Phần mềm xử lý số liệu thí nghiệm kết cấu

ỨNG DỤNG ĐIỂM ẢNH XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ

CỦA KẾT CẤU TRONG Q TRÌNH THÍ NGHIỆM

Nguyễn Trọng Phú1*, Vũ Tiến Chương2, Đặng Việt Hưng1, Nguyễn Bá Duẩn2

Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả ứng dụng phương pháp điểm ảnh xác định chuyển vị của các dầm
bê tông cốt thép và dầm thép trong phịng thí nghiệm. Trong các thí nghiệm xác định ứng xử của cấu kiện
chịu lực trong phịng thí nghiệm từ trước đến nay sử dụng phổ biến các thiết bị đo truyền thống như LVDT và
Strain Gauge. Tuy nhiên, việc sử dụng các thiết bị này đòi hỏi chi phí cao, khả năng sử dụng lại khơng cao,
khó khăn khi các cấu kiện có hình dạng hình học phức tạp. Nhận thấy khả năng ứng dụng cao của phương
pháp tương quan ảnh số trong các phép đo trong cơ học, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một phần mềm dựa
trên nguyên lý tương quan ảnh số để đo các chuyển vị của cấu kiện chịu lực trong phịng thí nghiệm. Các
kết quả đo bằng phương pháp điểm ảnh được so sánh với các kết quả có được từ thiết bị LVDT.

Từ khóa: DIC; ảnh số; tương quan ảnh số; đo chuyển vị; dầm bê tơng; dầm thép; phịng thí nghiệm.
Digitalimage-basedmeasurementofdeflectionofspecimensinlaboratory

Abstract: The paper presents the application of digital image-based measurement of the deflection of
reinforced concrete and steel beams in laboratory. So far, in laboratory most measurement of the behavior of
specimens were based on conventional equipment such as LVDT and Strain Gauges. However, using such
equipment in laboratory is high cost, low repeatable capacity, especially it is difficult to measure the behavior
of specimens with irregular geometric shapes. It was realized that Digital Image Correlation methods were
applied in mechanic measurements, the authors had built a software based on principles of digital image
correlation method to measure the deflection of beams in laboratory. The results of digital image based
measurement were compared to those of LVDT equipment.

Keywords: DIC; digital image; digital image correlation; measurement of deflection; reinforced concrete
beams; steel beams; laboratory.

Nhận ngày 5/12/2017; sửa xong 21/12/2017; chấp nhận đăng 28/02/2018

Received: December 5th, 2017; revised: December 21st, 2017; accepted: February 28th, 2018

1.Giớithiệu

Phương pháp tương quan ảnh, digital image
corelation [DIC], được xem như một phương pháp thuộc
lớp các phương pháp không tiếp xúc, thu thập, lưu giữ
hình ảnh đối tượng và phân tích để có được các kết quả
đo biến dạng/chuyển động của đối tượng được khảo
sát. Quá trình đối chứng ảnh được thực hiện bằng nhiều
phương pháp khác nhau trên cơ sở vật quan sát như
các đường, các lưới, điểm hay mảng ngẫu nhiên. Một
trong các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là
sử dụng các mẫu ngẫu nhiên và so sánh các miền nhỏ
của tồn bộ ảnh để có được các kết quả đo toàn trường.

Phương pháp tương quan ảnh số dựa trên việc
so sánh các ảnh số được chụp trong các thời điểm khác

1 TS, Khoa Xây dựng DD&CN, Trường Đại học Xây dựng.

2 ThS, Khoa Xây dựng DD&CN, Trường Đại học Xây dựng.

* Tác giả chính. E-mail: .

Hình 1. Tương ứng một-một về cường độ xám

nhau. Quá trình so sánh này được thực hiện dựa trên các giả thiết tính duy nhất và tương ứng một-một
về cường độ xám của các mảng bề mặt của vật liệu. Khơng có u cầu đặc biệt về chiếu sáng bề mặt vật
liệu và trong nhiều trường hợp ánh sáng tự nhiên của bề mặt vật liệu đã đủ đảm bảo có được dữ liệu đủ

chính xác. Hình 1 miêu tả tương ứng một-một về cường độ xám của bề mặt vật liệu trước và sau khi biến
dạng [1].

Cơng trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp tương quan ảnh đầu tiên được tác giả [2] thực hiện đầu
những năm 1950 để đối chiếu các đặc trưng của các góc chiếu khác nhau. Sau khi các thiết bị chụp ảnh số ra
đời, các nhà nghiên cứu trí tuệ nhân tạo và robot đã phát triển các thuật toán quan sát và các phương pháp luận
âm thanh-quan sát cùng với các ứng dụng đo ảnh cho chụp ảnh viễn thám. Tuy nhiên, khi đó ứng dụng của các
phương pháp tương quan ảnh số trong các phịng thí nghiệm cơ học và kết cấu chưa nhiều.

Năm 1982, nhóm nghiên cứu [3] là một trong những người đầu tiên ứng dụng phương pháp thu thập và
xử lý thông tin ảnh để phục vụ việc đo biến dạng trong thí nghiệm vật liệu. Tương tự, năm 1983 nhóm tác giả
[4] đã phát triển các thuật tốn số và thực hiện các thí nghiệm sơ khai sử dụng các ảnh được chụp để chứng
mính khả năng của phương pháp tương quan ảnh số 2D. Sau đó các tác giả [5] đã thực hiện đo chuyển động
của vật thể rắn bằng cách sử dụng các thuật toán này và đã chứng minh được khả năng đo chuyển vị thẳng và
chuyển vị xoay trong mặt phẳng bằng phương pháp tương quan ảnh. Năm 1985, nhóm nghiên cứu [6] đã thực
hiện một chuỗi các thí nghiệm trong phịng thí nghiệm để chứng minh rằng phương pháp tương quan ảnh có
thể được sử dụng để đo biến dạng của các vật thể. Năm 1986, các tác giả [7] đã sử dụng các phương pháp tìm
kiếm gradient để đạt được mức độ chính xác dưới đơn vị điểm ảnh, sub-pixel accuracy, qua tồn bộ ảnh để có
được một tập hợp mật độ cao của các phép đo chuyển vị toàn trường. Nhóm nghiên cứu [8] đã thảo luận việc
sử dụng một số phương pháp tìm kiếm với độ chính xác dưới đơn vị điểm ảnh, đã chỉ ra rằng cả hai phương
pháp tìm kiếm gradient và phương pháp tìm kiếm coarse-fine đều khả dĩ. Cuối những năm 1980, nhóm tác giả
[9] đã thực hiện các mơ phỏng số một chiều để cung cấp các đánh giá ban đầu về tính chính xác của các phép
đo biến dạng bằng phương pháp tương quan ảnh.

Đầu những năm 1980, nghiên cứu sử dụng 2D-DIC trong cơ học phá hủy được bắt đầu và tiếp tục
cho đến nay. Các tác giả [10] đã sử dụng các phương pháp đo 2D-DIC để tính tốn hệ số tập trung ứng suất.
Sutton và những người khác đã thực hiện thí nghiệm đo vùng dẻo cục bộ đỉnh vết nứt để đánh giá ảnh hưởng
của biến dạng 3 chiều. Hai tác giả [11] đã sử dụng 2D-DIC để đo chuyển vị mở rộng vết nứt. Cùng với các
nghiên cứu được thực hiện trong cơ học phá hủy, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng 2D-DIC để khảo sát ứng
sử biến dạng của các loại vật liệu khác nhau như thép, nhựa, gỗ, sứ và giấy [12-14]. Cuối những năm 1990 và

năm 2000, các nhà nghiên cứu đã ứng dụng 2D-DIC để nghiên cứu ứng xử cơ học của vật liệu composite [15]
và vật liệu bê tông [16].

Từ đầu những năm 2000, phương pháp tương quan ảnh 2 chiều, 2D-DIC, đã nhận được sự quan tâm
từ nhiều nhà nghiên cứu và đã có những tiến bộ rất lớn trong cả nghiên cứu và ứng dụng. Theo tìm hiểu của
nhóm đã có hơn 400 bài báo trình bày các kết quả liên quan đến phương pháp tương quan ảnh 2 chiều.

Bên cạnh đó trong điều kiện kinh phí cho nghiên cứu khoa học thực nghiệm trong ngành cơ học nói
chung và xây dựng nói riêng hạn hẹp thì việc tìm kiếm một phương pháp đơn giản về thiết bị, chi phí thấp, có tần
suất sử dụng lại cao nhưng đảm bảo mức độ chính xác là một mong muốn rất rõ của những người làm nghiên
cứu. Trong các thí nghiệm sử dụng thiết bị do biến dạng LVDT truyền thống kết hợp với Strain Gauges chỉ cung
cấp được số liệu đo tại một số vị trí gắn thiết bị. Với ứng dụng phương pháp tương quan ảnh số, số điểm đo
khơng cịn bị hạn chế. Tùy theo nhu cầu cần khảo sát, số điểm đo được xác định tương ứng và số liệu kết quả
đo có thể cung cấp thơng tin trên tồn trường khảo sát. Ví dụ với các thí nghiệm khảo sát ứng xử của dầm bê
tơng cốt thép trong phịng thí nghiệm sử dụng phương pháp tương quan ảnh số để đo không chỉ chuyển vị của
một số điểm mà có thể cung cấp được thông tin liên quan đến trường chuyển vị và biến dạng trên mặt bên của
dầm. Với những thông tin này giúp làm sáng tỏ về ứng xử của dầm bê tơng cốt thép trong q trình chịu tải. Với
sự tiến bộ về công nghệ của ngành kỹ thuật ảnh số và máy ảnh số, việc ứng dụng phương pháp tương quan
ảnh số trong đo các đặc trưng ứng xử cơ học của mẫu trong phịng thí nghiệm và đo ứng xử của kết cấu ngồi
hiện trường là một lĩnh vực hứa hẹn có nhiều ứng dụng ở Việt Nam.

của các nghiên cứu này gồm: Tìm hiểu về phương pháp tương quan ảnh số; Ứng dụng phương pháp tương
quan ảnh số trong đánh giá và đo chuyển vị của các dầm bê tông cốt thép và dầm thép; Đánh giá mức độ chính
xác của phương pháp tương quan ảnh số khi sử dụng các thiết bị máy ảnh số thương mại có trên thị trường
Việt Nam; Thiết lập quy trình ứng dụng phương pháp tương quan ảnh số đo các ứng xử cơ học của mẫu trong
phòng thí nghiệm bằng các máy ảnh số thương mại có trên thị trường Việt Nam. Bài báo này trình bày những
kết quả đo chuyển vị bằng phương pháp tương quan ảnh số trong một số thí nghiệm dầm bê tơng cốt thép và
dầm thép. Các thí nghiệm này được thực hiện tại phịng thí nghiệm kết cấu cơng trình của Trường Đại học Xây
dựng. Giới hạn của các thí nghiệm đo dừng ở mức độ đo chuyển vị của các mẫu trong mặt phẳng, tức không
gian hai chiều.

2.Chươngtrìnhthínghiệm

Chương trình thí nghiệm được thực hiện tại phịng thí nghiệm và kiểm định xây dựng, LAS XD 125,
Trường Đại học Xây dựng. Trong chương trình thí nghiệm có 08 dầm gồm 03 dầm bê tơng cốt thép ký hiệu
TN01, TN02 và TN08 và 05 dầm thép tiết diện chữ I ký hiệu TN03, TN04, TN05, TN06 và TN07 được gia tải
và đo chuyển vị đồng thời bằng các thiết bị Indicator và phương pháp điểm ảnh.

a. Thiết bị thí nghiệm: Hệ giá đỡ dầm và hệ gia tải gồm kích thủy lực và đầu gia tải. Thiết bi đo gồm
03 thiết bị Indicator có độ chính xác 0.01mm. Bên cạnh đó 02 máy ảnh kỹ thuật số Nikon 7500 và Canon 7D
được sử dụng để ghi các ảnh số phục vụ việc phân tích điểm ảnh. Các máy ảnh được gắn trên các chân
máy có thể điều chỉnh chiều cao để đảm bảo trục ống kính vng góc với mặt phẳng uốn của dầm.

b. Trình tự thí nghiệm: Các dầm trước khi thí nghiệm được làm sạch bề mặt bằng bàn chải kim loại
sau đó được chấm thêm các điểm màu trắng bằng bút đánh dấu. Như đã nói ở trên, việc tạo thêm các điểm
tương phản trên bề mặt của dầm không phải là yêu cầu bắt buộc. Tuy nhiên, để thuận tiện cho việc phân
tích chuyển dịch trên bề mặt dầm cũng như phân tích trường ứng suất và biến dạng có thể tạo thêm các
điểm tương phản theo dạng lưới. Sau khi các dầm đã được chuẩn bị xong sẽ được đặt lên hệ giá đỡ. Tiếp
đó các kỹ thuật viên sẽ lắp đặt và điều chỉnh các thiết bị gia tải và thiết bị Indicator cho phù hợp. Xác định
khoảng cách đặt máy ảnh đến dầm thí nghiệm. Trong điều kiện phịng thí nghiệm và khả năng của các máy
ảnh kỹ thuật số hiện nay, khoảng cách từ máy ảnh đến dầm thí nghiệm được xác định chủ yếu dựa trên
u cầu đảm bảo an tồn trong q trình thí nghiệm. Máy ảnh được gắn trên chân máy và điều chỉnh độ
cao cũng như trục ống kính để đảm bảo trục ống kính vng góc với mặt phẳng uốn của dầm. Sau khi đã
ổn định độ cao và trục máy, tiêu cự của máy sẽ được điều chỉnh tập trung vào vùng bề mặt dầm cần phân
tích. Q trình thí nghiệm được thực hiện vào ban ngày với điều kiện ánh sáng trong phịng thí nghiệm,

Hình 2. Thí nghiệm dầm bê tơng cốt thép TN08 Hình 3. Thí nghiệm dầm thép tiết diện I150×75×5×7 TN07

không cần bổ sung thêm nguồn sáng. Tải trọng tác dụng lên các dầm thí nghiệm có được từ kích thủy lực
vận hành bằng tay. Sau mỗi bước tải, các giá trị trên thiết bị Indicator được ghi lại và ảnh chụp tương ứng

của dầm sẽ được thực hiện. Do đó sẽ có tương ứng một-một giữa ảnh số và giá trị đo từ thiết bị Indicator
để phục vụ việc đánh giá kết quả.

Hình 2 đến hình 5 mơ tả một số các dầm thí nghiệm trong chương trình thí nghiệm. Bề mặt các dầm
bê tông cốt thép và dầm thép được đánh dấu thêm các điểm chấm trắng tạo tương phản ánh sáng trên bề
mặt và cũng là các điểm tham chiếu để phân tích chuyển vị và biến dạng. Các điểm chấm trắng được tạo
một cách ngẫu nhiên bằng bút đánh dấu. Tuy nhiên, trong chương trình thí nghiệm của nhóm nghiên cứu,
các điểm chấm trắng được tạo ra theo lưới vuông để thuận tiện cho việc phân tích dữ liệu chuyển vị sau này.

Chương trình thí nghiệm lựa chọn việc thí nghiệm trên cả dầm bê tơng cốt thép và dầm thép để có
cở sở dữ liệu đánh giá ảnh hưởng của bề mặt vật liệu lên mức độ chính xác của kết quả đo theo phương
pháp điểm ảnh.

Q trình chụp ảnh để có dữ liệu số phục vụ việc phân tích điểm ảnh được thực hiện tương ứng với
từng bước tải. Máy ảnh sử dụng trong quá thí nghiệm gồm hai máy ảnh Nikon 7100 và Canon 7D được sử
dụng lần lượt. Trong quá trình chụp ảnh, máy ảnh được gắn trên chân máy để đảm bảo ảnh không bị rung
và đảm bảo khoảng cách từ máy ảnh đến mẫu thí nghiệm khơng bị thay đổi trong q trình thí nghiệm. Máy
ảnh được bố trí để sao cho mặt phẳng uốn của dầm thí nghiệm vng góc với trục tiêu cự máy ảnh. Khoảng
cách từ máy ảnh đến các dầm thí nghiệm được xác định dựa trên điều kiện đảm bảo an tồn trong q trình
thí nghiệm và đảm bảo lấy được toàn ảnh khu vực cần quan tâm của dầm thí nghiệm. Trong chương trình
thí nghiệm này khoảng cách từ máy ảnh đến các dầm thí nghiệm được lựa chọn từ khoảng 2m đến 3m.

3.Kếtquảthínghiệm

Hình 8 đến Hình 13 so sánh kết quả đo chuyển vị của các dầm thí nghiệm từ thiết bị Indicator và từ
phương pháp phân tích điểm ảnh. Do điều kiện thời gian cũng như cơ sở vật chất chưa cho phép, nên nhóm
nghiên cứu dừng ở so sánh kết quả chuyển vị của điểm giữa dầm. Kết quả đo chuyển vị của dầm bằng
phương pháp phân tích điểm ảnh có được dựa trên phần mềm do nhóm nghiên cứu tự viết. Nhóm dự định
sẽ dành riêng một bài báo trình bày chi tiết về thuật tốn cũng như cách sử dụng phần mềm để có được kết
quả đo. Các Hình 6 và 7 trình bày cửa sổ làm việc của chương trình phần mềm, để phân tích ảnh số và đưa

ra kết quả đo chuyển vị của các dầm thí nghiệm. Hiện tại, chương trình phân tích chưa thể tự động tính tốn
ra giá trị đo mà vẫn cần một số thao tác thủ cơng tính tốn trên định dạng file excel.

Có thể nhận thấy kết quả đo chuyển vị của các dầm thí nghiệm bằng phương pháp phân tích điểm
ảnh, dựa trên phần mềm do nhóm tự viết, ở thời điểm hiện tại chưa đạt được độ ổn định cần thiết. Một số
kết quả thí nghiệm thể hiện sự tương quan tương đối tốt so với kết quả đo bằng thiết bị Indicator, như các
dầm TN02, TN04, TN05, và TN06 trên các Hình 9, 10, 11 và 12. Tuy nhiên, trên các thí nghiệm dầm TN01
và TN07, kết quả so sánh tương đối kém như biểu diễn trên Hình 8, 13 và 14.

Hình 14 biểu diễn so sánh kết quả đo chuyển vị tại điểm giữa dầm bê tơng cốt thép TN08. Trong
thí nghiệm này, dầm bê tông cốt thép chịu tải tại ba điểm. Ứng xử của dầm thể hiện tính dẻo cao. Tuy nhiên,
do biến dạng lớn của dầm và để tránh hỏng thiết bị Indicator nên sau khi biến dạng dầm chuyển sang miền
dẻo, thiết bị Indicator đã được tháo ra. Do đó trên Hình 14, đồ thị biểu diễn tương quan giữa lực và chuyển

Hình 6. Giao diện chương trình phân tích điểm ảnh

Hình 8. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator

và Điểm ảnh của TN01 Hình 9. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator và Điểm ảnh của TN02

Hình 10. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator

và Điểm ảnh của TN04 Hình 11. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator và Điểm ảnh của TN05

Hình 12. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator

và Điểm ảnh của TN06 Hình 13. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator và Điểm ảnh của TN07

Hình 14. So sánh kết quả giữa thiết bị đo Indicator

và Điểm ảnh của TN08

vị tại điểm giữa dầm theo hai phương pháp đo có
sự khác biệt lớn. Tuy nhiên, Hình 14 cũng cho thấy
khả năng ứng dụng của phương pháp phân tích điểm
ảnh trong quá trình đo và đánh giá ứng xử của các
cấu kiện bê tông cốt thép chịu biến dạng lớn. Đối với
các cấu kiện bê tông cốt thép, q trình phân bố lại
nội lực giữa bê tơng và cốt thép sau khi bê tông nứt
là rất phức tạp. Sẽ khơng thể có đánh giá định lượng
nào đối với quá trình này nếu chỉ dùng các thiết bị
đo truyền thống. Đây cũng chính là một trong những
mục tiêu ứng dụng phương pháp phân tích điểm ảnh
của nhóm nghiên cứu trong tương lai.

4.Phântíchkếtquảvàđánhgiá

Bảng 1. So sánh sai số kết quả đo chuyển vị giữa Indicator và phương pháp tương quan ảnh số

TN 01 02 04 05 06 07 08

Sai số 8%-150% 1.15%-13.87% 1.02%-12% 1.29%-28.11% 2.62%-23.92% 0.23%-38% 22%-333%

Trong các thí nghiệm có kết quả tương quan tốt, từ Hình 7 đến 10, có thể quan sát thấy rằng, khi biến
dạng dầm còn nhỏ, những bước tải ban đầu, kết quả đo từ thiết bị Indicator và từ phương pháp phân tích
điểm ảnh gần như đồng nhất. Tuy nhiên, khi biến dạng dầm lớn hơn, bắt đầu có sự phân tán giữa kết quả
đo từ thiết bị Indicator và từ phương pháp phân tích điểm ảnh. Bên cạnh đó quan sát thấy trên một số thí
nghiệm kết quả đo bằng phương pháp tương quan ảnh số cho kết quả mâu thuẫn với kết quả đo thực tế khi
tăng tải chuyển vị của dầm lại giảm. Điều này có thể xuất phát từ một số lý do sau: Khi chụp ảnh, do thiếu
thiết bị bấm máy từ xa nên việc bấm máy được thực hiện trực tiếp trên máy nên máy ảnh bị rung. Chuyển

động rung của máy ảnh có thể gồm các chuyển vị xoay và chuyển vị thẳng, chính các chuyển vị này của máy
ảnh tạo ra các chuyển vị tương đối của ảnh so với mẫu thí nghiệm. Và nếu chuyển vị tương đối của máy so
với mẫu gồm cả chuyển vị xoay và chuyển vị thẳng ngược chiều với chiều chuyển dịch của dầm dẫn đến kết
quả mẫu thuẫn giữa hai phương pháp đo. Điều này có thể nhận thấy rõ trong kết quả đo của TN01. Đây là
dầm thí nghiệm đầu tiên, nên nhóm chưa nhận thấy điều này. Thêm nữa trong q trình thí nghiệm, do điều
kiện khách quan phải thay đổi khoảng cách giữa máy ảnh và dầm thí nghiệm dẫn đến tiêu cự ống kính đã bị
thay đổi dẫn đến hệ số chuyển kích thước của điểm ảnh bị thay đổi. Ảnh hưởng do thay đổi vị trí máy ảnh
có thể thấy trên kết quả TN07. Trong q trình thí nghiệm dầm TN07, đây là dầm thép lớn nhất nhịp 2.4m,
để đảm bảo an toàn trong giai đoạn cuối của thí nghiệm nhóm đã dịch chuyển máy ra xa dầm. Đối với kết
quả đo chuyển vị của dầm TN08, đây là dầm thực hiện thí nghiệm cuối cùng, tuy nhiên trong q trình thí
nghiệm thiết bị Indicator bị kẹt và thí nghiệm đã phải thực hiện lại nhiều lần. Điều này có thể dẫn đến lỗi xử
lý dữ liệu số của phần mềm. Đối với các dầm thép, trạng thái phá hủy là do mất ổn định ngang, để đảm bảo
an tồn nhóm nghiên cứu không được tiếp cận gần thiết bị Indicator để đọc kết quả. Do đó có thể tồn tại sai
số do đọc kết quả. Do điều kiện không cho phép, nhóm đã phải thực hiện thí nghiệm với kích thủy lực gia tải
bằng tay và đọc kết quả bằng mắt thường cả hai điều này đều có thể gây ra sai số cho kết quả đo. Nhóm hy
vọng trong thời gian tới sẽ thực hiện lại thí nghiệm với các thiết bị đo truyền thống được tự động hóa cao,
yếu tố con người can thiệp vào kết quả đo ít hơn sẽ có kết quả đánh giá chính xác hơn.

Đối với những thí nghiệm mà kết quả đo chuyển vị giữa hai phương pháp có độ lệch lớn, Hình 8, 13
và 14, có một số lý do có thể như sau: Trong q trình thí nghiệm, do điều kiện khách quan phải thay đổi vị
trí của máy ảnh. Điều này dẫn đến sự thay đổi của hệ số chuyển kích thước của điểm ảnh. Để xử lý vấn đề
này, nhóm nghiên cứu thấy rằng trong các thí nghiệm tương lai có thể sử dụng một thước đo chuẩn gắn trên
mẫu thí nghiệm. Với thước chuẩn gắn sẵn trên mẫu, hệ số thay đổi kích thước điểm ảnh sẽ được cập nhật
tự động trong phần mềm khi tính tốn chuyển vị tuyệt đối của điểm cần đo. Do bấm máy trực tiếp trên máy
nên máy bị rung và chuyển động lên xuống cũng như chuyển động xoay dẫn đến ảnh chụp bị chuyển động
tương đối so với mẫu chụp. Các thành phần chuyển động tương đối có thể gồm đầy đủ cả 3 thành phần.
Do đó, trên các đồ thị so sánh kết quả đo giữa hai phương pháp trong một số thí nghiệm cho thấy kết quả
phân tích điểm ảnh cho kết quả chuyển vị ngược chiều so với kết quả đo từ thiết bị Indicator, như trên Hình
14 - TN08. Để giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực này có thể sử dụng thiết bị bấm máy từ xa hoặc thực hiện việc
quay video. Hình 11 trình bày so sánh thí nghiệm dầm TN05, kết quả cho thấy sai số lớn xảy ra tại giai đoạn

cuối của thí nghiệm. Dầm TN05 là dầm thép, dạng phá hoại là mất ổn định ngang. Khi đến gần giai đoạn phá
hoại, dầm biến dạng ngang lớn, để đảm bảo an toàn nên việc đọc kết quả đo Indicator có thể khơng được
chính xác. Đây có thể là nguyên nhân dẫn đến sai số lớn giữa hai phương pháp đo.

5.Kếtluậnvàhướngnghiêncứutươnglai

Kết quả đo chuyển vị của các dầm thí nghiệm bằng phương pháp phân tích điểm ảnh cho tương
quan tốt với kết quả đo từ thiết bị Indicator. Phương pháp phân tích điểm ảnh kết hợp với các thiết bị đo
truyền thống giúp cung cấp thêm nhiều thông tin ứng xử quan trọng của các mẫu thí nghiệm, đặc biệt là với
những mẫu thí nghiệm có hình dạng hình học phức tạp, hoặc điều kiện lắp đặt thiết bị đo truyền thống khó
khăn. Từ kết quả bước đầu khả quan, nhóm nghiên cứu tiếp tục hồn thiện chương trình phần mềm để đạt
được một số khả năng như sau:

- Tự động tính tốn chuyển vị, biến dạng và ứng suất tại một điểm hoặc một mảng các điểm bất kỳ
trên bề mặt mẫu thí nghiệm.

Bên cạnh việc tiếp tục hồn thiện chương trình phần mềm, nhóm nghiên cứu nhận thấy một số
hướng ứng dụng của phương pháp phân tích điểm ảnh trong nghiên cứu ứng xử kết cấu trong phịng thí
nghiệm như sau: Phân tích ứng xử kết cấu bê tông cốt thép sau nứt và sau giai đoạn biến dạng đàn hồi;
Phân tích ứng xử của dầm bê tông cốt thép dự ứng lực; Phân tích ứng xử của hệ khung bê tơng cốt thép có
tường chèn; Phân tích ứng xử của tường chịu cắt bê tông cốt thép; Ứng dụng phương pháp điểm ảnh trong
phân tích ứng xử của nút khung bê tơng cốt thép./.

Lờicảmơn: Chương trình nghiên cứu được tài trợ bởi Trường Đại học Xây dựng theo đề tài nghiên cứu
khoa học cấp trường trọng điểm, mã số: 123-2016/KHCN-TĐ.

Tàiliệuthamkhảo:

1. Sutton M.A., Chu T.C., Peters W.H., Ranson W.F. [1985], “Applications of Digital Image Correlation
Techniques to Experimental Mechanics”, Exp. Mech, 3[25]:232-244.

2. Hobrough G.L. [2003], The Photogrammetric Record, Wiley Blackwell.

3. Peters W.H., Ranson W. F. [1982], “Digital Imaging Techniques in Experimental Stress Analysis”, Optical
Engineering, 21[3]:427-431.

4. Sutton M.A., Wolters W.J., Peters W.H., Ranson W.F., McNeill S.R. [1983], “Determination of
Displacement Using an Improved Digital Correlation Method”, Im.Vis. Comp, 1[3]:133-139.

5. Andersson J., Sutton M. A., Chu T. C., Peters W. H., Ranson W. F. [1984], “Application of Digital
Correlation Methods to Rigid Body Mechanics”, Optical Engineering, 22[6]:238-243.

6. Sutton M.A., Cheng M.Q., Peters W.H., Chao Y.J., McNeill S.R. [1986], “Applications of an Optimized
Digital Correlation Method to Planar Deformation Analysis”, Image and Vision Computing, 4[3]:143-150.
7. Tian Q., Huhns M.N. [1986], “Algorithms for Subpixel Registration”, Computer Vision, Graphics, and
Image Processing, 35[2]:220-233.

8. Sutton M. A., Jang J., Babai M., McNeill S.R. [1988], “Effects of Sub-Pixel Image Restoration on Digital
Correlation Error”, Optical Engineering, 27[10]:870-877.

9. McGowan D.M., Ambur D.R., Hanna T.G., McNeill S.R. [2001], “Evaluating the Compressive Response of
Notched Composite Panels Using Full-Field Displacements”, Journal of Aircraft, 38[1]:122-129.

10. Dawiche D.S., Sutton M.A. [1994], “CTOA and Crack-Tunneling Measurements in Thin Sheet 2024-T3
Aluminum Alloy”, Experimental Mechanics, 34[4]:357-368.

11. Dai Y.Z., Tay C.J., Chiang F.P. [1991], “Determination of the Plastic Zone by Laser-Speckle Correlation”,
Experimental Mechanics, 31[4]:348-352.

12. Zhang H.X., Knauss W.G. [1997], “Uniaxial, Shear, and Poisson Relaxation and Their Conversion to

Bulk Relaxation: Studies on Polymethyl Methacrylate”, Polymer Composites, 18[2]:211-222.

13. Zink A.G., Davison R.W., Hanna R.B. [1995], “Strain Measurement in Wood Using a Digital Image
Correlation Technique”, Wood and Fiber Science, 27[4]:346-359.

14. Gonzalez J., Knauss W.G. [1998], “Strain Inhomogeneity and Discontinuous Crack Growth in a
Particulate Composite”, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 46[10]:1981-1995.

15. Choi S., Shah S.P. [1997], “Measurement of Deformation on Concrete Subjected to Compression Using
Image Correlation”, Experimental Mechanics, 37[3]:307-313.

16. Lichti D.D., Jamtsho S., El-Halawany S.I., Lahamy H., Chow J., Chan T.O., El-Bardy M. [2012],
“Structural Deflection Measurement with a Range Camera”, ASCE, 66-76.

17. Kuntz M., Jolin M., Bastien J., Perez F., Hild F. [2006], “Digital Image Correlation Analysis of Crack
Behavior in a Reinforced Concrete Beam during a Load Test”, Can. J. Civ. Eng, 33:1418-1425.

18. Sutton M., Orteu J.-J., Schreirer H.W. [2009], Image Correlation for Shape, Motion and Deformation
Measurements Basic Concepts, Theory and Applications, Springer.

19. Kuntz M., Jolin M., Bastien J., Perez F., Hild F. [2006], “Digital Image Correlation Analysis of Crack
Behavior in a Reinforced Concrete Beam during a Load Test”, Can. J. Civ. Eng, 33:1418-1425.

20. Sutton M., Take W.A., Hoult N.A. [2014], “Curvature Monitoring of Beams Using Digital Image
Correlation”, ASCE, 1-13.

21. Yoneyama S., Kitagawa A., Iwata S., Tani K., Kikuta H. [2006], “Bridge Deflection Measurement Using
Digital Image Correlation”, Can. J. Civ. Eng, 33:1418-1425.