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Optische Messverfahren

Digitale Bildkorrelation

Vielseitigkeit, Robustheit und Benutzerfreundlichkeit

Die digitale Bildkorrelation (oft als „DIC“ bezeichnet) ist eine benutzerfreundliche optische Methode zur Messung von Verformungen an Objektoberflächen. Ihre Genauigkeit wurde im Vergleich zu validen FEA-Modellen wiederholt nachgewiesen. Die DIC-Systeme von Correlated Solutions nutzen diese fortschrittliche optische Messtechnologie.

Messprinzip

DIC misst Form (nur 3D), Bewegung/Verschiebung und Deformation von Objekten durch die Verfolgung natürlicher oder künstlich erzeugter Speckle-Muster auf deren Oberfläche. Dies geschieht in kleinen Bereichen, sogenannten Subsets. Hier ist ein Subset im Kamerabildausschnitt von 23 x 23 Pixeln rot hervorgehoben. Die Pixel werden durch Grauwertquadrate dargestellt (z. B. digitalisiert mit 8-Bit-Auflösung), von denen eines ausgewählt und im Subset sowie im Bild grün markiert ist. Die Subsets werden numerisch durch die Pixelgrauwerte und deren Verteilung repräsentiert.

Korrelationsprinzip: Die Subsets verändern ihre Positionen und Formen relativ zum Referenzzustand. Die VIC-Software modelliert diese Verschiebungstransformation (Subset-Formfunktion), um das verformte Subset und die Verschiebung seines Zentrums (rotes Kreuz) mit Subpixel-Auflösung (z. B. 0,01 px) zu bestimmen.

Prinzip der Stereo-Triangulation

Das Prinzip der 2D-Korrelation wird nun mit dem Prinzip der Stereo-Triangulation mittels zweier Kameras (Bilder) kombiniert. Die Positionen der auf der Objektoberfläche vorbereiteten Subset-Zentren (Punkt P) werden in VIC-3D durch den Schnittpunkt der entsprechenden Lichtstrahlen bestimmt. Dadurch kann die Form (x, y, z) der Objektoberfläche aus jedem Bildpaar ermittelt werden, das für jeden Deformationszustand gleichzeitig aufgenommen wird.
Wie bereits erwähnt, werden 3D-Deformationen (U, V, W) relativ zu einem Referenzzustand analysiert, nun jedoch zwischen zwei Stereobildpaaren für jeden Zustand. In Kombination mit Forminformationen lassen sich Oberflächenspannungen aus dem tangentialen (in der Ebene liegenden) Deformationsanteil einer lokalen Anzahl von Punkten P und deren Deformationswerten P(U, V, W) ableiten, in Verbindung mit benutzerdefinierten räumlichen und zeitlichen Filtern in VIC-3D. Das Fehlen von Konturinformationen ist eine der Hauptbeschränkungen und Fehlerquellen der 2D-DIC.

VIC-2D- und VIC-3D-Stereosysteme

Was wird für eine Messung benötigt?

Die optoelektronischen Komponenten umfassen Kameras mit Objektiven, optionalen Filtern und LED-basierten Lichtquellen. Für unterschiedliche Anwendungen sind monochrome, rauscharme, hochauflösende und Hochgeschwindigkeitskameras erhältlich. Die LED-Beleuchtung minimiert die thermische Belastung der Probe und verbessert die optische Leistung.
Das Montagesystem umfasst ein Stativ mit 3D-Kopf, Mittelsäule und Horizontalträger für präzise Positionierung. Für 3D-DIC bietet es außerdem einen verstellbaren Stereoträger, eine Feinjustierung der Kamera und optional einen Lineartisch zur Einstellung von Arbeitsabstand und Fokus.
Für den Betrieb des Systems wird ein Desktop-PC oder Laptop mit installierter VIC-Software und den entsprechenden Hardwaretreibern benötigt. Optional ist die Fernsteuerung über die VIC-Snap-App für Smartphones und Tablets möglich.
Die Trigger- und Datenerfassungseinheit synchronisiert die Bildaufnahme mit externen analogen Signalen, z. B. Kraft, Weg oder Beschleunigung. Sie löst außerdem die Kameras und Lichtquellen für die stroboskopische Beleuchtung aus.
Zum Zubehör gehören Werkzeuge zur Erzeugung von Speckelmustern, wie Walzen, Stempel, Drucker, Aufkleber und Airbrush-Ausrüstung. Für 3D-DIC-Systeme ist außerdem Kalibrier- und Zertifizierungsausrüstung, einschließlich des optionalen VIC-Kalibriergimbals, erhältlich.

Produkte

Entdecken Sie unser Angebot an digitalen Bildkorrelationssystemen (DIC), die für präzise, ​​berührungslose Messungen und Analysen entwickelt wurden.

Anwendungen

Erfahren Sie, wie unsere Lösungen in verschiedenen Branchen zur Analyse von Verformung, Dehnung und Materialverhalten eingesetzt werden.