ARAMIS Multisensor DIC-Systeme
Was sind Multi-Sensor-DIC-Systeme?
Die Kombination mehrerer ARAMIS Sensoren oder ARAMIS Messsysteme werden als Multi-Sensorsysteme bezeichnet. Multi-Sensorsysteme ermöglichen zeitsynchrone Messungen aus verschiedenen Perspektiven, die in einem gemeinsamen Koordinatensystem ausgewertet werden können. Die Messfelder der im Multi-Sensorsystem verwendeten Sensoren können gleich oder unterschiedlich groß sein. Durch die Kombination von großen und kleinen Messfeldern können Multi-Sensorsysteme sowohl globale Bewegungen und Verformungen als auch lokale Dehnungs- und Verformungseffekte gleichzeitig erfassen und auswerten.
Was sind die Vorteile von Multi-Sensor-DIC-Systemen?
Generell besteht eine der Herausforderungen für die Prüfingenieure bei mechanischen Belastungstests wie Druck-, Zug- und Biegesteifigkeitsversuchen darin, im Voraus zu wissen, wo sich Risse bilden, wie sich diese entwickeln oder wo die höchsten Verformungen auftreten werden. Bei herkömmlichen Messinstrumenten wie Dehnungsmessstreifen (DMS) und Wegaufnehmern (LVDT) müssen die Ingenieure vorab entscheiden, welchen Bereich der Probe sie bei der Prüfung beobachten wollen und wo sie die punktuell messenden Sensoren platzieren wollen. Das erfordert viel Erfahrung und selbst mit Hilfe von unterstützenden Simulationsergebnissen kann es passieren, dass die Sensoren an den falschen Stellen angebracht und somit die wichtigsten Verformungsbereiche nicht erfasst werden. Das ARAMIS System mit seinem vollflächigen, berührungslosen Messprinzip auf Basis der digitalen Bildkorrelation (DIC) bietet den großen Vorteil, dass die Prüfingenieure nicht im Voraus wissen müssen, wo genau Risse oder die höchsten Verformungen auftreten. Mit ARAMIS können große Bereiche eines Prüfobjekts messtechnisch erfasst und ausgewertet werden.
Das Multi-Sensorkonzept, das mehrere ARAMIS Sensoren kombiniert, um parallele Messungen aus verschiedenen Perspektiven mit unterschiedlichen Messbereichen aufzuzeichnen, erweitert die Möglichkeiten, Verformungen und Bewegungen mit ARAMIS zu analysieren.
In welchen Prüfanwendungen werden Multi-Sensor-DIC-Systeme eingesetzt?
Multi-Sensor-DIC-Systeme sind sehr vielseitig zur Untersuchung von 3D-Bewegungen und Verformungen in der mechanischen Prüfung einsetzbar. Multi-Sensor-DIC-Sensoren werden u. a. für folgende Zwecke eingesetzt
- Die Erfassung von Fahrdynamik-Parametern und Radstellungsgrößen von Versuchsfahrzeugen auf dem Gesamtfahrzeug-Prüfstand (4-Poster-Prüfstand)
- Die Analyse des Beulverhaltens von dünnwandigen, zylindrischen Bauteilen und Strukturen in der Luft- und Raumfahrtindustrie
- Die genaue Untersuchung der Dickenabnahme von Zugversuchsproben durch die Messung der Vorder- und Rückseite der Proben
- Bauteilprüfung in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie
- Die Rissanalyse an Baustoffproben
Das IAB Weimar zum Beispiel setzt einen ARAMIS Multisensor für seine Materialprüfungen ein. Bei Zugversuchen an Probekörpern werden die ARAMIS Sensoren beispielsweise vor und hinter den Proben platziert, um die Verformungen von zwei Seiten zu erfassen. Damit entfällt die Notwendigkeit, vor der Prüfung zu wissen, wo Risse auftreten könnten. Außerdem werden die Messdaten in einem gemeinsamen Koordinatensystem erfasst und ausgewertet. Mit der integrierten Software können Messergebnisse von verschiedenen Systemen gleichzeitig angezeigt werden, was Analysen und Vergleiche erheblich vereinfacht und wertvolle Zeit spart. Zudem ermöglicht die Rissspitzenerkennung die Verfolgung und Auswertung der Verlaufskurve von Risspunkten. Andere Größen wie Risslänge, Öffnungen und Modi in 3D können ebenfalls abgeleitet werden.
Was ist ARAMIS?
ARAMIS ist ein optisches Messsystem zur berührungslosen Erfassung von Dehnungen, Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Drehungen und Winkeln. ARAMIS kombiniert die Technologie der Punktverfolgung mit dem Ansatz der digitalen Bildkorrelation, um 3D-Koordinaten und daraus abgeleitete Größen über eine Zeitspanne zu messen.
ARAMIS kann auf zwei Arten zur Messung von Dehnungen und Verschiebungen eingesetzt werden. Mit nur einer Kamera für die Messung bietet ARAMIS 2D-DIC- und Punktverfolgungsfunktionen. Das bedeutet, dass flache Proben oder Objekte gemessen werden können und dass Verschiebungen in X- und Y-Richtung sowie planare Dehnungen bestimmt werden können.
Die volle Leistungsfähigkeit von ARAMIS kommt zum Tragen, wenn zwei Kameras für 3D-Messungen von Dehnungen und Verschiebungen eingesetzt werden. Mit einem sogenannten Stereokamerasensor können Proben und Objekte jeglicher Form gemessen sowie Verschiebungen und Rotationen im 3D-Raum erfasst werden. Für erfolgreiche Messungen mit dem optischen 3D-Sensor ist ein stabiler Aufbau der beiden Kameras (idealerweise in einer Sensorbaugruppe, wie sie ARAMIS anbietet) wichtig sowie eine Kalibrierung des Stereokamerasensors mit geeigneten Kalibrierobjekten notwendig.
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