Bildkorrelation für die Werkstoffprüfung

Die digitale Bildkorrelation (Digital Image Correlation, DIC) ist ein in der Materialforschung etabliertes Bildverarbeitungsverfahren zur subpixel-genauen Messung von Dehnungen und Verschiebungen von Proben unter Belastung. So kann z. B. eine Längenänderung durch integrale Dehnung analog zu mechanischen Extensometern als Differenz der Verschiebung zwischen zwei Bildbereichen gemessen werden. In Risswachstumsversuchen können im Dehnungsfeld der Risspfad, die Risslänge und Rissflankenverschiebungen gemessen werden, um das Öffnungs- und Schließverhalten der sich formenden Risse zu charakterisieren.

Allerdings ist das Verfahren aufgrund der hohen Rechenlast auf konventionellen Prozessoren langsam, sodass die Empfehlungen relevanter Normen wie der ASTM E606 zur Dehnungsregelung oder der ASTM E647 zur Auswertung von Risswachstumsversuchen nicht eingehalten werden.

GPU ermöglicht Dehnungsmessung mit Messraten bis 1500 Hz

Abhilfe schafft hier die Umsetzung auf Grafikkarten (Graphics Processing Unit, GPU): Integrale Dehnung – analog zu mechanischen Extensometern – kann mit Messraten bis 1500 Hz gemessen werden; in Dehnungsfeldern können bis zu 200 000 Messpunkte pro Sekunde in Echtzeit ausgewertet werden.

Fraunhofer IPM bietet mit dem »Real-time Optical Displacement Measurement System« (RODiS) ein optisches Dehnungsmesssystem an, welches erstmals dehnungsgeregelte Ermüdungsmessungen gemäß ASTM E 606 sowie Compliance-Messungen bei Risswachstumsversuchen gemäß ASTM E647 auf metallischen Proben schnell, berührungslos und markierungsfrei bei Temperaturen bis 1000 °C ermöglicht. Dabei bedeutet »markierungsfrei«, dass die Probe nicht mit einem Marker wie z. B. Speckle-Lack behandelt werden muss – stattdessen wird die unbehandelte Mikrostruktur als Korrelationsmuster verwendet.