ARAMIS Multi-Sensor-DIC-Systeme

Welche Vorteile bieten Multi-Sensor-DIC-Systeme?

Generell besteht eine der Herausforderungen für die Prüfingenieure bei mechanischen Belastungstests wie Druckversuchen, Zugversuchen und Biegesteifigkeitsversuchen darin, im Voraus zu wissen, wo sich z. B. Risse bilden und wie sie sich entwickeln oder wo die höchsten Verformungen entstehen. Bei herkömmlichen Messwerkzeugen wie Dehnungsmessstreifen (DMS) und Wegaufnehmern (LVDT) müssen die Ingenieure vorab entscheiden, welchen Bereich des Probekörpers sie im Versuch beobachten wollen und an welchen Stellen Sie die punktuell messenden Sensoren anbringen. Das erfordert viel Erfahrung und selbst mit Hilfe von unterstützenden Simulationsergebnissen kann es passieren, dass die Sensoren an den falschen Stellen angebracht sind und so die wichtigsten Verformungsbereiche nicht messtechnisch erfasst werden. Das ARAMIS System mit seinem vollflächigen berührungslosen Messprinzip auf Basis der digitalen Bildkorrelation bietet hier den großen Vorteil, dass die Prüfingenieure nicht im Voraus wissen müssen wo Risse entstehen oder die höchsten Verformungen auftreten. Mit ARAMIS können große Flächen eines Prüfobjekts messtechnisch erfasst und ausgewertet werden.

Das Multisensorkonzept, das mehrere ARAMIS Sensoren miteinander kombiniert, um parallele Messungen aus verschiedenen Perspektiven mit unterschiedlichen Messbereichen aufzuzeichnen, erweitert die Möglichkeit 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. Unter anderem werden Multi-Sensor-DIC-Sensoren eingesetzt für:

• Die Erfassung von Fahrdynamik-Parametern und Radstellungsgrößen von Testfahrzeugen auf dem Gesamtfahrzeug-Prüfstand (4-Poster Test Rig)
• Die Analyse des Beulverhaltens von dünnwandigen, zylindrischen Komponenten und Strukturen in der Luft- und Raumfahrtindustrie
• Die exakte Untersuchung der Dickenabnahme von Zugversuchs-Proben durch die Messung der Vorder- und der Rückseite der Proben
• Die Rissanalyse an Baustoffproben

Das IAB Weimar setzt zum Beispiel einen ARAMIS Multisensor für seine Materialprüfungen ein. Bei Zugversuchen an Probekörpern werden beispielsweise die ARAMIS Sensoren jeweils vor und hinter den Proben platziert, um die Verformungen von zwei Seiten aufzuzeichnen. Man muss also nicht mehr vor der Prüfung wissen, wo Risse auftreten könnten. Außerdem erfasst ein gemeinsames Koordinatensystem die Messdaten und wertet sie aus. Auch die Messergebnisse verschiedener Systeme können gleichzeitig mittels GOM Software dargestellt werden, was Analysen und Vergleiche stark vereinfacht. Zudem ermöglicht die Rissspitzenerkennung die Rückverfolgung und Auswertung der Verlaufskurve von Risspunkten. Weitere Größen wie Risslänge, Öffnungen und Modi in 3D können ebenfalls abgeleitet werden.

Was ist ARAMIS?

GOM ARAMIS ist ein optisches Messsystem zur berührungslosen Erfassung von Dehnungen, Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Rotationen und Winkeln. ARAMIS kombiniert die Technologie der Punktverfolgung und den Ansatz der digitalen Bildkorrelation zur Erfassung von 3D-Koordinaten und daraus abgeleiteten Größen über eine Zeitspanne. 

ARAMIS kann auf zwei Arten zur Messung von Dehnungen und Verschiebungen eingesetzt werden. Mit schon einer Kamera für die Messung bietet ARAMIS 2D-DIC- und Punktverfolgungsfunktionen. Das heißt, es können flache Proben oder Objekte gemessen und Translationen in X- und Y-Richtung sowie planare Dehnungen bestimmt werden. 

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 beliebiger Form gemessen und Translationen und Rotationen im 3D-Raum erfasst werden. Wichtig für erfolgreiche Messungen mit dem optischen 3D-Sensor sind ein stabiler Aufbau der beiden Kameras (idealerweise in einer Sensorbaugruppe, wie sie ARAMIS anbietet) sowie eine Kalibrierung des Stereokamerasensors mit geeigneten Kalibrierobjekten.

Welche ARAMIS Sensoren eignen sich für Multi-Sensor Aufbauten?

Es gibt die Möglichkeit zwei ARAMIS Sensoren des gleichen Typs an einem PC mit zwei integrierten GOM Testing Controllern zu betreiben. Diese Aussage gilt für die ARAMIS Sensoren der aktuellen Generation (ARAMIS SRX, ARAMIS 12M, ARAMIS 2.3M). In diesem Fall wird auch nur eine Softwarelizenz benötigt. Die Synchronisation der Messungen der beiden Sensoren erfolgt über die GOM Testing Controller.

Des Weiteren gibt es noch die Möglichkeit ARAMIS Sensoren unterschiedlichen Typs für eine gemeinsame Messung zu verwenden. In diesem Fall werden allerdings zwei Messrechner benötigt. Die Synchronisation der beiden Messsysteme geschieht auch in diesem Fall über die beiden GOM Testing Controller.