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Título: Contribuições em odometria visual aplicadas em testes não destrutivos
Título(s) alternativo(s): Contributions to visual odometry applied to non-destructive testing
Autor(es): Trento Junior, Everton
Orientador(es): Passarin, Thiago Alberto Rigo
Palavras-chave: Distâncias - Medição
Testes de ultrassom
Odômetros
Testes não-destrutivos
Detectores ópticos
Teoria da estimativa
Interpolação - Métodos
Análise de regressão
Distances - Measurement
Ultrasonic testing
Odometers
Non-destructive testing
Optical detectors
Estimation theory
Interpolation - Methods
Regression analysis
Data do documento: 24-Abr-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: TRENTO JUNIOR, Everton. Contribuições em odometria visual aplicadas em testes não destrutivos. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: Ensaios não destrutivos (END) com ultrassom são essenciais para avaliar componentes submarinos quanto à integridade estrutural e confiabilidade. A informação de odometria é uma característica importante para os procedimentos END. Tais procedimentos envolvem varreduras mecânicas pela superfície da tubulação. A informação de posição durante o ensaio permite a identificação da posição do sensor transdutor e de possíveis falhas. Uma solução simples é o uso de odômetro de quadratura mini-wheel, porém esse é limitado a mensurar em apenas uma direção. Outra solução é agrupar dois odômetros para uma varredura 2D, contudo se transforma em um desafio complexo de engenharia. Para superar a abordagem do arranjo com odômetros mecânicos, a odometria visual baseia-se no uso de câmeras e processamento de imagens, operando com diferentes topologias de câmeras para estimar a posição. Em ambientes subaquáticos o uso de câmeras apresenta distorções nas imagens devido à refração, afetando significativamente a precisão na estimativa de posição. Métodos de regressão ou interpolação são aplicados para modelar as distorções inversas e são usados para corrigir os pontos distorcidos. Este estudo se concentra na utilização de técnicas de odometria e odometria visual em END subaquáticos com ultrassom, explorando especificamente a estimativa de posição e direção de objetos e também em métodos de correção de distorções subaquáticas. Apresenta a aplicação de métodos de correlação de fase para uma configuração usando uma câmera monocular e uma unidade inercial para a estimativa de posição e direção de um objeto. Outro objeto de estudo são as câmeras RGB-D, onde para estimar as posições espaciais em 3D se inicia com o estudo de métodos de correção da distorção em mapas de profundidade. Os resultados apresentados validam o uso de câmeras como método de estimativa de posição e viabilizam o a estimativa em 3D, corrigindo a distorção dos mapas de profundidade.
Abstract: Non-destructive testing and evaluation (NDT&E) with ultrasound are essential for evaluating sub-sea components for structural integrity and reliability. Odometry information is an essential feature for NDT&E systems for inspection procedures. Those involve mechanical scanning of the pipeline surface. The position information during the inspection allows for the spatial localization of the transducer and flaws. A simple solution is a mini-wheel quadrature odometer that only measures the testing direction axis. For 2D sweeping, another solution would be to arrange two odometers, one for each axis. Visual odometry techniques were based on cameras operating in different topologies and image processing to overperform the two-dimensional mechanical odometers approach to estimate the position. In underwater environments with depth cameras, the presence of distortions in the 3D visual information due to refraction can significantly impact the position estimation accuracy. Regression or interpolation methods can be applied to model the inverse distortions and are used to correct the distorted points. This study focuses on using odometry and visual odometry techniques for contact and underwater ultrasound NDT, specifically exploring position and direction estimation and correction of underwater distortions by applying corrections models. We study the background theory of applying phase correlation methods for a setup using a monocular camera and inertial unit to estimate the position and attitude of an object. Another subject studied is RGB-D cameras to estimate 3D positions and correct the depth map distortions. The results obtained validate the cameras as a visual odometry tool and shows the possibility of performing a 3D estimation after a corrected depth map.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31557
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