Digitale Bildkorrelation (DIC) – GOM ARAMIS

Das ARAMIS System misst berührungslos und materialunabhängig basierend auf dem Prinzip der digitalen Bildkorrelation. Die mit hochauflösenden Kameras bzw. Hochgeschwindigkeitskameras erfassten Bilder von Prüfkörpern unter Belastung werden anschließend ausgewertet. Das System bestimmt Grauwertverteilungen für tausende Teilbereiche in jedem Kamerabild und gibt subpixelgenaue Positionen korrespondierender Messpunkte in allen Bildern aus, aus denen dann durch Triangulation 3D-Koordinaten berechnet werden.

Die Auswertung dieser Oberflächeninformationen aller Laststufen über die Zeit im 3D-Raum liefert exakte X-, Y- und Z-Verschiebungen, -Geschwindigkeiten und -Beschleunigungen. Des Weiteren ermittelt ARAMIS aus den 3D-Koordinaten Oberflächendehnungen, wie z. B. Haupt- und Nebenformänderung. Auf Basis dieser Messdaten werden Materialkenndaten bestimmt, numerische Simulationen validiert, Bauteilbewegungen überprüft und Komponentenverformungen analysiert. Das ARAMIS System ist einsetzbar für Probengrößen in Bereichen von Quadratmillimetern bis mehreren Quadratmetern und unterstützt sowohl hochauflösende als auch Hochgeschwindigkeitskameras mit Bildraten bis über 1.000.000 Hz.

Infrarotthermografie – InfraTec

Die Wärmebildkameras der VarioCAM® HD-Serie und der ImageIR®-Serie mit neuester Detektortechnologie zeichnen sich durch sehr gute messtechnische Eigenschaften aus. Die Thermografiekameras erreichen eine geometrische Auflösung von bis zu (2.560 x 2.048) IR-Pixeln. Damit lassen sich Bilder und Sequenzen in bisher unerreichter geometrischer Auflösung erstellen und geometrisch bedingte Messfehler effektiv vermeiden. Aufgrund der hervorragenden thermischen Auflösung von bis zu 20 mK können auch kleinste Temperaturunterschiede exakt dargestellt werden.

Der optische Kanal der Kameras besteht aus wechselbaren Infrarotobjektiven, die mit einer Motorfokuseinheit ausgestattet werden können. Über die Kamerabediensoftware erfolgt die schnelle und präzise Fokussierung. Hierbei besteht die Wahl zwischen der Autofokusfunktion und dem manuellen Fokussieren. Der Einsatz von Infrarotoptiken mit f/1.0-Konzeption und sehr hoher Lichtstärke ermöglicht das Erstellen von Thermogrammen, die frei von unerwünschten Warmblendeneffekten oder Bildinhomogenitäten sind.

Wärmebildkameras von InfraTec

Der speziell entwickelte Kalibrieralgorithmus mit einer Haupt- und zwei Nebenkennlinien dient zur Kompensation schwankender Umgebungstemperaturen und ermöglicht wiederholgenaue Messungen auch bei wechselnden thermischen Verhältnissen. Die Steuerung und Datenspeicherung erfolgt über industrietaugliche Ethernet-Schnittstellen (GigE und 10 GigE). So können hochfrequente Infrarotsequenzen vollradiometrisch mit bis zu 105 kHz aufgenommen werden. Die Speicherung der Temperaturdaten erfolgt mit der X/Y-Koordinate. Aufgrund der verzögerungsfreien Triggerung ist eine Synchronisation mit externen Prozessen sowie externen Kameras möglich, was eine eindeutige Zuordnung der resultierenden Daten (Temperaturwerte und digitale Bilddaten) ermöglicht.

Das modulare Grundkonzept der Thermografiesysteme aus Optik-, Detektor- und Interfacemodul ermöglicht eine individuelle Systemkonfiguration und eine optimale Anpassung der Leistungsdaten an die jeweilige Aufgabenstellung. Die Leichtmetallgehäuse mit den kompakten Bauformen und hohen Schutzgraden (bis IP67) erlauben eine leichte Integration in bestehende Systeme auch bei rauer Industrieumgebung.

Wählen Sie hier Ihre Wärmebildkamera

Wählen Sie aus über 30 verschiedenen Wärmebildkameramodellen. Die Produktpalette umfasst Einsteigermodelle, Profi- und Universalkameras, High-End-Systeme sowie Industriesysteme.

Alle Wärmebildkameras im Überblick
Camera filter for infrared cameras

Synchronisation beider Messmethoden

Um beide Messergebnisse miteinander kombinieren zu können, werden der ARAMIS 3D- Sensor und die IR-Kamera auf den gleichen Bereich der zu messenden Probenoberfläche ausgerichtet und die Bildaufnahme beider Systeme wird durch ein elektrisches Triggersignal synchronisiert.

Die Temperatur- und 3D-Koordinatenergebnisse werden in der ARAMIS Professional Software zueinander ausgerichtet, sodass jeder gemessenen 3D-Koordinate ein Temperaturwert zugeordnet wird. Dadurch kann die Temperaturänderung ortsfest auf der Oberfläche über den gesamten Prüfzeitraum analysiert und in Verbindung mit 3D-Verschiebungen und -Oberflächendehnungen ausgewertet werden. Somit wird die separate Analyse von thermischen Veränderungen und mechanischen Verformungen ermöglicht.

ARAMIS System & InfraTec IR‐Kamera - Analyse eines Zugversuches - Bildnachweis: GOM GmbH

Typische Anwendungsbeispiele

ARAMIS mechanischer Versuchsaufbau – Zugversuch - Bildnachweis: GOM GmbH

Zugversuch

Die Bestimmung von Materialparametern bei quasistatischen Zugversuchen mit ARAMIS ist unter YouTube beschrieben, sodass in diesem Anwendungsbeispiel nur auf weiterführende Ergebnisse aus der Kombination von ARAMIS und Thermografie eingegangen wird.

Beim quasistatischen Zugversuch ermöglicht die Kombination beider Messverfahren eine synchronisierte und ortsgebundene Analyse der Dehnungsergebnisse mit der Temperatur der Probenoberfläche. Während der Anfangsphase des Zugversuchs (elastischer Dehnungsbereich und kurz danach, Diagramm oben) lässt sich mithilfe der thermografischen Auswertung bei größer werdender Verformung eine Abkühlung der Probe aufgrund des thermoelastischen Effekts feststellen (Diagramm in der Mitte). Im weiteren Versuchsverlauf kommt es dagegen durch die Verformungsarbeit im plastischen Verformungsbereich zu einer stetigen Erwärmung der Probe bis hin zum Bruch.

ARAMIS mechanischer Versuchsaufbau - Bildnachweis: GOM GmbH

Komponentenversuch

Im Bereich des Komponenten- bzw. Bauteilversuchs lassen sich das GOM ARAMIS System und InfraTec Infrarotkameras in gleicher Weise anwenden, um wertvolle Informationen über das thermische und mechanische Bauteilverhalten zu gewinnen, sodass die Temperatur- und Verformungsdaten für die Validierung von numerischen Simulationen herangezogen werden können. Weiterführende Informationen zur Validierung von numerischen Simulationen finden Sie im GOM Webinar unter YouTube.

Vorteile der Thermografie-Lösung in dieser Anwendung

  • Erfahren Sie mehr über das modulare Kamerakonzept

    Modularer Kameraaufbau für Ihre Flexibilität

    Durch den modularen Aufbau der Kameraseri ImageIR® kann die Kamera an alle Anforderungen des Anwenders angepasst werden. In jede Richtung wird so ein kundenspezifisches Thermografiesystem realisiert. Doch auch im Nachgang kann die ImageIR® bei geänderten Messanforderungen nach- oder umgerüstet werden. Auf diese Weise ist eine maximale Investitionssicherheit gewährleistet.

  • InfraTec thermography - Thermal resolution

    Ther­mi­sche Auflö­sung – Unter­schiede von nur wenigen Milli­kelvin bestimmen

    Zur Erkennung geringer Temperaturänderungen bieten Wärmebildkameras von InfraTec thermische Auflösungen bis < 15 mK im chtzeitbetrieb. Durch das Verfahren der Lock-In-Thermografie lässt sich dieses Auflösungsvermögen weiter deutlich erhöhen. Dafür werden Prüfobjekte periodisch angeregt und zerstörungsfrei auf Fehler und Unregelmäßigkeiten hin untersucht.

  • Thermografie-Kameraserie ImageIR® mit neuer 10 GigE-Schnittstelle
    Erfahren Sie mehr über die 10 GigE-Technologie

    10 GigE-Schnittstelle für ein kräftiges Plus an Leistung

    Die 10 Gigabit Ethernet-Schnittstelle der High-End-Kameraserie ImageIR® erschließt diesen extrem schnellen Übertragungsstandard mit einer eigens dafür bei InfraTec entwickelten Netzwerkkarte. Diese arbeitet mit einsteckbaren, modularen, optischen oder elektrischen Transceiver-Modulen, die leicht wechselbar sind und als SFP+ bezeichnet werden.

    Je nach Ausführung des eingesetzten 10 GigE Glasfaser-SFP+ können Übertragungsreichweiten bis zu zehn Kilometer erreicht werden. Der Datentransfer ist dabei völlig unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen. Ein entsprechender Standard-SFP gewährleistet die Abwärtskompatibilität zur herkömmlichen GigE-Schnittstelle und somit die problemlose Nutzung der Kameras mit der neuen 10 Gigabit Ethernet-Schnittstelle auch in bestehenden Systemen – natürlich bei verringerter Übertragungsgeschwindigkeit.

  • InfraTec thermography - Geometrical Resolution

    Geome­tri­sche Auflö­sung – Effi­zient komplexe Baugruppen analy­sieren

    Wärmebildkameras von InfraTec mit gekühlten und ungekühlten Detektoren verfügen über native Auflösungen von bis zu (1.920 × 1.536) IR-Pixeln. Räumlich hochaufgelöste Thermogramme stellen sicher, dass Komponenten und Baugruppen bis ins kleinste Detail abgebildet sind und dadurch Fehler sicher erkannt und präzise lokalisiert werden können.

Relevante Branchen & Applikationen

  • Thermografie im Automobil-Bereich
    Automobilindustrie

    Automobilindustrie

    Sichern Sie mit Thermografie eine hohe Produktqualität in der Produktion und bei Lieferanten.

  • Thermografie in der Werkstoffprüfung
    Werkstoffprüfung

    Werkstoffprüfung

    Sparen Sie Zeit und Kosten mit zerstörungsfreier Werkstoffprüfung mit einer Wärmebildkamera von InfraTec.

  • Flugthermografie
    Flugthermografie

    Flugthermografie

    Erkennen Sie mit Thermografie-Aufnahmen Personen und Objekte im Gelände oder erfassen Sie großflächige, geologische Gegebenheiten oder Umweltschäden aus der Luft.