A Review of Surface Deformation and Strain Measurement Using Two-Dimensional Digital Image Correlation

Abstract

Among the full-field optical measurement methods, the Digital Image Correlation (DIC) is one of the techniques which has been given particular attention. Technically, the DIC technique refers to a non-contact strain measurement method that mathematically compares the grey intensity changes of the images captured at two different states: before and after deformation. The measurement can be performed by numerically calculating the displacement of speckles which are deposited on the top of object's surface. In this paper, the Two-Dimensional Digital Image Correlation (2D-DIC) is presented and its fundamental concepts are discussed. Next, the development of the 2D-DIC algorithms in the past 33 years is reviewed systematically. The improvement of 2D-DIC algorithms is presented with respect to two distinct aspects: their computation efficiency and measurement accuracy. Furthermore, analysis of the 2D-DIC accuracy is included, followed by a review of the DIC applications for two-dimensional measurements.

Avaliação Do Comportamento Mecânico De Polímeros Em Altas Deformações Mediante Uso Da Técnica De Correlação De Imagens Digitais

“…Embora a fotoelasticidade seja capaz de fornecer todo o estado de tensão presente em uma amostra, o seu uso é limitado a materiais transparentes e birrefringentes (Khoo et al, 2016;Lagattu et al, 2004). As técnicas de moiré necessitam da impressão de grades sobre a superfície da amostra a ser ensaiada.…”

“…Ainda que possam ser usadas em diferentes arranjos experimentais, o que em um primeiro momento flexibilizaria seu uso, a baixa resolução espacial e as dificuldades experimentais associadas a obtenção de um espaçamento adequado de grade, tornam essa técnica dispendiosa e pouca difundida atualmente (Clocksin et al, 2002;Khoo et al, 2016;Lagattu et al, 2004). A holografia é um método avançado de medição de deformação óptica que fornece resultados de medição do campo de deformação total com alto grau de precisão.…”

“…Esse método não requer preparação da superfície e é adequado para todos os tipos de materiais. Contudo, sua aplicação requer um ambiente controlado, pois a presença de pequenas vibrações pode ocasionar falta de nitidez do holograma registrado, comprometendo assim as medições, o que limita o seu uso ao laboratório (Khoo et al, 2016;Lagattu et al, 2004).…”

“…Todavia não se pode desconsiderar a contribuição de algumas vantagens intrínsecas da CID 2D que a tornaram imensamente atrativa na medição de campos globais (Grédiac et al, 2012;Sutton et al, 2012). Dentre essas pode-se destacar: (i) seu arranjo experimental simples, que dentre os segmentos da CID, requer apenas o uso de uma câmera digital para a aquisição das imagens; (ii) poucos requisitos em relação ao ambiente experimental, pois em comparação a outras técnicas ópticas a CID 2D não requer nenhuma fonte específica de luz, material e ambiente para a determinação do campo de deslocamento, podendo ser empregada tanto em laboratório quanto em campo; e (iii) capacidade de realização de medições dentro de amplo intervalo de resoluções com diferentes sensibilidades, pois como o processamento da CID 2D se dá diretamente sobre as imagens digitais, independente da magnificação e do tempo de exposição empregados, essa pode ser aplicada a imagens obtidas por inúmeros sistemas de aquisição, com resolução espacial totalmente distinta, e a extensa sequência de imagens (Khoo et al, 2016;Pan et al, 2009;Wittevrongel et al, 2015).…”

“…16) Se apenas movimento de corpo rígido existir nos subsets de referência e deformado, isto é, se os deslocamentos de cada ponto que compõe o subset for o mesmo, uma função de ordem zero encontra uso apropriado (Khoo et al, 2016;Pan et al, 2009):…”