Speckle pattern generation for DIC using UAVs

Digital image correlation is a measurement technique that uses computer vision to measure displacements and deformation; this technique relies on generating a speckle pattern on the region of interest. The work developed here concerns speckle pattern generation by experimental methods on UAVs (Unmanned Aerial Vehicles). Initial research is carried out to find out the current methods to generate the speckle pattern and which one is more suitable for the UAV case. Within the current methods of speckle creation spraying was selected as the most convenient and practical. Four commercial ISO standardized nozzles are selected to perform the experiments, with an initial characterization of the nozzle effects including the fluid dynamics effects and droplet formation. After studying the theoretical effects, a spraying system is developed; this system comprises an ink container, pump, timer, and sprayer. Several tests were carried out to characterize the speckle formation. After speckle formation, the quality was assessed using Shannon Entropy, MIG, SSSIG, and 2D digital image correlation. With the results we made a comparison between the different nozzles and the speckle quality in relationship to the typical equipment a UAV uses to apply DIC technique. After experimental and numerical computation of the speckle quality a nozzle is selected as the optimal for the equipment used. The spraying system is then translated into a compact form to be able to generate the speckle pattern from a UAV.

La correlazione delle immagini digitali (DIC) è una tecnica di misurazione che utilizza la visione computerizzata per misurare gli spostamenti e le deformazioni; questa tecnica si basa sulla generazione di un pattern di speckle sulla regione di interesse. Il lavoro sviluppato qui riguarda la generazione del pattern di speckle attraverso metodi sperimentali su APR (Aeromobile a pilotaggio remoto). La ricerca iniziale viene effettuata per scoprire i metodi attuali per generare il pattern di speckle e quale sia il più adatto per il caso degli APR. Tra i metodi attuali di creazione dello speckle, la spruzzatura è stata selezionata come la più comoda e pratica. Quattro ugelli commerciali standardizzati ISO sono stati selezionati per eseguire gli esperimenti, con una caratterizzazione iniziale degli effetti dell'ugello, inclusi gli effetti della dinamica dei fluidi e la formazione delle gocce. Dopo aver studiato gli effetti teorici, viene sviluppato un sistema di spruzzatura; questo sistema comprende un contenitore di inchiostro, una pompa, un timer e uno spruzzatore. Sono stati effettuati diversi test per caratterizzare la formazione dello speckle. Dopo la formazione dello speckle, la qualità è stata valutata utilizzando l'entropia di Shannon, MIG, SSSIG e la correlazione delle immagini digitali 2D. Con i risultati abbiamo fatto un confronto tra i diversi ugelli e la qualità dello speckle in relazione all'attrezzatura tipica che un APR utilizza per applicare la tecnica DIC. Dopo il calcolo sperimentale e numerico della qualità dello speckle, un ugello viene selezionato come ottimale per l'attrezzatura utilizzata. Il sistema di spruzzatura viene quindi tradotto in una forma compatta per poter generare il pattern di speckle da un APR.