| 1. |
- Kinell, Lars, et al.
(författare)
-
Component forming simulations validated using optical shape measurements
- 2003
-
Ingår i: Optical Measurement Systems for Industrial Inspection III. - Bellingham, Wash. : SPIE - International Society for Optical Engineering. - 0819450146 ; , s. 409-419
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- For validation of forming simulations a methodology, using optical shape measurements, is here presented. In this work, the shape of a sheet metal component with complex geometry is measured using projected fringes. The component in consideration is a closed section steel profile that is formed using a forming tool. The shape is measured using the reduced temporal phase unwrapping scheme and calibration data for the calculation of absolute coordinates in the local coordinate system. Local 3-D coordinates from several measurements of this long object are merged together through a feature based stitching program. To validate the finite-element model, the final shape of the forming simulation is compared to the results from the shape measurements. Since no computer aided design model exists for the formed beam, the features in shape of the measured object are used as references when comparing results
|
|
| 2. |
- Kinell, Lars
(författare)
-
Multichannel method for absolute shape measurement using projected fringes
- 2004
-
Ingår i: Optics and lasers in engineering. - 0143-8166 .- 1873-0302. ; 41:1, s. 57-71
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The multichannel approach is combined with the reduced temporal phase unwrapping scheme for rapid shape measurement. The shape is measured using projected fringes and optical triangulation. Fringes are projected using a colour video projector and recorded by a CCD-camera. Using a colour video projector and a colour video camera makes it possible to use the red, green and blue channels individually. This is the multichannel method. In each channel, the blue, green and red carries fringe maps with different fringe pitch. A short sequence of phase-stepped images is projected and acquired sequentially in time. This reduces measurement time by a factor of three when compared to using one channel. From the acquired images, it is possible to calculate absolute phase using the reduced temporal phase unwrapping analysis scheme. For each channel, it is also possible to calculate fringe contrast and fringe amplitude. Therefore, it is possible to retrieve the colour of an object without acquiring an extra image. The method is demonstrated by measuring the shape of two generally coloured and complex shaped objects.
|
|
| 3. |
- Kinell, Lars
(författare)
-
Optical shape measurements using temporal phase unwrapping
- 2003
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- This doctoral thesis is devoted to optical shape measurements using an analysis scheme called temporal phase unwrapping. This scheme makes it possible to determine the absolute distance from a detector (usually a camera’s CCD-detector) to an object. Two different optical methods are considered for this 3-D sensing. The other first is a new interferometric method, which uses wavelength scanning. The other one is a classical triangulation method, which uses projected fringes. Both are whole field active measuring methods. The temporal phase unwrapping strategy requires a projection and acquisition of a sequence of fringe maps. In the present work, we formulate the reduced temporal phase unwrapping scheme and investigate the performance of it. With this scheme, we can calculate the phase (shape) from an arbitrary number of fringe frequencies. We found expressions that relate the physical quantities to phase errors. We also found expressions that relate the measurement accuracy and the unwrapping reliability, respectively, to the reduction in fringe sequence length. As expected, the measurement accuracy is unaffected by a shorter fringe sequence while a significant reduction in the unwrapping reliability is found, as compared to the complete negative exponential sequence. We consider both a single-channel and a multi-channel approach, letting different channels carry different phase-stepped image. In these simulations, the single channel approach proves to be the most robust one. The strength of reduced temporal phase unwrapping is demonstrated experimentally, in a projected fringe three-channel system. Instead of letting each channel carry phase-stepped images, each channel carries images with a change in fringe pitch. This significantly reduces noise, but requires an acquisition of at least three phase-stepped images. A spatio-temporal approach for real time absolute shape measurements is formulated. We experimentally show that absolute shape is measurable with a reduced number of fringe maps in exchange of spatial resolution. In combination with the multichannel-approach one need only to project and acquire one static image. The solution can therefore become a powerful measurement method for automation and assembly line work. For validation of forming simulations a methodology using projected fringes and reduced temporal phase unwrapping is presented. In this work, the shape of a long object is measured using projected fringes, reduced temporal phase unwrapping and calibration data. Local 3-D coordinates from several measurements are merged together through a feature based stitching program. The features in shape of the forming simulation are compared to the results from the shape measurements. It is also shown that the temporal phase unwrapping analysis scheme can be used to evaluate experimental data from wavelength scanning interferometry. Two unwrapping strategies are considered: fitting to a reversed exponential sequence and complex Fourier-transform ranging. The achievable accuracy for both methods ultimately depends on the tuning width, the speckle correlation, and random noise in the optical setup.
|
|
| 4. |
- Kinell, Lars, et al.
(författare)
-
Robustness of reduced temporal phase unwrapping in the measurement of shape
- 2001
-
Ingår i: Applied Optics. - 1559-128X .- 2155-3165. ; 40:14, s. 2297-2303
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The predictions of success rate and depth uncertainty for the negative exponential sequence used for temporal phase unwrapping of shape data are generalized to include the effect of a reduced sequence and speckle noise in single-channel and multichannel systems, respectively. To cope with the reduction of the sequence, a scaling factor is introduced. A thorough investigation is made of the performance of this algorithm, called the reduced temporal phase-unwrapping algorithm. Two different approaches are considered: a single-channel approach in which all the necessary images are acquired sequentially in time and a multichannel approach in which the three channels of a color CCD camera are used to carry the phase-stepped images for each fringe density in parallel. The performance of these two approaches are investigated by numerical simulations. The simulations are based on a physical model in which the speckle contrast, the fringe modulation, and random noise are considered the sources of phase errors. Expressions are found that relate the physical quantities to phase errors for the single-channel and the multichannel approaches. In these simulations the single-channel approach was found to be the most robust. Expressions that relate the measurement accuracy and the unwrapping reliability, respectively, with the reduction of the fringe sequence were also found. As expected, the measurement accuracy is not affected by a shorter fringe sequence, whereas a significant reduction in the unwrapping reliability is found as compared with the complete negative exponential sequence
|
|
| 5. |
- Kinell, Lars
(författare)
-
Shape measurements using temporal phase unwrapping
- 2000
-
Licentiatavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- This licentiate thesis is devoted to shape measurements using two different optical methods. The first one is a classical triangulation method, which uses projected fringes. The second one is a new interferometric method, which uses wavelength scanning. Both are whole field measuring methods. The main goal of the project has been to analyse the performance of an analysis scheme for absolute shape measurements called temporal phase unwrapping. This method permits the user to determine the absolute distance from the detector (usually a CCD-detector) to the object. A generalised version of the temporal phase unwrapping scheme is called reduced temporal phase unwrapping. The scheme uses an arbitrary number of fringe maps with varied fringe pitch, to calculate phase (shape). A thorough investigation is made of the performance of this algorithm. A single channel and a multi channel approach is considered. Expressions are found that relates the physical quantities to phase errors. In these simulations the single channel approach was found to be the most robust one. Expressions that relate the measurement accuracy and the unwrapping reliability, respectively, to the reduction of the fringe sequence were also found. As expected the measurement accuracy is not affected by a shorter fringe sequence while a significant reduction in the unwrapping reliability is found, as compared to the complete negative exponential sequence. The strength of reduced temporal phase unwrapping is demonstrated experimentally, in a projected fringe three-channel system. Instead of letting each channel carry phase-stepped images each channel can carry images with a change in fringe pitch. This significantly reduces noise, but at least three images needs to be acquired. It is also shown that the temporal phase unwrapping analysis scheme can be used to evaluate experimental data from wavelength scanning interferometry. Two unwrapping strategies are considered: fitting to a reversed exponential sequence and complex Fourier-transform ranging. The achievable accuracy for both methods ultimately depend on the tuning width, the speckle correlation, and random noise in the optical setup.
|
|
| 6. |
- Kinell, Lars
(författare)
-
Spatiotemporal approach for real-time absolute shape measurements by use of projected fringes
- 2004
-
Ingår i: Applied Optics. - 1559-128X .- 2155-3165. ; 43:15, s. 3018-3027
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- A spatiotemporal approach for fast absolute shape measurements is formulated. In principle, the Takeda method is used in combination with the reduced temporal phase-unwrapping scheme to calculate the absolute phase. Three different measurements are performed: a flat surface, steps, and a curved beam with varying cross sections. The performance in standard deviation is improved, and the success rate is approximately the same as that obtained with a strict temporal solution for which a four-bucket phase algorithm is used. The multichannel approach is also used. Then only one static image is needed. It should therefore be possible to measure objects in motion
|
|
| 7. |
- Rosén, Lars, et al.
(författare)
-
Utvärdering av efterbehandling av förorenade områden
- 2014
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Naturvårdsverket bedömer att det i Sverige finns ca 1 300 allvarligt förorenade områden (riskklass 1) och 13 000 områden i risklass 2 (områden med potentiellt stora risker). Flertalet av dessa saknar ansvariga verksamhetsutövare och regeringen har gett i uppdrag till Naturvårdsverket att förvalta ett statligt anslag för sanering av dessa områden. I dagsläget har ett 100-tal objekt sanerats med stöd av det statliga anslaget. För närvarande saneras 48 objekt med stöd av statligt anslag. Naturvårdsverket vill nu utvärdera det statligt finansierade arbetet med efterbehandling av förorenade områden (EBH) för att få en god bild av genomförda åtgärder och deras miljönytta, samhällsekonomiska effekter samt övriga sociala effekter i samhället. Naturvårdsverket vill också utvärdera huruvida det statligt finansierade efterbehandlingsarbetet kan förbättras. Utvärderingens huvudsakliga syften är att: Beskriva genomförda statligt finansierade EBH-åtgärders miljö- och hälsonytta. Beskriva goda exempel inom EBH-området, både när det gäller tekniklösningar och arbetsformer. Identifiera och så långt möjligt kvantifiera effekterna av det statligt finansierade EBH-arbetet i samhället, när det gäller till exempel samhällsnytta, spridning av föroreningar, möjlig ny markanvändning, sysselsättning, effekter på friluftsliv och lokalt näringsliv. Även långsiktiga, potentiella och indirekta effekter ska belysas. Belysa hur efterbehandlingsarbetet stödjer uppfyllandet av de nationella miljömålen. Utvärderingen har baserats på studier av tio utvalda EBH-projekt. Urvalet av projekt har gjorts utifrån en uppsättning kriterier för att identifiera projekt med olika förutsättningar och karaktär, så som fördelning över landet, storlek och val av saneringsmetod. Syftet har varit att erhålla en uppsättning projekt som, så långt möjligt, är representativa för det statligt finansierade EBH-arbetet hittills. De utvalda projekten är: BT Kemi (norra området) – avslutades 2009 EKA Bengtsfors – avslutades 2010 Hagforstvätten – studerad fas avslutades 2004 Hanssons såg – avslutat 2005 Hälleforsnäs bruk – avslutat 2006 Köpmanholmen – avslutades 2009 F.d. kemtvätten i Lerum – studerad fas avslutades 2002 Robertsfors gamla impregneringsanläggning – avslutades 2007 Skomakaren 1, Växjö – avslutat 2009 Örserumsviken – avslutat Utvärdering av efterbehandling av förorenade områden 8Utvärderingen av de tio projekten har delats in i tre delområden: 1. Miljö- och hälsomässiga effekter 2. Goda exempel med avseende på teknikval och organisation 3. Effekter i samhället Effekter på människors hälsa och miljön har gjorts med avseende på minskade risker för exponering av föroreningar på platsen, minskad spridning av föroreningar, sammanlagd reduktion av ett antal för samhället prioriterade ämnen samt emisioner vid EBH-åtgärdernas genomförande. Miljö- och hälsoeffekter har kvantifierats så långt möjligt. För varje studieprojekt har använda saneringstekniker och det organisatoriska genomförandet sammanfattats och utvärderats. Exempel på egenskaper som utvärderats är val av efterbehandlingsteknik, teknikens innovationsgrad, projektstruktur och upphandling. Utifrån denna utvärdering beskrivs tekniska och organisatoriska ”goda exempel”. Effekterna i samhället har delats in i sociala effekter och samhällsekonomiska effekter. De samhällsekonomiska effekterna har utvärderats med hjälp av kostnadsnyttoanalys (ibland även benämnd samhällsekonomisk konsekvensanalys). Härvid har kvantifiering av kostnader och nyttor genomförts där så varit möjligt. I de fall kvantifiering inte varit möjligt har kostnads- och nyttoeffekter bedömts kvalitativt. Underlaget för kvantifieringar av ekonomiska effekter har varit begränsat, vilket innebär att de kvalitativa bedömningarna dominerar. De kvantitativa resultaten från kostnads-nyttoanalyserna ska därför tolkas med försiktighet. Den sociala analysen kompletterar den samhällsekonomiska analysen och har omfattat bedömning av EBH-åtgärdernas effekter på arbetstillfällen, lokalt näringsliv, kulturmiljö, rekreation, rättvisa, upplevda hälsoeffekter och markanvändning. Underlagsmaterialet vid utvärderingarna har i huvudsak utgjorts av huvudstudier eller motsvarande, projektrapporter samt intervjuer med representanter för projekten. Underlagsmaterialet i dessa rapporter har för flera objekt varit begränsat. Detta har inneburit att effekterna i vissa avseenden har varit svåra att analysera och att resultaten är förknippade med osäkerheter. Eftersom endast tio projekt kunnat studeras inom ramen för denna utredning blir också graden av representativitet i de övergripande slutsatser som dras i utvärderingen osäker. Baserat på det underlag och de resultat som tagits fram inom de tre delområdena har en hållbarhetsanalys utförs för vart och ett av de tio utvalda studieprojekten. Hållbarhetsanalysen omfattar utvärderingar i de tre hållbarhetsdimensionerna - miljömässig, social och ekonomisk hållbarhet. Utvärdering av efterbehandling av förorenade områden 9Därefter har en analys gjorts av hur EBH-arbetet bidrar till uppfyllelse av Sveriges miljömål. Slutligen redovisas, baserat på utvärderingens resultat, förslag och rekommendationer inför det fortsatta statligt finansierade EBH-arbetet i Sverige. Arbetet har granskats av en referensgrupp med representanter från länsstyrelser, kommun och högskola samt SGI och SGU. Också Naturvårdsverkets miljöekonomer och deltagande organisationer i de tio studieprojekten har lämnat synpunkter på utvärderingen. Utvärderingens huvudsakliga slutsatser är: De miljömässiga effekterna av EBH-åtgärderna är övervägande positiva. Mark, grundvatten, ytvatten och sediment får överlag en förbättrad situation till följd av att källföroreningar åtgärdas, antingen genom borttagning av föroreningar eller genom spridningsförhindrande åtgärder. Åtgärderna har gett upphov till en förbättrad miljökvalitet för såväl markområden som närliggande recipienter. Insatserna har medfört att flera prioriterade föroreningstyper åtgärdats vid dessa platser som i internationella och nationella konventioner och lagar/direktiv identifierats som oönskade. Genom den förbättrade miljökvaliteten har efterbehandlade markområden också fått ökad potential för flera olika former av ny och förbättrad markanvändning. Efterfrågan på den efterbehandlade marken är emellertid begränsad vid de studerade projekten eftersom dessa, liksom flertalet bidragsprojekt, i huvudsak är belägna i glesbygd. Det finns en tydlig bild att åtgärderna åstadkommer övervägande positiva miljöeffekter i jord, grundvatten, ytvatten och sediment. Åttärderna har å andra sidan åstadkommit negativa effekter för luftmiljön och med avseende på förbrukning av naturresurser och produktion av avfall. De studerade EBH-åtgärderna har medfört övervägande positiva lokala sociala effekter. Särskilt upplevs förbättrad lokal markanvändning, rekreation, hälsa, rättvisa och andra lokala sociala effekter, så som etablering av handel och arbetstillfällen, som positiva. EBH-åtgärderna har medfört en minskad oro och olägenhet för människor i närområdena till de förorenade platserna vilket kan ses som en positiv hälsoeffekt. De faktiska effekterna på människors hälsa är dock osäkra men sannolikt begränsade på grund av att få människor exponeras för föroreningarna vid flertalet av de studerade platserna. Detta har medfört att hälsonyttorna i termer av sparade liv blivit mycket kostsamma. De beräknade kostnaderna för sparade människoliv är avsevärt högre än vad som rapporteras för andra sektorer i samhället. Det är här viktigt att påpeka att åtgärder krävdes vid de studerade projekten eftersom riskerna för miljö och/eller hälsa befanns vara oacceptabla. Detta är något som fastslagits i riskvärderingarna inom projekten. Utvärdering av efterbehandling av förorenade områden 10 Den genomförda utvärderingen visar emellertid att andra åtgärder med mindre miljöbelastning och lägre kostnader hade varit önskvärda i flera fall ur ett hållbarhets- och samhällsekonomiskt perspektiv. Exempelvis bör åtgärder som behandlar föroreningar på plats eller som genom sortering minskar de mängder föroreningar och jordmassor som behöver transporteras och deponeras utvärderas och övervägas i högre utsträckning. Den genomförda utvärderingen visar att de projekt där alternativa lösningar använts också uppvisar en högre grad av hållbarhet. Goda exempel på teknik och metoder i efterbehandlingsarbetet skulle kunna tillämpas mera brett och medföra en ökad grad av hållbarhet i EBH-arbetet. Även den samhällsekonomiska analysen har konstaterat positiva effekter på miljö och hälsa till följd av saneringen. Samhällsekonomisk lönsamhet förutsätter dock att nyttorna överstiger kostnaderna för det undersökta projektet. För de studerade EBH-projekten har det i de flesta fall funnits mycket liten eller ingen efterfrågan på den sanerade marken. Det har inte heller funnits några boende på dessa områden. Därför är nyttorna i detta perspektiv sannolikt relativt små. Givet dagens situation på fastighetsmarknaden är det därför troligt att flertalet av de studerade EBH-projekten inte är samhällsekonomiskt lönsamma. Denna bedömning är dock behäftad med osäkerhet eftersom så få kostnads- och nyttoposter varit möjliga att kvantifiera. Vid tolkningen av den samhällsekonomiska utvärderingen måste den skala som de ekonomiska effekterna studeras på noga beaktas. I denna analys har nationella effekter och resultat varit fokus. Det är naturligt eftersom de studerade objekten är finansierade av statliga medel. Dock har d
|
|
| 8. |
|
|
