image processing
در نشریات گروه مکانیک-
A locomotive is a rail vehicle that provides the driving power for a train. Railway vehicles consist of multiple components, among which bogies play a critical role as key load-bearing parts. They support the weight of the vehicle body and mitigate the impact of track irregularities to ensure smooth and safe operation. To achieve a lightweight assembly, bogie frames are typically constructed using welded structures. Welding is one of the most crucial methods in modern industrial manufacturing and is widely employed in the design of lightweight structures. However, during the welding process, major defects such as weld deformation and residual stresses are inevitable, which can affect assembly accuracy and increase production costs. Traditionally, this welding process is carried out manually, requiring high operator expertise and significant time to execute. This paper presents a welding path planning algorithm aimed at achieving higher welding quality, reducing the overall welding process time, eliminating the production process's dependence on the skills of specific operators, and enhancing the precision in manufacturing various structures used in the rail industry, such as locomotive bogies. The use of image processing for the identification and path planning of welding joints reduces the high costs associated with procuring online laser tracking devices. Moreover, this paper introduces a comprehensive method for processing the entire image and providing the welding path for offline robot programming without any prior knowledge of the joint location. Automatically and accurately determining the seam locations via the robot represents a significant advancement toward automating the arc welding process. The proposed methods have been tested and validated using a laboratory prototype of a 2DOF planar welding robot. The results confirm an accuracy of 2 mm for parabolic joints and 3 mm for straight joints, meeting the precision requirements of small and medium-sized industries.
Keywords: Locomotive Bogies, Image Processing, Welding Robot, GMAW -
به دلیل تغییر شدید در پارامترهای آئرودینامیکی، مسئله کنترل حالت فرود بسیار پیچیده تر از پرواز در ارتفاع بالا خواهد شد. لذا از این دید مسئله نیازمند استفاده از یک الگوریتم کنترلی مقاوم در برابر تغییر پارامترها خواهد بود. از طرفی وجود موانع در مسیر فرود پرنده، قید دیگری است که باید در طراحی کنترل کننده مورد توجه واقع گردد. بدین ترتیب با توجه به موارد فوق، استفاده از کنترل کننده پیش بین برای حل مسئله ضروری است. این کنترل کننده به صورت ذاتی از مقاومت بالایی در برابر تغییر مدل برخوردار است. همچنین، در حالتی که از این کنترل کننده به صورت مقید استفاده شود، می توان با استفاده از آن موانع موجود در مسیر حرکت در حین فرود را دور زد. هدف این مقاله، کنترل سیستم برای فرود خودکار به وسیله کنترل پیش بین خطی مبتنی بر مدل است. دلیل استفاده از کنترل کننده پیش بین خطی ، وجود موانع در مسیر حرکت و برآورده سازی قیود موجود در محیط برای رفع موانع است. در نتیجه نهایی، این کنترل کننده به گونه ای طراحی شده است که تاثیر اغتشاشات خارجی بر روی پرنده به حداقل رسیده و همچنین پایداری سیستم با ظهور نامعینی های مدل به مخاطره نیافتد. همچنین در این روش، اثر ناشی از تاخیر سیستم ناوبری خارجی در سیستم حلقه بسته لحاظ شده و پایداری سیستم ضمانت گردیده است. نهایتا طراحی کنترل کننده پیشنهادی برای مدل یک پرنده واقعی محاسبه شده و شبیه سازی عملکرد آن در حضور موانع، باد جانبی و طولی ارائه گردیده است.
کلید واژگان: فرود خودکار، کنترل کننده، پردازش تصویر، پرنده هدایت پذیر از دور (پهپاد)، هواپیمای بدون سرنشینDue to the drastic change in aerodynamic parameters, the problem of controlling the landing mode will be much more complicated than the high altitude flight. On the other hand, the presence of obstacles in the way of the bird's landing is another condition that should be considered in the design of the controller. Thus, according to the above, it is necessary to use the predictive controller to solve the problem. This controller inherently has a high resistance to model change. Also, if this controller is used in a restricted manner, it can be used to bypass obstacles in the path of movement during landing. The aim of this paper is to control the system for automatic landing by means of model-based pre-interlinear control. The reason for using the pre-interlinear controller is the presence of obstacles in the path of movement and the fulfillment of the constraints in the environment to remove the obstacles. As a final result, this controller is designed in such a way that the effect of external disturbances on the bird is minimized and the stability of the system is not jeopardized by the emergence of model uncertainties. Also, in this method, the effect caused by the delay of the external navigation system is taken into account in the closed loop system and the stability of the system is guaranteed. Finally, the proposed controller design is calculated for a real bird model and its performance simulation in the presence of obstacles, lateral and longitudinal wind is presented.
Keywords: Automatic Landing, Controller, Image Processing, Remotely Piloted Aircraft (UAV), Unmanned Aircraft -
ربات های پرنده چهارملخه ابزارهایی قدرتمند و فناورانه برای عملیات های پروازی هستند و مطالعات زیادی در راستای کنترل و هوشمندسازی آنها انجام گرفته است. اما بیشتر این مطالعات بر کنترل حرکت آنها متمرکز بوده و کمتر به شناسایی اشیای متحرک توسط آنها در یک محیط پویا مانند خیابان توجه شده است. در این مقاله به توسعه ی روشی ترکیبی برپایه ی الگوریتم ویولاجونز و شبکه های عصبی عمیق می پردازیم تا بتوان از یک ربات پرنده چهارملخه به نوعی هوشمند برای شناسایی اشیای متحرک در محیط واقعی استفاده کرد. در این روش آموزش شبکه عصبی عمیق با استفاده از آبشارهای طبقه بند ویولاجونز، به صورت افزودن اشیاء مانند دنباله های ویدئویی، و با پس زمینه ی واقعی انجام می شود. با پیاده سازی تجربی الگوریتم بهینه سازی شده ی آبشاری ویولاجونز روی ربات چهارملخه نشان می دهیم که این الگوریتم در تشخیص فریم های حاوی شیء متحرک که از دوربین نصب شده روی ربات دریافت می شد، از نرخ عملکرد بالا، هشدار کاذب (منفی خطا، مثبت خطا) کم و نرخ خطای پایین برخوردار است. عملکرد الگوریتم در این آزمون %89 تشخیص صحیح مثبت و %13 درصد خطا در تشخیص بود. همچنین دقت الگوریتم زمانی که از فیلتر بلوری گاوسی استفاده می شود افزایش می یابد.
کلید واژگان: چهارملخه، تشخیص اشیای متحرک، ویولا-جونز، پردازش تصویر، شبکه عصبی تلفیقی، یادگیری عمیقQuadcopter flying robots are powerful and technological devices for flight operations, and many studies have been carried out to control and make them intelligent. But most of these studies have focused on their motion control and less attention has been paid to their application for moving object detection in a dynamic environment such as the street. In this article, we develop a hybrid method based on Viola-Jones algorithm and deep neural networks so that can be intelligently used by quadcopter to identify moving objects in the real environment. In this method, deep neural network training is done using Viola-Jones classifier cascades, by adding objects as video sequences, with a real-world background. By experimentally implementing this Viola-Jones cascade optimized algorithm on a quadcopter robot, we show that in detecting frames containing moving objects received from the camera installed on the robot, it has high performance rate, low false alarm (negative-error, positive-error) and low error rate. Algorithm performance in this test was 89% positive correct diagnosis and 13% error in diagnosis. Also, the accuracy increases when the Gaussian blur filter is used.
Keywords: Quadcopter, Moving Object Detection, Viola -Jones, Image Processing, Convolutional Neural Network, Deep Learning -
در این مقاله به ارائه روشی جایگزین در حوزه تحلیل مودال عملیاتی، با بهره گیری از روش های تصویربرداری و توابع انتقال پذیری پرداخته شده است. حسگرهای تصویری از سویی به دلیل غیرتماسی بودن، جرم مضاعفی به سازه تحمیل نکرده، و توابع انتقال پذیری از سوی دیگر مستقل از نوع تحریک بوده و توانایی استخراج شکل مودها را به صورت مستقیم دارند. نوآوری این پژوهش بهره گیری از ترکیب این دو روش جهت ثبت پاسخ دینامیکی و شناسایی مودال سازه است. به منظور ثبت تاریخچه زمانی پاسخ از سیگنال ویدئویی، از روش تطبیق بلوکی با دقت زیرپیکسل استفاده شده است. صحت سنجی این روش از طریق ثبت پاسخ انتهای آزاد یک تیر یکسرگیردار فولادی به تحریک ضربه، با دوربین فیلم برداری سرعت بالا و ارتعاش سنج لیزری، بطور همزمان صورت گرفته، که نمودارهای ریشه میانگین مربعات خطا [i] در حوزه زمان، و چگالی طیفی توان در حوزه فرکانس، نشان از دقت بالای این روش دارند. به کمک این روش، تاریخچه زمانی جابجایی های نقاط مختلف سازه مذکور از سیگنال ویدئویی استخراج، و خواص مودال سازه، یعنی فرکانس های طبیعی، نسبت های میرایی و شکل مودها، بوسیله روش ماتریس انتقال پذیری شناسایی شده اند. نتایج حاصل از روش پیشنهادی، با روش زیرفضا و نیز حل تحلیلی مقایسه شده، که نتایج بدست آمده بیانگر دقت روش شناسایی مودال ارائه شده در این مقاله هستند، بطوریکه بیشترین مقدار خطای نسبی تخمین فرکانس طبیعی مودهای اول و دوم، نسبت به مقادیر حاصل از روش لیزر به ترتیب %19/0 و %13/0 ، و نسبت به مقادیر تحلیلی به ترتیب %34/0 و %5/1 می باشد.
کلید واژگان: شناسایی مودال، پردازش تصویر، پردازش ویدئو، تابع انتقال پذیری، آزمون مودالIn this paper, an alternative approach in operational modal analysis is presented, utilizing image processing technique and transmissibility functions. Imaging sensors do not impose additional mass on the structure due to their non-contact nature, while transmissibility functions, independent of excitation type, can directly extract mode shapes. The innovation of this research lies in combining these two techniques to record dynamic responses and identify modal properties. To capture the temporal response history from video signals, the block-matching method with sub-pixel accuracy was employed. Validation was conducted by recording the response of the tip of a cantilevered steel beam subjected to impact excitation, using a high-speed camera and a laser vibrometer, simultaneously. The RMSE plots in the time domain and the PSD in the frequency domain indicate high accuracy of this method. Using this approach, the displacement time histories of various points on the structure were extracted from the video signals, and the modal properties, including natural frequencies, damping ratios, and mode shapes, were identified using the transmissibility matrix method. The results obtained from the proposed method were compared with the stochastic subspace identification (SSI) method and analytical solutions. The findings reveal the accuracy of the modal identification approach introduced in this article. The highest relative error in estimating the natural frequencies of the first and second modes, compared to the values from the laser method, are 0.19% and 0.13%, respectively, and in comparison to the analytical values, they are 0.34% and 1.5%, respectively.
Keywords: Modal Identification, Image Processing, Video Processing, Transmissibility Functions, Modal Test -
در کار حاضر، اثر برهمکنش پرش های هیدرولیکی یک نازل مایل و یک نازل عمودی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. سیال مورد آزمایش آب می باشد و جریان سیال در محدوده آرام قرار دارد. ابتدا نتایج دستگاه تجربی مورد استفاده در کار حاضر با نتایج یک نازل مایل و نتایج دو جت عمودی، اعتبار سنجی شده است. مطالعات محققین قبل نشان می دهد که در برخورد پرش های دو نازل عمودی، مرزبندی-هایی (ناحیه خیلی دور، دور و مجاور) وجود دارد که این مرزبندی ها با افزایش و کاهش دبی و فاصله بین دو نازل تغییر می کند. نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که در برخورد پرش های هیدرولیکی دو نازل مایل و عمودی، مرز بین ناحیه خیلی دور و دور با افزایش زاویه تمایل به صورت خطی حدودا 20 درصد افزایش می یابد. همچنین با ثابت نگهداشتن فاصله بین دو نازل با افزایش زاویه تمایل، نسبت شعاع پرش نازل عمودی در زاویه 0 درجه به شعاع در زاویه 180 درجه (〖R1〗_π/〖R1〗_o) افزایش یافته ولی این نسبت برای پرش نازل مایل (〖R2〗_o/ 〖R2〗_π)، نزولی می باشد. این نسبت ها با زیاد شدن مقدار دبی به صورت خطی افزایش می یابند. همچنین در دبی ثابت، با زیاد شدن زاویه تمایل، نسبت 〖R1〗_π/〖R1〗_o روند نزولی داشته و با دور شدن نازل ها از یکدیگر، این نسبت به عدد 1 نزدیک می شود. این موضوع برای نازل مایل برعکس می باشد.کلید واژگان: برهم کنش پرش های هیدرولیکی، زاویه تمایل جت، جت مایل، جت عمودی، پردازش تصویرIn the present work, investigates the effect of hydraulic jump interaction between an inclined nozzle and a vertical nozzle experimentally. Water is used as the test fluid, and the flow is in the laminar range. First, the results of the experimental setup used in this study were validated with the results of an inclined nozzle and two vertical jets. Previous studies have shown that there are boundaries (far, distance, and near regions) in the interaction of two vertical jets, which change with an increase or decrease in flow rate and distance between the nozzles. The results of this study show that in the interaction of hydraulic jumps from an inclined and a vertical nozzle, the boundary between the far and distance regions increases linearly by about 20% with an increase in inclination angle. Additionally, with a fix distance between the nozzles, the ratio of the jump radius of the vertical jet at 0 degree to 180 degree (〖R1〗_π/〖R1〗_o) increases with an increase in inclination angle, but this ratio decreases for the inclined nozzle (〖R2〗_π/〖R2〗_o). These ratios increase linearly with an increase in flow rate. Moreover, at a constant flow rate, the ratio 〖R1〗_π/〖R1〗_o decreases with an increase in inclination angle, and this ratio approaches 1, as the nozzles move away from each other. This trend is vice versa for the inclined nozzle.Keywords: Hydraulic Jump Interaction, Jet Inclination Angle, Inclined Jet, Vertical Jet, Image Processing
-
در این پژوهش به بررسی لیزر و کاربرد آن در تولید افزایشی پرداخته می شود. تولید افزایشی فرایندی است که در آن یک قطعه سه بعدی به صورت لایه لایه و از پائین به بالا ساخته می شود. پیشرفت هایی که در این فرایند قدرتمند و امیدوارکننده وجود داشته، باعث افزایش تقاضا برای کاربردهای آن در صنعت شده است. این در حالی است که کنترل هندسه ی ماده ی رسوب گذاری شده در طول پروسه ی تولید افزایشی، همچنان یک مشکل بزرگ است. کنترل هندسی و انطباق بر هندسه ی هدف، از موضوعات کلیدی در فرایند ساخت افزایشی هستند. هدف از این پژوهش، بدست آوردن اطلاعات هندسی پروفیل سه بعدی مسیر رسوب گذاری شده، در روش لایه نشانی با استفاده از توزیع مستقیم انرژی (DED) است. به کمک تصویربرداری از برخورد خط لیزر با سطح روکش و استخراج این خط توسط روش های پردازش تصویر، هندسه ی یک مقطع از روکش بدست می آید. سپس با اعمال این مراحل به تمامی مقاطع روکش و در کنار هم قرار دادن تصاویر، یک پروفیل سه بعدی از کل سطح روکش ساخته می شود. درستی این روش با استفاده از تطابق تصویر خروجی الگوریتم ارائه شده برای یک سطح مقطع و تصویر میکروسکوپی از همان سطح مقطع، بررسی می شود. نتیجه ی مقایسه ی این دو تصویر نشان می دهد که مقدار خطا در عرض 0/29 میلی متر و در ارتفاع 0/07- میلی متر است که این مقدار خطا در محدوده ی خطای معمول تعریف شده توسط دستورالعمل های ISO می باشد.کلید واژگان: تولید افزایشی، لایه نشانی با توزیع مستقیم انرژی، کنترل هندسه ی روکش، پردازش تصویر، اسکن لیزر خطیThis research is focused on the examination of laser and its application in additive manufacturing. Additive manufacturing is a process in which a three-dimensional model is manufactured layer by layer and from the bottom up. Advances in this powerful and promising process have resulted in a rise in the demand for its applications in the industry. However, controlling the geometry of the deposited material throughout the additive manufacturing process remains a significant challenge. Geometric control and correspondence with the target geometry are key subjects in the additive manufacturing process. This research aims to obtain geometric data of the three-dimensional profile in deposition using the Direct Energy Deposition (DED) method. By imaging the interface of a laser line and the surface of the coating and extracting the resulting line using image processing methods, the profile of one section of the coating is obtained. By applying the same steps to all of the coating's sections and stacking the images, a three-dimensional profile of the coating's profile is constructed. By checking the correspondence between the proposed algorithm's output image and a microscopic image of the same section, the accuracy of this method is assessed. The result of the comparison between these two images indicates an error of 0.29 mm in width and -0.07 mm in height, falling within the range of error defined by ISO guidelines.Keywords: Additive Manufacturing, Directed Energy Deposition, Deposition Geometry Control, Image Processing, Laser Line Scanning
-
تحلیل انتقال حرارت جابه جایی در یک کانال برای بسیاری از انواع مبدل های حرارتی، اساس طراحی، ساخت و بهینه سازی این تجهیزات می باشد. استفاده از سطوح گسترش یافته در کانال، یک روش کاربردی برای افزایش ضریب انتقال حرارت می باشد. در پژوهش حاضر، طراحی هوشمند یک مبدل حرارتی نانو سیال دو بعدی، به منظور دستیابی به شرایط عملکرد مطلوب از نظر نرخ انتقال حرارت، میزان رسوب ذرات نانو در ساختار مبدل و همچنین افت فشار سیال در طول عبور از آن، به روش عددی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحلیل نشان می دهد که با بهینه سازی ساختار هندسی از طریق ترکیب الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی (C F D) برای این کانال، می توان به افزایش 14/1 درصدی در آنتالپی نانوسیال عبوری، کاهش 121/11 درصدی در افت فشار نانوسیال در طول عبور و همچنین کاهش 44/8 درصدی در میزان رسوب نانوذرات درون کانال دست یافت. در مجموع، این بهبودها منجر به افزایش 82/24 درصدی در تابع برازش تعریف شده در پژوهش شده است.
کلید واژگان: مبدل حرارتی، نانو سیال، سطوح گسترش یافته، دینامیک سیالات محاسباتی، الگوریتم ژنتیک، پردازش تصویرThe Smart Design Of Heat Exchangers With Expanded Surfaces By Genetic Algorithm And Image ProcessingThe analysis of heat transfer in the channel in many types of heat exchangers, such as electric cooling equipment, solar collectors, heat exchanger systems, high-performance boilers, gas turbine blade coolers, etc., is the basis of the design, construction, and optimization. Controlling heat transfer to increase the rate of heat transfer in such systems by improving the cooling method is an effective energy engineering from the point of saving energy. Increasing the heat transfer performance in the scales of macro and microchannels is crucial. The use of expanded surfaces in the channel is a practical method to increase the heat transfer coefficient. In the upcoming article, the smart design of a two-dimensional nanofluid heat exchanger has been studied numerically in order to achieve optimal performance conditions in terms of heat transfer rate, the amount of deposition of nanoparticles in the structure of the exchanger, as well as the fluid pressure drop while passing through it. It can be seen that the geometric structure optimized by the combination of genetic algorithm and computational fluid dynamics of this channel causes an increase of 1.14% in the enthalpy of the passing nanofluid, a decrease of 11.21% in the pressure drop of the passing nanofluid, and a reduction of 8.44% percentage in the deposition of nanoparticles inside the channel and a total increase of 24.82% in the fitting function defined in terms of these three variables, compared to the channel designed in previous studies. Therefore, this optimal channel has a higher heat transfer rate with a pressure drop and a lower amount of nanoparticle deposition compared to the previous channel, which proves the ability of the genetic algorithm with computational fluid dynamics in the optimal design of all types of heat exchangers.
Keywords: Nanofluid heat exchanger design, expanded surfaces, Computational Fluid dynamics, Genetic Algorithm, Image processing -
This research pioneers the application of thermographic principles to diagnose faults, specifically cavitation and air entrainment, in centrifugal pumps. The study represents the inaugural investigation into the feasibility of leveraging infrared thermography for this purpose, underpinned by rigorous experimental methodologies to validate its efficacy. By capturing thermal images of pumps operating under varying conditions, a pseudo-coloring technique for precise temperature range segmentation was employed. This technique facilitated the assessment of fault severity, quantified through the computation of the . This index emerged as a quantifiable metric of fault severity, with elevated values correlating to more pronounced degrees of fault occurrence. Notably, in the case of air entrainment faults, a maximum temperature escalation of 3.9°C was recorded after 60 min run time, and the corresponding thermal index was found to be 5.12. The investigation employs the HSV model, extracting regions of thermal variation through hue differences for fault detection. This process is combined with edge detection methods like Sobel, Prewitt, Roberts, Canny, and Otsu. The Otsu technique consistently outperformed alternative approaches. Specifically, for high cavitation and air entrainment faults, the Otsu method had the highest mean of 0.1730 and 0.1253, respectively. Key findings include the effectiveness of image processing techniques, statistical measures, and edge detection methods for fault diagnosis, as well as insights into temperature differentials and motor load reductions with increasing fault severity. The research improves maintenance, enhancing efficiency and reducing downtime. It emphasizes infrared thermography's potential for fault diagnosis while identifying constraints and advocating further research.Keywords: Condition monitoring, Rotating machinery, Fault diagnosis, Image processing, Thermal imaging
-
پایش وضعیت روغن، روشی موثر در تشخیص فرسایش های غیرعادی یا عیوب تجهیزات و سامانه های مکانیکی است. یکی از مسایل حوزه پایش وضعیت به کمک آنالیز روغن، هزینه و زمان موردنیاز برای بررسی همه نمونه ها توسط خبره است؛ اما همه نمونه های آنالیز روغن نیاز به بررسی توسط خبره ندارند و کمتر از 10 درصد از این داده ها نشان دهنده وضعیت بحرانی است که نیاز به برنامه ریزی و اقدام سریع دارند. هدف در این مقاله تبدیل وضعیت روغن به یک تصویر است تا بتوان با نگاه به تصویر به سرعت وضعیت روغن را تشخیص داد. همچنین با پردازش این تصاویر به کمک نرم افزار بتوان وضعیت خرابی را از طریق هوش مصنوعی استخراج کرد. در این پژوهش داده ها از آزمایش نمونه روغن های موتور غلتک های راه سازی گرفته شده است. ابتدا داده ها به کمک خطوط مبنای به دست آمده برای موتورهای دیزلی و از طریق نرم افزار متلب به تصاویر مقیاس خاکستری تبدیل شد. در مرحله بعد این تصاویر به کمک روش شبکه عصبی کانولوشن پردازش شده است تا وضعیت روغن مشخص شود. مقایسه نتایج به دست آمده نشان داد تصویرسازی نتایج آنالیز روغن به درک وضعیت کلی روغن برای کاربر کمک می کند و سریع تر نمونه های بحرانی و نیازمند اقدام از بین انبوه نمونه های روغن تشخیص داده می شود.کلید واژگان: آنالیز روغن، پردازش تصویر، شبکه عصبی، خطوط مبنا، شبکه عصبی کانولوشنOil condition monitoring is an effective method for detecting abnormal erosions or defects in mechanical equipment and systems. One of the issues in the field of condition monitoring with the help of oil analysis is the cost and time required to inspect all samples by an expert. However, not all oil analysis samples need to be reviewed by an expert, and less than 10% of this data indicates a critical situation that requires rapid planning and action. The goal of this article is to turn the oil status into an image so that you can quickly identify the oil status by looking at the image. Also, by processing these images by software, the state of failure can be extracted through artificial intelligence. In this research, the data are taken from the sample test of motor oils of road construction rollers. First, the data were converted to gray scale images using baseline for diesel engines and through MATLAB software. In the next step, these images are processed using the convolution neural network method to determine the oil status. Comparison of the obtained results showed that the visualization of the oil analysis results helps to understand the general condition of the oil for the user and the critical samples and the need for action are identified more quickly among the mass of oil samples.Keywords: Oil Analysis, Image Processing, neural network, Convulsive neural network
-
This paper investigates the air bubble size and its transition in a horizontal tube of 700 mm. The tube was assembled with a venturi-nozzle bubble generator. Air and water flow-rates vary in the present study. The data collection mainly used high-speed camera to capture the bubbles at different distances along the horizontal tube at water flow-rates (Qw) of 120-170 litre per min (LPM) and air flow-rates (Qa) of 2-10 LPM. MATLAB was used in image processing for evaluating the bubble size. The data interpretation used YW dimensionless parameter in representing the height of the bubbles’ vertical rise in the horizontal tube. The bubble size along the horizontal tube was characterized by the Weber number as well. The type of two-phase (water-air bubbles) flow along the horizontal tube from the venturi-nozzle bubble generator was determined using flow pattern map and Lockhart-Martinelli parameter. The bubble generator produced bubbles in the range of 0.8-3.1 mm at the inlet of horizontal tube. The bubble diameters increased as the bubbles moved horizontally from inlet to outlet of the horizontal tube and this finding was statistically significant. The vertical rise height of bubbles along the horizontal tube at different water and air flow-rates had been quantified and compared. The vertical rise height of bubbles increased axially from 41 % to 89 % from inlet to outlet of the horizontal tube. The bubbles’ vertical rise height increased when either the air flow-rate or water flow-rate is reduced. The mean Weber number increased along the horizontal tube due to an increase in bubble size. The decrease in water flow-rate caused a decrease in the mean Weber number. The Lockhart-Martinelli parameter of the water-air bubbles flow in the horizontal tube was within 0.58-2.94, indicating that it was a multiphase flow. The findings from this study give fundamental insight into bubble dynamics behaviour in its horizontal transition. This study focuses on the size and transition of air bubbles produced by venturi-nozzle bubble generator along a horizontal tube at different water and air flow-rates, unlike previous studies which only investigate the air bubbles inside or near bubble generator. These findings are very useful for practical industrial applications because the exact air bubble size before being used is known.Keywords: Horizontal flow, Flow visualization, Image processing, Statistical analysis, Bubble size, Inlet water flow-rate, Inlet air flow-rate
-
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:15 Issue: 4, Dec 2022, PP 113 -123The mesh generation process as a time-consuming and computational effort in the numerical methods always has been paid attention to by researchers to provide more accurate and fast methods. In this study, an accurate, fast, and user-friendly method of mesh generation has been developed by combining the image processing method with Computational Fluid Dynamics (CFD). For this purpose, a turbulent flow around a single square as a bluff body is simulated by homemade code using MATLAB software as a test case to illustrate the mentioned method. The conservative Equations have been discretized using the finite volume method based on the Power-la scheme. Utilizing useful filters on the imported gray-scale digital image provides edge detection of the obstacle in the computational domain. After the edge detection step, an orthogonal, structured, and staggered mesh is generated.Keywords: CFD, image processing, modelling, Turbulent flow
-
The development of autonomous vehicles based on machine vision system in various industries and agriculture is a challenging topic. In this study, the active-contour algorithm was utilized for path-tracking of an automatic raisin-collecting rover. For this purpose, the energy difference between the background and foreground levels is utilized to extract the boundary between raisins and the ground surface with good accuracy which is used for navigating the path. This was accomplished by developing a small unmanned rover equipped with four DC motors and a machine vision system. Field tests at the Sunny Raisin Court showed that the system was able to independently detect and navigate its path with an RMS error of 1.57 cm. The results of analysis of variance for accuracy of the path tracking showed that the effect of lighting conditions and speed on the accuracy was significant at the level of one percent.Keywords: Automatic Guidance, Image Processing, Active Contour, Feature Extraction, Intelligent Control
-
آزمایش ضربه شارپی یک روش تجربی برای بررسی رفتار شکست دینامیکی مواد و مصالح مهندسی است که در دماهای مختلف بمنظور بررسی رفتار انتقال نرم به ترد مواد انجام می شود. محاسبه درصد شکست نرم و ترد سطح شکست نمونه شارپی با استفاده از روش های چشمی و مقایسه ای (طبق استاندارد API E23) انجام می شود که مقادیر دقیق شکست نرم و ترد را گزارش نمی کند. در این تحقیق، روشی برای محاسبه میزان دقیق درصد شکست نرم با استفاده از پردازش تصویر ارایه شده است که امکان بررسی قسمت های مختلف سطح شکست را به صورت کمی با دقت بالا فراهم می کند. مراحل پردازش تصویر برای سطح شکست یازده نمونه استاندارد شارپی از فولاد API X70 آزمایش شده در دمای 20+ تا 80- درجه سلسیوس و با فاصله دمایی ده درجه شرح داده می شود. در این تحقیق برای اولین بار تبدیل تصویر کیفی سطح شکست شارپی به یک ماتریس کمی از مقدار درصد شکست ترد انجام شده است. تصاویر سطح شکست در یک قالب یکسان، شبکه بندی شده و هر تصویر با بیان یک ماتریس کمی سازی می شود. امکان پیش بینی شکل قسمت های نرم و ترد از سطح شکست در دمای متفاوت در محدوده 20+ تا 80- درجه سلسیوس از نتایج این تحقیق است. مقدار شکست نرم با استفاده از پردازش تصویر برای دماهای20+، 0 ، 20-، 40-، 60- و 80- درجه سلسیوس به ترتیب100، 100، 86، 53، 36 و 0 درصد گزارش شده است. دمای انتقال برای فولاد آزمایش شده منطبق با شکست نرم 50 درصد، 45- درجه سلسیوس بدست آمد.
کلید واژگان: آزمایش ضربه شارپی، فولاد API X70، پردازش تصویر، سطح شکست نرم و ترد، لوله انتقال گازThe Charpy impact test is an experimental method for determination of materials dynamic properties at different temperatures to investigate the ductile to brittle transition behavior of tested materials. The percentages of ductile and brittle fractures can be evaluated based on fracture area of Charpy specimen (according to API E23 standard) by visual techniques which do not provide exact percentages of these fractures. In this study, a method is proposed to calculate the exact percentage of ductile fractures using image processing, which makes it possible to quantitatively examine different parts of the fracture surface with high accuracy. All steps of image processing are described for eleven Charpy standard specimens of API X70 steel, tested at temperatures between +20 to -80 °C with a temperature increment of 10 °C. In this research, converting a qualitative image of fracture surface to a quantitative matrix is described for the first time. Prediction of the shape of ductile and brittle parts of the fracture surface at temperatures between +20 and -80 °C is one of the results of this study. The percentages of ductile fractures using image processing for temperatures of +20, 0, -20, -40, -40, -60 and -80 °C were obtained as 100, 100, 86, 53, 36 and 0, respectively. The transition temperature was -45 °C for this steel, corresponding of 50% ductile fracture.
Keywords: Charpy impact test, API X70 steel, Image processing, Ductile, Brittle fracture surface, Gas transportation pipeline -
One of the methods in road detection is image processing, which is detected according to the contents of the image captured by the car camera. Much research has been done in this area by researchers, who have used a variety of methods to better process the road and detect the direction of vehicle movement. Using the photos taken by the camera installed on the car and their preprocessing, such as removing inefficient corners and turning it into a gray photo during various stages and applying a goblin filter on the photos and extracting the tallest diagram in order to detect the direction of the road. In this research, standard data processing such as line slope for neural network input and LVQ neural network are used to process road images and detect road direction based on three directions: straight, left and right. IAfter several experiments, it was found that the slope of the line in the full photo could not represent the route of the road, therefore, the photos were divided into two, three and four parts and another effective parameter in the system. the seven layers were used to start the neural network training and each time the number of layers increased and the processing results were compared. The best answers were obtained for the number of layers above 70, which is a small difference between the photos divided into three and Four were observed and with a difference of 2%, the four-part photos gave us the best answer.Keywords: image processing, Neural network, Road detection, Automatic driver
-
Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME, Volume:22 Issue: 2, Sep 2021, PP 88 -105In this paper, a gadget for controlling an electric wheelchair (EWC) is designed.The device is designed based on the combination of acceleration sensor data fromhead rotation, and image processing data from user’s face recognition, forcommanding to the EWC. This gadget designed as a wearable device and isdeveloped low cost, safe, and flexible for the patients with spinal cord injuries aswell as the elderly with limited hand use. The mechanical design, sensor tuning,and 3Dprinted prototype of the gadget are presented. Finally the result ofexperimental test is discussed. Acceleration sensor module and camera andRaspberry Pi board are the core of the gadget. For performance evaluation,several experiments have been performed. The commands sent by the user aredivided into four control commands (right, stop, move, left). Forward movementcommand, is performed by showing a happy expression on the face. Theexperiments show that the head angle controller and the image processor reactto the stop in the shortest time, which indicates that it has a high level of safety.Keywords: assistive robot, electric wheelchair (EWC), wearable gadget, image processing, acceleration sensor
-
ویلچرهای برقی هوشمند درحال تبدیل شدن به یک جایگزین طبیعی ویلچرهای معمولی هستند و به عنوان یک وسیله کاربردی برای جمعیت سالمندان و بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی و معلولان قطع نخاعی بشمار می روند. کنترل ویلچر برقی توسط خود بیمار، وقتی امکان حرکت دست وی فراهم نیست، یکی از مهم ترین چالش هایی است که برای استفاده مستقل بیمار از این وسیله باید بدان توجه شود. این مقاله به ارایه یک سیستم کنترل حرکتی ساده، کم حجم ، بدون نیاز به پرستار و مقرون به صرفه اقتصادی می پردازد، به گونه ای که فاکتورهای ایمنی، انعطاف پذیری و تحرک را برای کاربر در نظر گرفته است. در این طرح کاربر قادر خواهد بود بدون نیاز به استفاده از دست خود، فرمان های کنترل حرکت رو به جلو و همچنین چپ و راست را برای ویلچر صادر کند و بدین ترتیب مستقلا کنترل دستگاه را برعهده بگیرد. سیستم کنترلر برمبنای تلفیق داده های سنسورهای شتاب و سیستم پردازش تصویر طراحی و پیاده سازی شده است. برای این منظور و با هدف تعامل ساده تر انسان و ماشین، یک گجت پوشیدنی، به صورت یک کلاه، برای سهولت استفاده کاربر دارای معلولیت حرکتی طراحی شده است که امکان هدایت ویلچر را با توجه به فرمان های حرکتی صادرشده توسط سر کاربر و همچنین پردازش تصویر چهره کاربر را داراست. نتایج آزمایش تجربی عملکرد این پوشیدنی کنترلی را برای کم کردن سرعت با خطای 1%، برای افزایش سرعت با خطای 2% ، و برای حرکت به چپ و راست با خطای 5% نشان می دهند.
کلید واژگان: رابط پوشیدنی کنترلی، ویلچر برقی هوشمند، پردازش تصویر چهره، سنسور شتاب، معلول حرکتی، تعامل انسان-ماشینIn this paper, a simple and low weight gadget, without the need for a nurse, is designed in a low cost, taking into safety, flexibility and mobility for the user. This paper presents a new system that the controller system is designed and implemented based on the combination of acceleration sensor data and image processing system with the aim of controlling the movement of the smart wheelchair. This design, the user can take control of the smart wheelchair without using hands. This gadget can be a good solution for disabled people to make their life easy.The results of the smart wheelchair control testing with hybrid controller indicate that the accuracy and speed of the wheelchair response high. The experimental tests suggest that the proposed design of controller gadget is efficient and low cost as well as allowing disabled people to more easily control their wheelchairs and to lead independent lives.
Keywords: control gadget, smart wheelchair, image processing, acceleration sensor, Human-Machine Interaction -
شناخت خواص گرمایی پارچه سه بعدی با توجه به کاربردهای بی شماری که در انواع صنایع مانند صنایع اتومبیل سازی، تشک ها و... دارد، دارای اهمیت است. خواص گرمایی از جمله خواص فیزیکی است که تحت تاثیر پارامترهای ساختاری چون ضخامت، چگالی و... قرار دارد. هدف از این مطالعه، تعیین خواص گرمایی پارچه سه بعدی، توزیع دما و ارتباط بین میزان انتقال گرما و پارامترهای پارچه است. بدین منظور، روش پردازش تصویر بر اساس الگوریتم خوشه بندی k-means جهت تعیین دمای هر نقطه از نمونه و توزیع دما، مورد استفاد قرار گرفت. نمودار توزیع دما در عرض پارچه به صورت سه بعدی حاصل و نتایج حاصل از پردازش تصویر با استفاده از تکنیک خوشه بندی نشان داد که آهنگ انتقال گرما و انتقال گرما در نمونه ها وابسته به ضخامت و چگالی پارچه ها است، به نحوی که نمونه های متراکم دارای توزیع دمایی یکنواخت تر هستند. همچنین در بررسی ارتباط پارامترهای پارچه با نحوه انتقال گرما در آن ها، نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت و چگالی میزان رسانایی گرمایی افزایش می یابد. تکنیک پردازش تصویر برای محاسبه توزیع دما در اجسام سه بعدی به عنوان روشی دقیق پیشنهاد می گردد.کلید واژگان: تصاویر گرمایی، پردازش تصویر، توزیع دما، پارچه سه بعدی، روش خوشه بندی k-meansThe knowledge of the thermal properties of Spacer fabrics is important with regard to their vast applications in most industries such as the automotive industry, mattresses, etc. Thermal properties, are as one of the physical features of a textile, are influenced by its structural parameters such as thickness, density, and so on. This paper aims at the measurement of thermal properties, heat distribution and the relation between thermal transmission and parameters of the spacer fabric. For this purpose, an image processing method was used to produce clustered images based on the k-means clustering algorithm to determine the sample temperature and heat distribution.The 3D thermal distribution of fabric and the results of image processing with the clustering technique showed that the heat transfer rate and heat distribution of fabrics depended on the thickness and density of the fabrics, so that dense samples have more uniform heat distribution. At the relationship between heat transfer and the fabric parameters, the results showed that thermal conductivity increases as the thickness and density of the spacer fabric increases. Image processing technique is proposed as an accurate method to determining the heat distribution in three-dimensional objects.Keywords: Thermal Images, Image processing, Thermal Distribution, Spacer Fabrics
-
The simplicity of the braiding, wide variety and high strength of the braid structure are the factors that make this structure, i.e., braid, so essential. These factors also make this structure widely used in various industries, such as aerospace, automotive, medicine, and industrial products such as umbrella ropes, composite boosters, aircraft engine vanes, and medical implants. Therefore, studying the mechanical properties of this structure and obtaining products with desirable mechanical properties has been considered by researchers and the subject of many types of research. Due to the importance of the braiding angle and its relation with the mechanical properties of the braid structures as the fundamental parameter, this paper evaluates different methods of measuring the tubular braiding angles. The braiding angle measurement has been done using different methods. These methods include two general categories called computational methods and image processing techniques. The different methods of each category, their advantages and disadvantages are investigated separately, then the most accurate methods can be selected by users according to the available facilities. This paper aims to provide a comparative summary of different methods of measuring the tubular braiding angle. This innovative review of these methods allows researchers and manufacturers to select and use the most appropriate method with the highest accuracy according to their conditions and facilities.
Keywords: Braiding Angle, Tubular Braid, Image Processing, Theoretical Method, Mathematical, Computational Relations -
بررسی وضعیت پوشش گیاهی از جمله موضوعات مهم محیط زیستی می باشد که بهره گیری از روش های مرسوم و میدانی در این راستا موجب صرف هزینه و زمان زیادی خواهد شد. فناوری فضایی سنجش از دور و پردازش تصاویر ماهواره ای راهکاری است که می تواند اینگونه فرآیندهای دشوار را تسهیل بخشد. در این تحقیق فناوری سنجش از دور با سرویس های مکانی تحت وب ترکیب خواهند شد تا بتوان بر اساس شاخص پوشش گیاهی در کمترین زمان ممکن تحلیل مناسبی از رشد گیاهان و تغییرات وضعیت آن ها در اختیار کاربران آنلاین قرار داد. فناوری های مهم بکارگرفته شده برای این منظور، ENVI IDL، Google Map API، JavaScript و ASP.NET می باشند. این سرویس با موفقیت پیاده سازی گردید و برای تصاویر سری زمانی ماهواره لندست اجرا گردید. به منظور ارزیابی کارکرد سرویس در نقاط مختلف و با تعداد تصاویر مختلف منحنی زمانمند شاخص پوشش گیاهی NDVI تهیه گردید. ارزیابی زمانی نیز نشان داد که با افزایش تعداد تصاویر ماهواره ای، رابطه افزایش زمان پردازش به صورت خطی می باشد.
کلید واژگان: پوشش گیاهی، خدمات تحت وب، سنجش از دور، پردازش تصویر، شاخص های گیاهیStudying vegetation status is one of the most important environmental issues. Using contemporary and field methods in this regard will cost a lot of time and money. Remote sensing technology and satellite image processing is a solution that can facilitate such difficult processes. In this study, remote sensing technology will be integrated with web geographic services to provide users with adequate analysis of the growth of the plants and their changes based on vegetation indices in the shortest possible time. Important technologies used for this purpose are ENVI IDL, Google Map API, JavaScript, and ASP.NET. The service was successfully implemented and was employed for Landsat satellite images. In order to evaluate the performance of the service at different points and with a different number of images, the timeliness of the NDVI vegetation index was prepared. The processing time evaluation also showed that by increasing the number of satellite images the processing time will increase linearly.
Keywords: Land-cover, web-based services, Remote Sensing, image processing, Vegetation indices -
بارگذاری سنگ در فرآیند سنگ زنی به علت چسبیدن و جوش خوردن براده های جدا شده از سطح قطعه کار در فضای خالی بین دانه ها امری اجتناب ناپذیر است. میزان این بارگذاری تابع عواملی همچون جنس قطعه کار، شرایط سنگ زنی، شرایط خنک کار-روان کار و توپوگرافی سطح سنگ است. مشخص کردن زمان دفع براده های موجود از سطح سنگ یکی از متغیر های مهم در فرآیند سنگ زنی است که باعث جلوگیری از چسبیدن براده های بارگذاری شده به روی سطح قطعه کار و در نتیجه افزایش زبری و عیوب سطح می شود. روش های متعددی برای آنالیز و پایش وضعیت شرایط سطح سنگ وجود دارد که در این پژوهش با استفاده از پردازش تصویر در نرم افزار پایتون به مقایسه ی بین شرایط متفاوت درسینگ و محیط های خنک کار-روان کار بر میزان بارگذاری سطح سنگ پرداخته می شود. در تحقیق حاضر با بررسی تصاویر مربوط به سطح سنگ در مراحل قبل و بعد از فرآیند سنگ زنی اینکونل 738 تحت شرایط مختلف خنک کار-روانکار، شرایط بهینه برای توپوگرافی سطح سنگ و همچنین سرعت پیشروی قطعه کار هنگام فرآیند سنگ زنی به منظور جلوگیری از بارگذاری بیش از حد ارایه شده است. بطورکلی با انجام درسینگ خشن و کاهش سرعت پیشروی قطعه کار هنگام فرآیند سنگ زنی می توان میزان بارگذاری چرخ سنگ را کاهش داد.کلید واژگان: سنگ زنی، پردازش تصویر، بارگذاری سنگ، توپوگرافی سطح سنگ، درسینگWheel loading in the grinding process is inevitable due to the chips arrangement separated from the surface of the workpiece in the gap between the grains. The amount of this loading depends on the factors such as workpiece material, grinding parameters, coolant-lubricant conditions and wheel surface topography. Determining the time to remove the chips from the wheel surface is one of the important variables in the grinding process, preventing the chips from sticking to the surface of the wheel and thus increasing the roughness of the surface. There are several methods for analyzing and monitoring the condition of wheel surface. In this study the influence of dressing condition and coolant-lubricant environments on the wheel surface loading has been investigated using image processing in python software. Using the examination of wheel surface images in pre and post grinding process of Inconel 738 under various condition of coolant-lubricant, optimal conditions for grinding wheel surface topography as well as workpiece feed rate are provided to prevent excessive loading.Keywords: Grinding, image processing, wheel loading, grinding wheel topography, Dressing
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.