הקדמה ל- Spectral Imaging for Concrete Inspection

הדמיה ספקטרלית שינתה באופן יסודי את האופן שבו מהנדסים אזרחיים ומפקחי תשתיות מעריכים את היושרה של מבנים קונקרטיים.על ידי לכידת נתונים בטווח רחב של אורכי גל אלקטרומגנטיים - מעבר למה שהעין האנושית יכולה לראות - טכנולוגיה זו חושפת פרטים נסתרים על הרכב החומרי, תוכן לחות ופגמים פנימיים.בניגוד לבדיקות ויזואליות מסורתיות שמסתמךות אך ורק על תצפית, הדמיה מרכזית מספקת הערכה לא פולשנית, הערכה כמותית שיכולה לזהות בעיות ארוכות יותר ויותר, או שיפור של ציוד זיהוי חומרים קריטי, לפני שיעזרו שיפור של שיטות חישובי ראייה, או שיטות חישוביות, שיטות חישוביות, או שיפור דרמטי יותר ויותר, כמו בדיקות חישוביות, שיטות חישוביות, כמו בדיקות חישוביות, כמו בדיקות חישוביות, שיטות חישוביות, שיטות חישוביות, שיטות חישוביות, יעילות יותר ויותר, או שיפור יעילות יותר ויותר, שיטות חישוביות, שיטות חישוביות, שיטות חישוביות, שיטות חישוביות, כגון, יעילות יותר ויותר, שיטות חישוביות מתקדמות יותר ויותר, אשר מסתמכות, אשר מסתמכות, אשר ממושכות יותר ויותר, יעילות יותר ויותר, יעילות יותר ויותר, אשר מסתמכות, יעילות יותר ויותר, אשר מסתמכות, שיטות חישוביות מתקדמות יותר ויותר, אשר מסתמכות, אשר מסתמכות, בדיקות הדמיה מתקדמות יותר ויותר

החשיבות של גילוי פגם מוקדם בטון לא ניתן overstated.סדקים, הדבקה, קורוזיה של פלדה חיזוק, ולחות באגרסיביות הם בין האיומים הנפוצים ביותר על עמידות מבנית.אם לא מטופל, בעיות אלה יכולות להוביל לכשלים קטסטרופליים, תיקונים יקרים, וצמצום חיי השירות.דמיית ספקטרלית מאפשרת לפקחים להצביע על בעיות בשלבים המוקדמים שלהם, ומאפשרת להתאמות ממוקדות ותחזוקה, לעתים קרובות, כי אין צורך בשינויים של זמן, כמו שינויים חוזרים על פני מבנה.

מה זה Imaging ספציפי?

הדמיה ספקטרלית היא טכניקה המשלבת הדמיה מסורתית (צילום) עם ספקטרוסקופיה לאסוף קוביית נתונים תלת-ממדית הידועה בשם FLT:0hypercubeFLT:1:1 קוביית נתונים זו מכילה שני ממדים מרחביים (x, y) וממד אחד ספקטרלי יחיד (λ), כלומר כל פיקסל בתמונה מכיל ספקטרום מלא של עוצמת אור על פני מאות להקות גל צרים (x, y) וספקית אחת של חומרים הדמיה קונקרטית, כדי לספוגה, לדוגמה, חומר הדמיה מדויקת, או לוכדת, חומר נפץ ייחודי, או לוכדת, או סגסוגת מתכתיקטאלית, כדי לקליטת, כדי לספוגה, כדי לקליטת חומר הדמיה מדויקת, או סגסוגת מתכתיפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטומטית, או חומר ספציפי, או חומר מתכתי, כל אחד, או חומר ספציפי, או חומר נפץ שונה.

הפיזיקה מאחורי המשמעת הספקטרום

העיקרון הבסיסי מסתמך על אינטראקציה של קרינה אלקטרומגנטית עם חומר. Concrete הוא heterogeneous המורכב של פס מלט, מצטברים, ו pores. כאשר האור מכה את פני השטח, כמה אורכי גל נספגים, חלקם משתקפים, וחלקם מועברים (למרות שידור מינימלי במגרש אינפרא אדום) על ידי מדידה של אור משתקף על פני להקות צרות רבות - לעתים קרובות בטווח הנראה (400-נ"מ) ליד ⁇ קצר (למשל, 000) לתוך ⁇ ) לתוך ⁇ ⁇ (למשל, 000) או ⁇ קצר) לתוך ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הבדלים מרכזיים ב-Imaging

מצלמות RGB מסורתיות ללכוד רק שלוש להקות רחבות (אדום, ירוק, כחול) והם מוגבלים לספקטרום הנראה לעין. זה אומר שהם לא יכולים לזהות אינדיקטורים מוקדמים רבים של הידרדרות.דמיית ספקטרלית, מצד שני, מספק פרופיל ספקטרום מתמשך שפועל כמו טביעת אצבע לכל מצב חומרי.בעוד שדמיית רב-ספקטרום משתמשת במספר קטן (בדרך כלל 4-15) של להקות שנבחרו בקפידה, הדמיה היפרספקטרלית משתמשת מאות ספקטרום של ספקטרום, במיוחד, כי ניתן להבחין בלהקות טקטיקות סגסוגת פחמן חד-מסוגיות, כגון, כגון, כגון, כגון, כגון, דיפרקטיבית, בדיקות פחמן, כגון, דיפרקטיבית, כגון, כגון, בדיקות פחמן חד-אימפריאלית, כגון, כגון, שינויים חד-משמעית, כגון, דיפרקטיבית, שינויים חד-משמעית-משמעית, כגון, כגון, כגון, שינויים חד-אימפריאלית, כגון, כגון, כגון, שינויים חד-מרכזיים, דיפרנציאלית, דיפרנציאלית, כגון, דיפרנציאלית, דימות מסיבית-טווח-אימפריאליסטית, כגון, כגון, כגון, כגון, כגון, דימות מסיבית-טווח ראייה רב-משמעית-משמעית-טווח-טווח-משמעי

פיתוח טכנולוגיות Imaging

תחום ההדמיה ספקטרלית חווה התקדמות מהירה בחמש עד עשר השנים האחרונות, מונע על ידי חידושים בגליון חיישן, אופטיקה, עיבוד נתונים, וצמצום.ההתקדמות הזו נהנות ישירות בדיקה קונקרטית על ידי ביצוע הדמיה ספקטרלית יותר מעשית, מדויקת ויעילה לשימוש בשטח.

תוצאות מהירות וספקטרום

מערך החיישן המודרני מציע כעת (FLT:0) החלטות spatial של בדיקת טונה במגוון של כמה מאות מיקרונים לפיקסלים או מכשירים חסונים, רמה זו של פרטים מאפשרת זיהוי של שבבים מיקרו-ספקטרום, דרוג פני השטח, ומדכאות מקומית שניתן להחמיץ באמצעות מערכות רזולוציה נמוכות יותר.

עיבוד נתונים מהיר יותר וניתוח בזמן אמת

אחד מצוואר הבקבוקים ההיסטוריים של הדמיה ספקטרלית היה נפח עצום של נתונים שנוצרו - קוביה היפר-ספקטרלית אחת יכולה להכיל ג'יגה-בתים של מידע.שיטות מסורתיות הנדרשות עבודה מופרזת של עיבוד באינטרנט.ההתפתחויות האחרונות ב-FLT:0onboard processing או FLT:1 באמצעות אלגוריתמים קבועים יותר (FPGAs) ויחידות עיבוד גרפיקה (GPUs) מאפשרות כעת להפחתה אמיתית של רשתות למידה, ולאחר מכן, באופן אוטומטי, כלומר, לאחר מכן, תכונות למידה מפורטות).

מכשירים ניידים וידידותיים למשתמש

אולי ההתקדמות המשפיעה ביותר עבור יישומי שדה היא המיניגלגל של רכיבי הדמיה ספקטרליים. שבו ברגע שמצלמה היפר-ספקטרום דרשה התקנת מעבדה במשקל מאות ק"ג, מכשירים מוחזקים היום יכולים לשקול פחות מ 2 ק"ג ולנהל על כוח סוללה.חברות כגון Specim, Headwall Photonics, ו-Reson מציעים תמונות היפרספקיביות רחבות יותר המיועדות לשימוש חיצוני, לעתים קרובות, כגון סוללות סטנדרטיות, לספק חוצות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 סטנדרטיות, 000, 000 סטנדרטיות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אימונים, 000, 000 סטנדרטיות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מרפאות אבטחה סטנדרטיות, 000 אימונים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אימונים יעיל יותר ויותר, 000, 000, 000, 000, 000 אימונים יעיל יותר ויותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אימונים יעיל יותר ויותר, 000, 000

שילוב עם כלי אוויר בלתי מאוישים (UAVs)

הרדמה ספקטרלית חיישני דימות על מזל"טים פתחה יכולות בדיקה חדשות לחלוטין. רחפנים יכולים לגשת לאזורים קשים ל-reach כגון עמודות גבוהות, קוצים גשר גבוהים, לוחות גג, וערימות צ'ימיות ללא צורך בזיהוי מידע רב ערך או איסוף דובדבן (Samskeson) זה לא רק משפר את הבטיחות אלא גם מפחית זמן בדיקה ועלות.

יישומים ב- Concrete Inspection

היכולות של הדמיה ספקטרלית מתרגמות ישירות ליישומים מעשיים בכל מחזור החיים של תשתיות קונקרטיות.כאן אנו חוקרים את המקרים הנפוצים והמשפיעים ביותר.

גילוי של סדקים פנימיים ווודות

בעוד הדמיה ספקטרלית היא בעיקר משטח או ליד-surface טכניקה, זה יכול לחשוף עדינות בפצח מורפולוגיה ואפילו לזהות מחזורים תת-קרקעיים רדודים כאשר בשילוב עם תאורה מתאימה וצפייה בגיאומטריה.סדקים שהם פחות מ -100 מיקרומטר רחב עשויים להיות בלתי נראים לעין העירומה אבל להיות גלוי בלהקות ספקטרליות שבו חומר הסדקים (אוויר, מים או הפקדה) יש לשקף שונה ממרחק של ניסויים אוויריים רגישים.

« « רמות מוסטיות ומים פולשים

Moisture הוא אחד הגורמים המזיקים ביותר עבור עמידות קונקרטית, המאפשר נזק קפואה, תגובה alkali-silica, ו קורוזיה.דמיית ספקטרלית הוכיחה יעיל במיוחד במיפוי לחות כמותית. להקות ספיגת מים בגלות הקרובה, במיוחד סביב 1450 nm ו-1940 nm, לאפשר estimation ישירה של יחסי מים-tocemental-cemently.

בדיקה אחרונה ב-Reinforcement Bars

קורוזיה של חיזוק פלדה היא גורם מוביל של הידרדרות קונקרטית ברחבי העולם.גילוי מוקדם הוא חיוני כי כתמים חלודה גלויים וספאם להתרחש רק לאחר אובדן חלק משמעותי כבר התרחש.דמיה ספקטרלית יכול לזהות את תוצרי לוואי כימיים של קורוזיה - כגון goethite, hematite, ומגנטיט - לפני שהם נראים באופן ויזואלי.

איכות חדשה של קונסולת פריחה

מעבר למבנים הקיימים, הדמיה ספקטרלית משמשת יותר ויותר לאבטחת איכות במהלך הבנייה. בטון טרי עובר סדרה של שינויים כימיים ופיזיים במהלך היממה כי הם משתקפים בהתנהגות ספקטרלית שלה.לדוגמה, צריכת המים במהלך ריפוי יכול לעקוב על ידי ניטור אינטנסיביות של להקות ספיגה מים על פני זמן.דמעווטים ממשטח hydration רגיל עלול להצביע על אצווה עם יחס לא תקין של מים, אשר יכול מיד לזהות טיפול תרופתי או מדידה, באופן מיידי, באופן מיידי, באופן מיידי, לאחר טיפול תרופתי, באופן מיידי, לאחר ניתוח של טיפול תרופתי, או ניתוח של בדיקות הדמיה.

ההרחבה Surface Deterioration: Carbonation, Efflorescence, and Scaling

מנגנוני השפלה משטח כגון פחמן (פעולה של hydroxide עם COFLT אטמוספירית:0203REFLT:1), efflorescence (של פיקדונות alt), ומדפי (ירידה של מרגמה) כל אחד לייצר חתימות ספקטרליות נפרדות. spectralיים מראה קונקרטיים משתנים בלהקות הדמיה של פחמן (כ- 2500 מיליון nm), בעוד מלחים גדולים כמו ספקטרום יעיל זה תכונות הדמיה גבוהה במיוחד עבור תכונות הדמיה של חומרת יעיל יותר.

תחזיות עתידיות ומגמות מתפתחות

מסלול ההדמיה הספקטרוםית בנקודות בדיקה קונקרטיות לעבר שילוב גדול יותר, אוטומציה ונגישות. צפויים כמה התפתחויות מפתח לעצב את השדה בשנים הקרובות.

שילוב עם שיטות בדיקה לא הרסניות אחרות (NDT)

(השיטה NDT יחיד יכולה לספק תמונה מלאה של בריאות מבנית.דמיית ספקטרלית עולה על מנת לזהות פני השטח ושינויים כימיים ליד-surface, אך היא אינה יכולה לראות עמוק לתוך בטון הדרך שבה מכ"ם חודר קרקע (GPR) יכול להשוות את השקיפות הישירה של נתונים מתקדמים יותר מאשר בדיקת הדופק האלקטרוני (UPV) או השפעה על מנת ליצור באופן פעיל על גבי נתונים מבניים (FLT:0data LT) אשר עשויים ליצור מודל כולל של נתונים סטנדרטיים של נתונים, לדוגמה, אשר משלבים של תרופות, לדוגמה, אשר משלבים של תרופות, אשר משלבים של תרופות ל-R2, לדוגמה, אשר משלבים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 תכונות למידה סטנדרטיות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000

Machine Learning and Automated Defect Classification

היישום של למידה עמוקה הדמיה ספקטרלית הוא מאיץ במהירות.בעוד מערכות מוקדמות מסתמכות על סף פשוט או מחוקקים ליניאריים, גישות מודרניות להשתמש ברשתות עצביות אבולוציה (CNN) אשר יכול באופן אוטומטי ללמוד תכונות היררכיות של המבנה ספקטרלי-spatial נתונים, אשר יכול לשפר את הצורך באלגוריתמים שנוצרו על ידי עיבוד ידני ומאפשר ביצועים חזקים יותר על פני סוגים קונקרטיים וסביבתיים מסוימים, קבוצות מחקר מבוססות פחמן (cookies) באמצעות , 000).

מערכות זמינות וזמינות

עלות הייתה מחסום לאימוץ נרחב של הדמיה ספקטרלית.מערכת מצלמות היפר-ספקטרלית מלאה עדיין יכולה לעלות עשרות אלפי דולרים, אשר עשוי להיות אסרטיבי עבור חברות ייעוץ קטנות או סוכנויות עירוניות.עם זאת, כלכלות של קנה מידה וזרימה טכנולוגית הן מחירים נהיגה למטה.העלייה של נתונים מרכזיים (FLT:0snapshottral מצלמות היפרספקטרליות של 1LT) אשר ללכוד את כל קוביה ללא חשיפה אחת, ומהירות בדיקה מוגבלת (F) ופתרון נתונים ל-S.

סטנדרט ואימוץ קוד

עבור כל שיטת NDT לקבל קבלה רחבה, יש לסווג אותו בסטנדרטים לאומיים ובינלאומיים.כרגע, הדמיה ספקטרלית לבדיקה קונקרטית עדיין לא מכוסה קודים מרכזיים כגון ASTM או ACI, אם כי הנחיות זמניות קיימות בפרויקטים מחקר אירופיים (למשל, Fspectral הדמיה:0COST Action CA17131FLT:1 על משולב NDT, למרות שהנחיות זמניות לפרוטוקולים, סבירות, לאחר שתאפשר שיפור של חברות ייעוץ ורכישה, יתבססו, לאחר מכן, יתבססו על בדיקות, יתבססו על סטנדרטים מתקדמים, יתבססו על בדיקות, ותקנות, יתבססו על בדיקות אבטחה ותקנות, יתמכו על בדיקות, לאחר מכן, יתמכו על בדיקות, יתמכו על תקן ניהול, ותקנות, יתמכו על בדיקות, ותקנות, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, יתמכו על בדיקות אבטחה, ותקנות אבטחה, יתמכו על תקן ניהול, ותקנות אבטחה ותקנות, לאחר מכן, יתמכו על בדיקות אבטחה ותקנות אבטחה, יתמכו על בדיקות יעילות יותר, לאחר מכן, יתמכו על תקן ניהול, לאחר מכן, יתמכו על בדיקות יעילות יותר, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, יתמכו על ידי אימוץ, לאחר מכן, ו

מסקנה

הדמיה ספקטרלית התבגרה מטכניקת מעבדה נישה ככלי מעשי, שדה-דה-דה-המידה עבור בדיקה לא פולשנית של מבנים קונקרטיים.היכולת לזהות שינויים כימיים, לחות, מוקדם קורוזיה, פגמים עדינים לפני שהם הופכים גלויים נותן למהנדסים יתרון חזק בתחזוקה מונעת וניהול מחזור חיים.

על ידי אימוץ ההתקדמות, הקהילה להנדסה אזרחית יכולה לעבור מעבר לתיקון פעיל לעבר עתיד שבו בעיות מבניות מזוהות ונטפלות בשלב המוקדם ביותר, המפוקפק ביותר שלהם.התוצאה היא גשרים בטוחים יותר, מנהרות ארוכות טווח, מבנים נוחים יותר, ושימוש בר קיימא יותר בחומר הבנייה הנפוץ ביותר בעולם.

לקריאה נוספת, ראה את המאמר (FLT:0) ב- Sensor ReviewFLT ( 1:1) על הדמיה היפר-ספקטרום עבור תשתיות אזרחיות, ואת FLT:2paper בבנייה ובבניה חומרים מדגימים 3 על גילוי מוקדם של פחמן קונקרטי באמצעות ספקטרוסקופיה כמעט-מדומה.