVD) e ponto mais próximo iterativo (Iterative Closest Point - ICP). Além disso, análise modal operacional em conjunto com o sistema de medição multi-camera e as técnicas de registro de nuvens de pontos são usadas para determinar a viabilidade de usar medidas ópticas (e.g. three-dimensional point tracking – 3DPT) para estimar os parâmetros modais de uma pá de gerador eólico comparando seus resultados com técnicas de medição mais convencionais.
The specific objective of this research is to extend the capabilities of three-dimensional (3D) Point Tracking (PT) to identify the dynamic characteristics of large and complex structures, such as utility-scale wind turbine blades. A multi-camera system (composed of multiple independently calibrated stereovision systems) is developed to obtain high spatial resolution of discrete points from displacement measurement over very large areas. A proposal of stitching techniques is presented and employed to perform the alignment of two point clouds, obtained with 3DPT measurement, of a structure under dynamic excitation. The point cloud registration techniques are exploited as a technique for dynamic measuring (displacement) of large structures with high spatial resolution of the model. Three different image registration algorithms are proposed to perform the junction of the points clouds of each stereo system, Principal Component Analysis (PCA), Singular value Decomposition (SVD) and Iterative Closest Point (ICP). Furthermore, operational modal analysis in conjunction with the multi-camera measurement system and registration techniques are used to determine the feasibility of using optical measurements (e.g. three-dimensional point tracking (3DPT)) to estimate the modal parameters of a utility-scale wind turbine blade by comparing with traditional techniques.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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