NL1011035C2

NL1011035C2 - Method and device for measuring in-plane displacements.

Info

Publication number: NL1011035C2
Application number: NL1011035A
Authority: NL
Inventors: Henricus Jozef Maria Hulshof
Original assignee: Kema Nv
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-07-18
Also published as: AU2331800A; WO2000042382A1

Description

55

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET METEN VAN IN-VLAK VERPLAATSINGENMETHOD AND APPARATUS FOR MEASURING IN-FLAT MOVEMENTS

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van de in-vlak verplaatsing van tenminste een deel van een lichaam ten opzichte van een referentiepositie, omvattende: 10 - het door middel van afbeeldingsmiddelen op een drager afbeelden van een op tenminste het deel van het lichaam aangebrachte structuur; - het op de drager handhaven van de structuur; - het na verloop van tijd door middel van de 15 afbeeldingsmiddelen op een tweede drager afbeelden van de structuur; - - het vergelijken van de op de dragers afgeheelde structuren; en - het uit de vergelijking afleiden van de in-20 vlak verplaatsing van tenminste het deel van het lichaam.The present invention relates to a method for measuring the in-plane displacement of at least a part of a body with respect to a reference position, comprising: - imaging, on a support, on at least the part of a body structure applied to the body; - maintaining the structure on the carrier; - imaging the structure over time by means of the imaging means on a second support; - comparing the structures sheathed on the carriers; and - deriving the in-plane displacement of at least the part of the body from the equation.

In-vlak verplaatsingen zijn verplaatsingen van een grensvlak van een lichaam parallel aan het grensvlak. Een voorbeeld van een_in-vlak verplaatsing is het verplaatsen van een vel papier over een bureaublad. Uit-vlak 25 verplaatsingen zijn verplaatsingen dwars op het grensvlak van het lichaam, dus bijvoorbeeld het loodrecht naar boven bewegen van een horizontaal vel papier. De onderhavige uitvinding is echter alleen van toepassing op invlak verplaatsingen.In-plane displacements are displacements of an interface of a body parallel to the interface. An example of an in-plane movement is moving a sheet of paper over a desktop. Out-of-plane displacements are displacements transverse to the boundary surface of the body, i.e. for instance moving a horizontal sheet of paper perpendicularly upwards. However, the present invention applies only to plane displacements.

30 Een dergelijke werkwijze vindt bijvoorbeeld toepassing bij het meten van langzame en geringe in-vlak verplaatsingen vlak vaïi in het bijzonder leidingen onder druk. Hierbij gaat het in het bijzonder, doch niet uitsluitend om het vastellen van verschijnselen, zoals rek, 35 kruip, enzovoorts.Such a method is used, for example, in the measurement of slow and small in-plane displacements, especially for pipes under pressure. This concerns in particular, but not exclusively, the determination of phenomena, such as elongation, creep, etc.

Het is van belang bij het vaststellen of voorspellen van deze verschijnselen minimale in-vlak ver- 101 1035 2 plaatsingen nauwkeurig te kunnen vaststellen. Hiertoe is uit NL-A-9200087 een dergelijke werkwijze bekend.When determining or predicting these phenomena, it is important to be able to accurately determine minimal in-plane displacements. For this purpose, such a method is known from NL-A-9200087.

Deze werkwijze maakt voor het maken van de afbeelding' gebruik van coherent licht, hetgeen door een 5 laserlichtbron moet worden opgewekt. De laserlichtbronnen zijn kostbare apparaten en vereisen om de voor de toepassing van de onderhavige werkwijze gecompliceerde hulpapparatuur.This method uses coherent light to make the image, which must be generated by a laser light source. The laser light sources are expensive devices and require auxiliary equipment complicated for the application of the present method.

Hierbij wordt er op gewezen dat de te meten in-10 vlak verplaatsingen niet in de grootteorde van millimeters, doch veeleer in de grootteorde van micrometers liggen. Om hierbij een betrouwbare afbeelding te kunnen maken is het van belang dat voldoende nauwkeurigheid wordt geboden.It is pointed out here that the in-plane displacements to be measured are not in the order of magnitude of millimeters, but rather in the order of magnitude of micrometers. In order to be able to make a reliable image, it is important that sufficient accuracy is provided.

15 EP-A-0 603 062 beschrijft een werkwijze voor het meten van de in-vlak verplaatsing van tenminste een deel van een lichaam ten opzichte van een referentie-positie, omvattende: - het door middel van afbeeldingsmiddelen op 20 een drager afbeelden van een op tenminste het deel van het lichaam aangebrachte structuur, waarbij de afbeelding op de dragers van de structuur geschiedt door middel van niet-coherent licht; - het op de drager handhaven van de structuur 25 - het na verloop van tijd door middel van de afbeeldingsmiddelen op een tweede drager afbeelden van de structuur; - het vergelijken van de op de dragers afgeheelde structuren; en 30 - het uit de vergelijking afleiden van de in vlak verplaatsing van tenminste het deel van het lichaam.EP-A-0 603 062 describes a method for measuring the in-plane displacement of at least a part of a body relative to a reference position, comprising: - imaging a carrier by means of imaging means on a support structure applied to at least the part of the body, the image on the supports of the structure being effected by means of non-coherent light; - maintaining the structure on the support; - displaying the structure over time by means of the imaging means on a second support; - comparing the structures sheathed on the carriers; and 30 - deriving from the equation the in-plane displacement of at least the part of the body.

Deze werkwijze vereist dat een structuur wordt aangebracht door markeringen. Dit is goed mogelijk op papier.This method requires that a structure is applied by markings. This is possible on paper.

35 Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke werkwijze die op voorwerpen met grotere afmetingen kan worden aangebracht.The object of the invention is to provide such a method which can be applied to objects of larger dimensions.

101 1035 3101 1035 3

Dit doel wordt bereikt, doordat de structuur voorafgaand aan het maken van de eerste afbeelding op tenminste het deel van het lichaam permanent aanwezig is, en dat de structuur onregelmatig is.This object is achieved because the structure is permanently present on at least the part of the body prior to taking the first image, and the structure is irregular.

5 Voor het maken van de afbeelding kan dan ook gebruik gemaakt worden van gebruikelijke elektronische camera's, welke bijvoorbeeld van een CCD-chip zijn voorzien.For making the image, use can therefore also be made of conventional electronic cameras, which for instance are provided with a CCD chip.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is vooraf-10 gaand aan het afbeelden van de structuur, deze op tenminste het deel van het lichaam aangebracht.According to a preferred embodiment, prior to imaging the structure, it has been applied to at least the part of the body.

Tevens is het mogelijk dat de structuur reeds van nature op het deel van het lichaam aanwezig is.It is also possible that the structure is already naturally present on the part of the body.

Hierbij wordt een onregelmatige structuur 15 aangebracht, zodat de vergelijking tussen de beelden gemakkelijk kan worden uitgevoerd.An irregular structure 15 is hereby applied, so that the comparison between the images can be easily performed.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een inrichting voor het meten van de in-vlak verplaatsing van tenminste een deel van een lichaam ten opzichte van een 20 referentiepositie, omvattende: - afbeeldingsmiddelen voor het met behulp van niet-coherent licht op een drager afbeelden van een op tenminste een deel van het lichaam aangebrachte structuur; en . . . .......The present invention also provides a device for measuring the in-plane displacement of at least a part of a body with respect to a reference position, comprising: - imaging means for imaging an image on a support by means of non-coherent light at least part of the body arranged structure; and . . . .......

25 - vergelijkingsmiddelen voor het vergelijken van met een tussenpoos op de drager afgebeelde structuur en het hieruit afleiden van de in-vlak verplaatsingen van het deel van het lichaam, met het kenmerk, dat de structuur een ontregelmatige structuur is.25 - comparing means for comparing the interleaved structure depicted on the support and deriving therefrom the in-plane displacements of the part of the body, characterized in that the structure is an irregular structure.

30 Andere aantrekkelijke voorkeursuitvoeringsvor men blijken uit de overigeönderconclusies.Other attractive preferred embodiments are apparent from the remaining sub-claims.

Vervolgens zal de uitvinding worden toegelicht aan de hand van bijgaande figuur, die een schematisch aanzicht toont van een inrichting welke wordt gebruikt 35 bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.The invention will be elucidated hereinbelow with reference to the accompanying figure, which shows a schematic view of an apparatus used in carrying out the method according to the present invention.

1011035 41011035 4

De in bijgaande figuur afgebeelde situatie toont een lichaam 1, waarvan men de in-vlak verplaatsing of de rek wil meten.The situation shown in the accompanying figure shows a body 1, the in-plane displacement of which the elongation is to be measured.

Hiertoe bevindt zich op het lichaam 1 een 5 structuur 2. Deze structuur wordt bijvoorbeeld gevormd door een inherent op het lichaam aanwezige structuur, bijvoorbeeld in de vorm van de natuurlijke ruwheid van het materiaal, maar de structuur kan eveneens worden gevormd door een specifiek op het lichaam aangebrachte, 10 onregelmatige structuur.For this purpose, a structure 2 is located on the body 1. This structure is formed, for example, by a structure inherently present on the body, for example in the form of the natural roughness of the material, but the structure can also be formed by a specific body arranged, 10 irregular structure.

Voor het afbeelden van de structuur op het lichaam 1 wordt gebruik gemaakt van een elektronische camera 3, en van een positioneringsinrichting, welke wordt gevormd door een mechanische constructie 4, waarop 15 de camera 3 gefixeerd bevestigd is, waarbij men de invlak verplaatsing van de structuur 2 ten opzichte van het referentiebeeld wil vaststellen.For the imaging of the structure on the body 1, use is made of an electronic camera 3, and of a positioning device, which is formed by a mechanical construction 4, on which the camera 3 is fixedly fixed, whereby the surface displacement of the structure is 2 relative to the reference image.

Bij de onderhavige uitvinding wordt gebruik gemaakt van normaal, dat wil zeggen niet-coherent licht. 20 Hiertoe wordt gebruik gemaakt van een afzonderlijke lichtbron 6 in de vorm van een lamp. Tevens is van belang dat de lichtbron 6 ten opzichte van de camera 3 een vaste positie inneemt door middel van de mechanische constructie 4. Het van de elektronische camera afkomstige signaal 25 wordt toegevoerd naar een PC 7, waar het signaal wordt omgezet in digitale vorm en wordt opgeslagen. Uiteraard is het mogelijk bij gebruik van een digitale camera dat het signaal direkt in digitale vorm beschikbaar is. Aldus wordt een eerste opname gemaakt. Hierbij vormt het geheu-30 gen van de PC de drager waarvoor de afbeelding is gemaakt .The present invention uses normal, i.e., non-coherent, light. For this purpose use is made of a separate light source 6 in the form of a lamp. It is also important that the light source 6 occupies a fixed position relative to the camera 3 by means of the mechanical construction 4. The signal 25 from the electronic camera is supplied to a PC 7, where the signal is converted into digital form and is being saved. It is of course possible, when using a digital camera, that the signal is immediately available in digital form. A first recording is thus made. The memory of the PC hereby forms the carrier for which the image is made.

Na verloop van tijd wil men om de rek, kruip of andere in-vlak verplaatsingen van het voorwerp 1 te kunnen vaststellen een nieuwe opname maken. Deze wordt op 35 soortgelijke wijze als de eerste opname gemaakt en in een ander deel van het geheugen van de PC 7 opgeslagen.After some time, in order to be able to determine the elongation, creep or other in-plane displacements of the object 1, one wants to make a new recording. This is made in a similar way as the first recording and stored in another part of the memory of the PC 7.

101 1035 5101 1035 5

Vervolgens is het mogelijk door middel van vergelijking van beide in het geheugen van de PC opgeslagen afbeeldingen de rek vast te stellen.It is then possible to determine the elongation by comparing both images stored in the PC memory.

'Bij een door de PC uitgevoerde vergel ij kings-5 werkwijze zoekt het programma naar herkenningspunten, bepaalt de plaats van deze herkenningspunten op beide opnamen en berekent de in-vlak verplaatsing hieruit. Dit geschiedt voor een groot aantal van dergelijke herkenningspunten, zodat hieruit een afbeelding kan worden 10 gemaakt voor de in-vlak verplaatsing van de diverse punten, waarmee rek, kruip en soortgelijke verschijnselen kunnen worden bepaald. Hierbij wordt er op gewezen dat het van belang is dat de structuur enigszins onregelmatig is; alleen dan kunnen immers unieke herkenningspunten 15 worden bepaald.In a comparison method performed by the PC, the program searches for landmarks, determines the location of these landmarks on both recordings and calculates the in-plane displacement. This takes place for a large number of such landmarks, so that an image can be made therefrom for the in-plane displacement of the various points, with which elongation, creep and similar phenomena can be determined. It should be noted that it is important that the structure is somewhat irregular; only then can unique landmarks 15 be determined.

10 1 1 03510 1 1 035

Claims

Method for measuring the in-plane displacement of at least a part of a body with respect to a reference position, comprising: - imaging a structure arranged on at least the part of the body on a support by means of imaging means, wherein the image 10 on the supports of the structure is made by non-coherent light; - maintaining the structure on the carrier; - imaging the structure on a second support over time by means of the imaging means; - comparing the structures sheathed on the carriers; and - deriving the plane displacement of at least the part of the body from the equation, characterized in that the structure is permanently present on at least the part of the body prior to the making of the first image, and that the structure is irregular.

2. Method according to claim 1, characterized in that prior to imaging the structure, it is applied to at least the part of the body.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the structure is displayed in electronic form on the carriers and in that the comparison of the depicted structures and the derivation of the in-plane displacement take place electronically.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the structure is irregular.

5. Device for measuring the in-plane displacement of at least a part of a body with respect to a reference position, comprising: 1011035 - imaging means for imaging, on a support, by means of non-coherent light on a support structure applied to the body; and 5. comparative means for comparing an interleaved structure depicted on the support and deriving therefrom the in-plane displacements of the part of the body, characterized in that the structure is an irregular structure.

Device as claimed in claim 5, characterized in that the imaging means are fixedly coupled to positioning means for accurately positioning the imaging means.

7. Device as claimed in claim 5 or 6, characterized in that the imaging means comprise an electronic camera. 101 10 35