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 74 000 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.

© Fraunhofer IPM
Spannungs-Dehnungs-Diagramme bei 800 °C, markierungsfrei (schwarze Kurve) und mit Speckle-Lack (rote Kurve, Bilder rechts)
© Fraunhofer IPM
Dehnungsregelung an uni- und biaxialen Proben gemäß ASTM E606 mit bis zu 1500 Hz
© Fraunhofer IPM
Messung der Risslänge an uni- und biaxialen Proben gemäß ASTM E647
© Fraunhofer IPM
Gleichzeitige Messung der integralen Dehnung entlang der Prüfstandsachsen (grün) sowie von Dehnungs- und Verschiebungsfeld (Farbskala)

Anwendungen »Digitale Bildkorrelation«

 

Verformungsmessung (2D & 3D)

Publikationen »Bildkorrelation für die Werkstoffprüfung«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2022 Direction- and path-independent DIC strain-field evaluation for uniaxial and biaxial fatigue crack growth investigations
Conrad, Fabian; Blug, Andreas; Regina, David Joel; Kerl, Julian; Bertz, Alexander; Kontermann, Christian; Oechsner, Matthias
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Combining GPU-based full-field and strain-controlled 2D-DIC for simplified crack growth experiments
Blug, Andreas; Conrad, Fabian; Regina, David Joel; Bertz, Alexander; Kontermann, Christian; Carl, Daniel; Oechsner, Matthias
Vortrag
Presentation
2020 GPU-based digital image correlation system for uniaxial and biaxial crack growth investigations
Conrad, Fabian; Blug, Andreas; Kerl, Julian; Fehrenbach, Jonathan; Regina, David Joel; Bertz, Alexander; Kontermann, Christian; Carl, Daniel; Oechsner, Matthias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 GPU-based digital image correlation system for real-time strain-controlled fatigue and strain field measurement
Blug, Andreas; Regina, David Joel; Eckmann, Stefan; Senn, Melanie; Eberl, Chris; Bertz, Alexander; Carl, Daniel
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Real-Time GPU-Based Digital Image Correlation Sensor for Marker-Free Strain-Controlled Fatigue Testing
Blug, Andreas; Regina, David Joel; Eckmann, Stefan; Senn, Melanie; Bertz, Alexander; Carl, Daniel; Eberl, Chris
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Marker-free GPU-based digital image correlation system for high-temperature strain-controlled fatigue measurements
Blug, Andreas; Regina, David Joel; Eckmann, Stefan; Senn, M.; Eberl, Christoph; Bertz, Alexander; Carl, Daniel
Vortrag
Presentation
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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