<Desc/Clms Page number 1>
MEETSYSTEEM GESCHIKT VOOR EEN VERVORMINGSANALYSE
VAN DRIEDIMENSIONALE WERKSTUKKEN. De huidige uitvinding heeft betrekking op een meetsysteem bijzonder geschikt voor een vervormingsanalyse van driedimensionale werkstukken, voorzien van een patroon, omvattend een camera gemonteerd op een coordinaten - meet - machine (CMM) met eigen computereenheid gekoppeld met een beeldverwerkingssysteem.
Het doel van de uitvinding is het opmeten van de verplaatsingen en de rekken in het oppervlak van een mechanisch werkstuk, nadat dit vervormd werd in een niet-verspanend mechanisch of hydraulisch proces, zoals dieptrekken, persen, smeden van staal en/of aluminium.
Om een vervormingsanalyse bij dieptrekken te kunnen uitvoeren, wordt op het te onderzoeken werkstuk, v66r de vervorming een patroon aangebracht, dat een regelmatige, goed gekende geometrische vorm en maat heeft.
Gebruikelijke patronen zijn hetzij een raster van cirkels, volledig vol of alleen bestaande uit een cirkelomtrek (Circle Grid Analysis = CGA) volledig uit elkaar of elkaar doorkruisend, hetzij een net van onderling loodrechte lijnen die een vierkant mazennet (geruit patroon) vormen (Square Grid Analysis = SGA).
Het raster wordt op bekende electrochemische, fotochemische of fotografische wijze overgedragen op het werkstuk.
<Desc/Clms Page number 2>
Het werkstuk, in het bijzonder een vlakke plaat wordt vervolgens tijdens het proces vervormd waarbij het raster mee vervormt. De vervormingen worden bepaald door het opmeten van het vervormde raster. Bij de Circle Grid Analysis wordt het cirkelraster getransformeerd in een net van ellipsen. De mate van de vervormingen worden afgelezen aan de hand van de lengte van kleine en grote as van elke ellips. De vervormingen worden vervolgens voorgesteld in een vervormingsdiagramma waarin de grootste vervormingen worden uitgebeeld t. o. v. de kleinste hoofdvervorming.
Bij de Square Grid Analysis daarentegen wordt de verplaatsing van de snijpunten van het raster van onderling loodrechte lijnen gemeten.
Het meten van de vervormingen aan de hand van bovengenoemde methodes is een omslachtige en tijdrovende aangelegenheid. Nochtans is de vervormingsanalyse, in het bijzonder de rekmeting belangrijk voor de beoordeling van de aanwendingswijze van het materiaal waaruit het werkstuk vervaardigd werd. De bepaling van de verplaatsingen is belangrijk voor de beoordeling van het vervormingsproces, waarmee het werkstuk bekomen wordt. Dit belang is tweevoudig. Enerzijds laat het toe rechtstreeks een oordeel te vellen over het proces op zieh. Daarnaast bestaat op dit ogenblik een toenemende noodzaak om de vervormingsprocessen numerisch te simuleren, om de langdurige en kostelijke try-outs te beperken. Een numerische simulatie is echter slechts een bruikbaar instrument als de ingevoerde gegevens (randvoorwaarden) met de werkelijkheid overeenstemmen.
In de actuele stand van de simulatie-techniek is er een uitgesproken behoefte aan een realistische verificatie van de toegepaste rekenmethodes en de aangewende gegevens. De vervormingsanalyse is ook bestemd om het samenspel tussen plaat, werktuig en smeermiddelen te optimaliseren. Zo kan de matrijzenbouwer de
<Desc/Clms Page number 3>
veiligheidsmarge van een bepaald punt op het diepgetrokken stuk t. o. v. de grensvervormingskromme nagaan. Deze techniek laat ook toe een idee te hebben van de vervormingsdistributie in een bepaalde zone, van de richting waarin het materiaal vloeit en van de totale vervorming in een bepaald punt. Zo kan worden nagegaan of het werktuigconcept, de platinevorm, de staalkwaliteit of het smeermiddel in vraag dient gesteld te worden.
Door dokument US-A-4969106 (J. H. VOGEL) is reeds een methode beschreven om de rekverdeling op een vervormd oppervlak te meten. De methode maakt gebruik van een CCD- camera, en een visiesysteem voor de bewerking van twee beelden bekomen door stereoscopische opname. Ze omvat de volgende stappen : - het aanbrengen van een klassiek patroon op een werkstuk dat nadien vervormd wordt ; - de opname van twee beelden van het vervormd oppervlak onder twee verschillende invalshoeken zodat een
EMI3.1
geometrische verhouding bestaat tussen de twee beelden ; - het digitalizeren van de rasterpunten van het vervormdraster voor elk beeld teneinde twee reeksen van twee- dimensionale coördinaten te bekomen van deze rasterpunten ;
- de behandeling van de afzonderlijke beelden hetzij manueel met cursoraanduiding van de snijpunten van de lijnen van het patroon, hetzij in een automatisch beeldverwerkingsprogramma, dat de relaties tussen de snijpunten en hun buren bepaalt ; - het verwerken bij een automatische behandeling van de beelden bestaat principieel uit twee opeenvolgende filteringen (average noise reduction en high pass convolution met een elementaire cel 7 x 7) - In geval van onderbroken lijnen, moet MANUEEL door de operator ingegrepen worden om met een cursor de lijnen
<Desc/Clms Page number 4>
te reconstrueren (patching). Men bekomt aldus twee sets van snijpunten, waarvan het gemeenschappelijk deel MANUEEL door de operator moet aangeduid worden.
- de twee sets van tweedimensionale coördinaten worden samengevoegd tot een set van driedimensionale coördinaten (Combining). Daarbij moet minimum één corresponderend punt in de twee sets MANUEEL door de operator aangeduid worden.
- de berekening van één reeks driedimensionale coördinaten van de rasterpunten als een functie van de geometrische verhouding tussen de twee beelden en de twee reeksen van tweedimensionale coordinaten van de in verband staande rasterpunten ; - de berekening van de rekverdeling over het oppervlak als een functie van de driedimensionale coordinaten van de rasterpunten.
Een eerste nadeel van deze bekende methode bestaat erin dat ze vaak manuele tussenkomst van de operator vergt gedurende de meetprocedure, doordat de beeldverwerkingsalgoritmen zeer rudimentair zijn, o. a. voor : - de bepaling van de gemeenschappelijke zone in de twee afzonderlijke beelden (boundary of regions) ; - de correspondentie tussen twee identieke punten op twee beelden, die overeenkomen met een referentiepunt, op het werkstuk en - het herstellen van de onderbroken lijnen, opdat het berekeningsprogramma zelfstandig zou kunnen werken.
Een tweede nadeel bestaat erin dat de nauwkeurigheid van het hierboven beschreven stereoscopisch systeem vermindert als de grootte van het werkstuk toeneemt.
Omdat de resolutie van een camera (meestal tot 512 pixels, soms 1024) beperkt is, kan de hoofdafmeting van het werkstuk, slechts in maximaal 512 of 1024 delen
<Desc/Clms Page number 5>
verdeeld worden. Wil men een aanvaardbare nauwkeurigheid halen, dan moeten de afmetingen van het werkstuk beperkt blijven.
Geen enkele inrichting of methode is voorzien om op een automatische manier het werkstuk op te splitsen in kleinere zones, waar wel nog aanvaardbare nauwkeurigheid haalbaar is.
Het geheel van deze nadelen zorgt ervoor dat de methode omschreven in US-A-496 9106 onbruikbaar is voor het systematisch onderzoek van grote werkstukken, d. w. z. deze die in de industrie werkelijk voorkomen.
Onderhavige uitvinding beoogt deze nadelen te verhelpen.
Ze betreft een meetsysteem bijzonder geschikt voor een vervormingsanalyse van driedimensionale werkstukken, voorzien van een patroon, omvattend een camera gemonteerd op een coördinaten- meet- machine (CMM) met eigen computereenheid gekoppeld met een beeldverwerkingssysteem.
Dit meetsysteem is gekenmerkt doordat de CCD- camera over tenminste vijf vrijheidsgraden beschikt en dat de computer voor alle meet-en rekenprocessen instaat, namelijk : - het voorafgaand opmeten van de globale vorm van het werkstuk door aftasting ; - het positioneren en orienteren van de camera ; - de communicatie met het beeldverwerkingssysteem voor de bepaling van het aantal beelden ; het doorsturen van het aantal beelden naar het beeldverwerkingssysteem, teneinde de parameters van het patroon te berekenen ; - de eigelijke berekening der parameters ; - de uitvoering van een aantal rekenalgoritmes met deze parameters met het oog op de conversie van de beeldresultaten naar driedimensionale wereldcoördinaten van snijpunten van het aaneensluitend patroon ;
- de berekening van het verplaatsingsveld en van de
<Desc/Clms Page number 6>
rekken en de grafische en/of numerieke voorstelling van de resultaten.
De methode biedt het voordeel dat ze beantwoordt aan de steeds strengere eisen gesteld aan het materiaal zelf en de bijhorende vervormingsprocessen, wegens economische en technische redenen. Ze laat nauwkeurige en betrouwbare analysemethodes toe. Ze wordt niet gestoord door de complexiteit van de werkstukken, waarbij grote hoeveelheden gegevens gegenereerd worden. De toegepaste analysemethodes leveren snel en automatisch praktisch bruikbare resultaten op met zo weinig mogelijk tussenkomst van de operator (ergonomische doelstelling).
Volgens een bijzonderheid van de uitvinding bevat het meetsysteem een meetkop die zowel een meettaster als een camera kan opnemen, die onderling automatisch uitwisselbaar zijn. Volgens een ontwikkeling van de uitvinding, stuurt aangepaste scanning hard- en software de meettaster bij het opmeten van de vorm van de complexe werkstukken. Aangepaste stuur hard- en software beweegt en positioneert de camera ten opzichte van het werkstuk zonder botsingen tussen camera en dit werkstuk, zowel in de posities waar de beelden worden genomen als tijdens de bewegingen tussen deze posities.
In een bijzondere uitvoeringsvorm is de coördinatenmeet-machine een driedimensionale meetbank van het portaaltype geschikt om in drie orthogonale richtingen te bewegen, een meetkop met twee rotatiemogelijkheden om respectievelijk een vertikale en horizontale as, een computereenheid voor de sturing van de meetbank door middel van een op zich zelf bekende SMART software (Surface Measurement Analysis and Reporting Technology) bestemd voor het aftasten van het vervormde werkstuk en van specifieke programmas voor de koppeling en het sturen van het bovengenoemde beeldverwerkingssysteem en
<Desc/Clms Page number 7>
van de berekening van de resultaten en de voorstelling ervan.
Het werkstukmateriaal is niet restrictief voor het gebruik van de uitvinding. Het kan dus metaal, kunststof, composiet of elk ander materiaal zijn en aangewend worden in massieve, plaat-of laagvorm. Het materiaal moet zich lenen tot het aanbrengen van een specifiek patroon op het oppervlak vóór de vormgevende bewerking, waarbij na de vormgeving het (eveneens vervormde) patroon herkenbaar moet blijven. De aard der herkenbaarheid is principieel vrij. Het actueel voorgestelde apparaat is gebaseerd op visuele herkenning gebruik makend van een patroon. Alle vormen van herkenning, zoals infrarood, magnetisch, ultra-soon, ultra-violet, etc. waarmee dezelfde doelstelling bereikt wordt volgens dezelfde werkwijze vallen eveneens onder de uitvinding.
De termen "visie" en "beeld" dekken dus de algemene begrippen "herkenning" en "resultaat van een herkenning".
Andere kenmerken en bijzonderheden van de uitvinding worden uiteengezet in de hierna volgende beschrijving van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding, die naar de hieraan toegevoegde, enkel als voorbeeld gegeven tekeningen verwijst waarin : - figuur 1 een perspectivisch zicht van een meetsysteem volgens de uitvinding is ; - figuur 2 een afbeelding op een grotere schaal van een meettaster tijdens het opmeten van een werkstuk is ; - figuur 3 een voorstelling van het gemeten oppervlak met behulp van SPLINE-technieken geeft ; - figuur 4 schematisch het scannen met een camera over een werkstuk toont ; - figuur 5 de voorstelling van een moeilijk beeld vóór verwerking is ; - figuur 6 een beeld toont na verwerking ;
<Desc/Clms Page number 8>
- figuur 7 een beeld toont met een scheur na verwerking is ;
- figuur 8 stelt een werkstuk voor ; - figuur 9 een diagramma toont met de verdeling van de hoofdrekken in richting en grootte ; - figuur 10 een diagramma toont met equivalente rekken.
In deze tekeningen duiden dezelfde aanwijzingstekens identieke of soortgelijke elementen aan.
Zoals afgebeeld in fig. 1 omvat het systeem volgens de uitvinding volgende onderdelen, die samen een geïntegreerd systeem vormen om een opeenvolging van de verschillende deeltaken uit te voeren : - een driedimensionale coordinaten meetmachine 1 (CCM) bv. van het type HA80 van LK Ltd < S (England) met tenminste vijf vrijheidsgraden met aangepaste taster
2 (van het type TP2 van Renishaw asz (England) voor het opmeten van de globale vorm van het werkstuk
3, bestaande bij voorbeeld uit een zware granieten tafel 4 als basiselement met daarop een portaal
5, dat zich in langsrichting (X) beweegt.
Op dit portaal 5 beweegt in dwarsrichting (Y) een unit die
EMI8.1
binnenin de vertikaal (Z- verplaatsbare pinole 6 bevat met aan het vrij uiteinde de meetkop 9 - computer (s) 7 voor sturing van de meetbank en verwerking van de verschillende gegevens in alle stappen van het meetproces ; - een camera 8 met aangepaste lenzen is automatisch uitwisselbaar met de taster 2 op de meetmachine ; - beeldverwerkingsysteem voor het behandelen van de beelden bekomen door de camera 8 ; - alle soft-en hardware o. a. MicroVAXO voor het sturen van de meettaster 2 en/of de camera 8 en de koppeling tussen beeldverwerkingssysteem en meetmachine 1 ; - alle soft- en hardware b. v.
MicroVAX @ voor de berekening van de verplaatsingen en rekken en de voorstelling ervan.
<Desc/Clms Page number 9>
Onderaan de pinole 6 (fig. 2) bevindt zich de meetkop 9 met daarin de meettaster 2. De meetkop 9 is van het type PH10M van Renishaw @. Deze biedt twee bijkomende rotatiemogelijkheden om respectievelijk een vertikale en horizontale as. Hiermee kunnen de tasters 2 onder verschillende hoeken geplaatst worden zodat praktisch elk punt van het te meten werkstuk bereikbaar wordt.
Voor speciale toepassingen waar de klassieke meettaster met robijnkogel het werkstuk (elastisch of blijvend) zou kunnen vervormen door de aanraking zelf tijdens de meting, is een contactloze laserprobe (bij voorbeeld van het type OP5 van Renishaw @) voorzien, die werkt volgens het triangulatieprincipe. Door het gebruik van deze probe, kan de aftastsnelheid verhoogd worden, wat vooral interessant is voor het afscannen van grote gekromde oppervlakken.
Alle bewegingen van de meetbank geschieden over uiterst precies afgewerkte banen en luchtlagers met behulp van servo-gestuurde electromotoren. De positie in elke bewegingsrichting wordt opgemeten met precisie digitale meetlinealen (Heidenhain 0 (Duitsland)).
Een automatisch wisselsysteem laat toe vanuit het meetprogamma te kiezen tussen de verschillende tasterconfiguraties.
Het apparaat omvat een monochrome CCD- camera 8 gericht op de te analyseren plaats op het werkstuk.
In een bijzondere uitvoering van het meetsysteem, worden duidelijk gedefinieerde modules toegepast die op een logische wijze met elkaar geïntegreerd zijn : 1. Voorbereiding der werkstukken (GRIDDING) (Fig. 4) Analoog als bij het in US-A-4969106 omschreven systeem wordt een patroon 10 op het werkstuk 3 aangebracht naar bekende wijze ver de vervorming. De keuze van het
<Desc/Clms Page number 10>
patroon met een vierkant mazennet is echter geenszins limitatief voor de aanwending van het apparaat.
2. Vormbepaling van het werkstuk.
Indien de vorm van het werkstuk bij voorbaat niet gekend is, wordt volgens een bijzonderheid van de uitvinding de vorm opgemeten op de coordinaten- meet- machine, met behulp van de aangepaste scanning-software voor het opmeten van complexe oppervlakken. Fig. 2 toont een meettaster 2 tijdens het opmeten (nl. de touch probe). Ook optical (laser) probes kunnen hiervoor gebruikt worden. Er is voorzien in de mogelijkheid voor de operator het werkstuk 3 onder te verdelen in verschillende gebieden (ZONING), indien de toegankelijkheid voor de meettaster 2 dit zou vereisen.
Deze meting levert de 3D-coördinaten van een groot aantal punten van het opgemeten oppervlak, maar niet de snijpunten van de lijnen van het patroon (want die zijn niet "voelbaar" voor de taster).
Het software pakket voor de verschillende meetopdrachten bestaat uit verschillende niveaus : - CMES (Continuous Measuring System) is een conventionele werkstukprogrammering-software, voor prismatische werkstukken. Dit omvat zowel de teach-in als de off-line programmering. Alle state-of-the-art voorzieningen zijn aanwezig, zoals vb. automatische uitlijning der werkstukken.
- SMART software (Surface Measurement Analysis and Reporting Technology). Dit is een specifieke software voor het aftasten van willekeurig gebogen oppervlakken, vb. zoals die o. a. in de automobielwereld gebruikelijk zijn (delen van carrosserie). Via specifieke interfacing formaten (o. a. VDA, IGES) ontstaat de mogelijkheid tot vergelijking met CAD bestanden.
- High Level Programming. Deze module laat toe eigen deelprogramma's te ontwikkelen die dan vanuit CMES
<Desc/Clms Page number 11>
oproepbaar zijn. Dit kan op basis van functies die in niveau 1 niet bereikbaar zijn, zoals uitgebreide communicatie met externe machines, en/of de interne computerstructuur van de MicroVAX 0.
3. Wiskundige beschrijving van het oppervlak.
(FORMCONSTRUCT) Doorheen de meetpunten, van het opgemeten oppervlak wordt een wiskundig gedefinieerd oppervlak gebracht met behulp van Spline-technieken (Fig. 3). Deze wiskundige technieken zijn beschreven in : een handbook van : Gerald E. Farin-Curves and Surfaces for Computer Aided Geometric Design, A Practical Guide, Academic Press, Inc., San Diego, California (1990).
In een automatische procedure wordt het werkstuk opgedeeld in driehoekige vlakjes, waarvan de afmetingen zo gekozen worden dat ze later door de camera 8 in één zicht kunnen opgenomen worden. Voor elk van deze driehoekjes wordt de richting, loodrecht aan het oppervlak berekend, alsook de toekomstige positie van de camera 8.
4. Beeldopnamen van het vervormde oppervlak. (CAMSCAN :
CAMera SCANning) De wiskundige beschrijving van het te analyseren oppervlak levert de gegevens voor het sturen van de 3Dmeetbank (richting en plaats) en het positioneren van de camera 8. Speciale procedures zijn uitgewerkt om de baan van de camera 8 te optimaliseren in de tijd en om botsingen met het werkstuk 3 te vermijden.
Fig. 4 toont schematisch het scannen met de camera 8 over een werkstuk 3. De camera 8 is in werkelijkheid veel kleiner : lengte t 150 mm, diameter z 30 mm.
De overgang van meettaster 2 (touch probe) naar camera
<Desc/Clms Page number 12>
8 kan automatisch gebeuren, wegens de speciale aangepaste constructie van de camera 8.
Op de camera 8 kunnen (manueel) meerdere verschillende lenzen gemonteerd worden, ofwel kan men gebruik maken van meerdere automatisch uitwisselbare camera's elk met hun vaste lens. Bovendien bestaat de mogelijkheid om zoomlenzen te gebruiken, die automatisch kunnen gestuurd worden.
Proeven werden reeds uitgevoerd met lenzen met zichtvelden van resp. 25,16 en 10 mm vierkant. De lenzen bezitten een grote dieptescherpte, zodat ook gekromde delen van het werkstuk 3 scherp in beeld kamen.
Wanneer de camera 8 in de voorafbepaalde gewenste positie gekomen is, worden de beelden doorgestuurd naar het beeldverwerkingssysteem. Het aantal beelden dat opgenomen wordt is afhankelijk van de grootte van het te onderzoeken werkstuk 3. Dit aantal is principieel onbeperkt bij on-line verwerking der beelden. Door gebruik te maken bijvoorbeeld van een optische schijfeenheid voor de beeldstockage is er in wezen practisch slechts een theoretische beperking. Een enkel beeld van 512*512 pixels met 8 grijswaarden vraagt 262 Kb. Een optische schijf van 900 MB kan aldus z 3400 beelden bevatten, zodat er in werkelijkheid zelfs bij off-line verwerking, hierin geen strenge beperking ligt.
5. Verwerking enkelvoudige beeiden (SIGPAD : Single
Image Grid PArameter Determination) Elk van de opgenomen beeiden wordt afzonderlijk in een beeldverwerkingsprogramma behandeld, om de kenmerken van de elementaire cellen te berekenen. In het geval van een vierkant mazennet, dienen de snijpunten van het lijnenpatroon gezocht te worden. In het geval van cirkelpatronen kunnen de centra van de ellipsen op dezelfde manier behandeld worden.
<Desc/Clms Page number 13>
Om alle snijpunten op een automatische manier, zonder tussenkomst van een operator terug te vinden werden zeer krachtige algoritmen opgesteld, die ook in staat zijn "moeilijke"beelden"van slechte kwaliteit"te verwerken. In het geval van staalplaat bvb. is het contrast uitermate slecht wegens de zeer grote en zeer grillige reflectie als gevolg van de ingewikkelde vorm van de werkstukken en hun ruwheid.
De kracht van de algoritmen ligt in de geschikte opeenvolging en combinatie van diverse procedures die alle gesteund zijn op de principes van de mathematische morfologie. Deze procedures werken op het volledige beeld, en dit zonder voorkennis van de eigenschappen die het beeld zelf bezit.
De verschillende procedures verzorgen achtereenvolgens - het nivelleren van de ongelijkmatige achtergrond veroorzaakt door de niet homogene belichting en reflectie ; - bepaling van de richtingen van de twee families van lijnen van het patroon ; - extractie van de twee families gridlijnen ; - elimineren van parasitaire lijnen, veroorzaakt door lokale contrastverschillen ; - bepaling van de snijpunten van de twee families gridlijnen en van de gridlijnen waartoe zij behoren.
5. 1 Nivelleren van de achtergrond.
Met behulp van de SMOOTH-functie (uit de mathematische morfologie) wordt de gemiddelde achtergrond van het beeld bepaald en afgetrokken van het originele beeld. Hiermee wordt een beeld bekomen met een gelijkmatige gemiddelde achtergrond. Dit beeld wordt binair gemaakt.
<Desc/Clms Page number 14>
5. 2 Bepaling van de richtingen van de twee families.
De twee richtingen van de gridlijnen worden bepaald door de twee grootste locale maxima van de covariantie, berekend voor verschillende richtingen in het beeld.
5. 3 Extractie van de twee families gridlijnen.
Een familie van gridlijnen wordt geëxtraheerd door het wegfilteren van de andere familie en van de ruis in de achtergrond, dit gebeurt met behulp van de OPENINGfunctie met een lineair sructureel element in de richting van de gridlijnen bepaald onder 5. 2. Gridlijnen die na deze bewerking onderbroken zijn, worden terug met elkaar verbonden met behulp van de CLOSING-functie met een groter lineair structureel element. De definitie en de werking van de OPENING-en CLOSING-functie worden beschreven in de literatuur omtrent de mathematische morfologie. Zie publicatie van : Jean Serra - Image Analysis and Mathematical Morphology, Volume 1, Academic Press, Inc., San Diego, California (1989).
De filtering onder 5. 1 en de bewerkingen onder 5. 3 zijn niet in staat de lokale contrastverschillen op te vangen. Als gevolg daarvan ontstaan sporadisch parasitaire korte lijnstukken. Sommige van deze lijnstukken verbinden gridlijnen van de andere familie en veroorzaken daardoor parasitaire mazen in het vervormde patroon 10. Andere veroorzaken vrije uitsteeksels, die maximaal één gridlijn van de andere familie snijden. Deze parasitaire lijnen worden geëlimineerd door de opeenvolgende toepassing van de ORfunctie op de beide beelden uit 5. 3 ; de SKELETON-functie op dit nieuwe beeld ; de PRUNE-functie die de vrije uitsteeksels verwijdert en de lineaire OPENING-functie in beide richtingen, na inversie van het beeld bekomen uit de pruning, die de parasitaire mazen elimineert.
<Desc/Clms Page number 15>
5. 5 Bepaling van de snijpunten van de twee families gridlijnen en de gridlijnen waartoe zij behoren.
De bepaling gebeurt op twee manieren. In het eerste creval worden de snijpunten bepaald door de logische doorsnede te nemen met behulp van de AND-functie van de twee families van lijnsegmenten in de twee richtingen, gevolgd door de SKELETON-functie die alle objecten in het resulterende beeld tot één pixel herleidt. De resolutie zal in dit geval nooit groter zijn dat een pixel. Een typisch outputbestand van SIGPAD, dat alle nodige informatie weergeeft, wordt hieronder afgedrukt.
De eerste vier lijnen bevatten algemene informatie. De eerste lijn bevat de naam tub001. im van het bestand dat het beeld bevat waarover het gaat. De tweede lijn vermeldt het beeldnummer van de gebruikte lens. De derde lijn bevat het beeldnummer.
Lijn vier tenslotte bevat de richtingscoëfficiënten van beide richtingen. Daarna komt de lijn "D 1 3-" die zegt hoeveel segmenten er zijn in de eerste richting, in dit geval drie. Voor elk van deze segmenten is er een lijn die zegt hoeveel punten behoren tot het segment ; bvb.
"S 1 2" die zegt dat segment 1 twee punten omvat en tenslotte komen de coördinaten van deze punten. Hetzelfde stramien wordt herhaald voor de tweede richting.
<Desc/Clms Page number 16>
Tabel l : Typisch outputbestand van SIGPAD d : tb001. img
2
001 055 0
EMI16.1
D 1 3 S 1 2
118 465
73 467
S 2 2
407 369
416 474
S 3 3
282 72 D 2 4
EMI16.2
S 1 2
118 465
73 467
S 2 2
416 474
310 477
S 3 2
407 369
304 376
S 4 1
282 72 Dit formaat impliceert dat de coördinaten van elk punt tweemaal voorkomen, wat toelaat de verbindingen tussen aangrenzende gridpunten te reconstrueren.
<Desc/Clms Page number 17>
In het tweede qeval worden de lijnsegmenten wiskundig beschreven met behulp van algemeen bekende regressietechnieken.
De snijpunten zijn dan de algebraïsche doorsnede van de lijnsegmenten in de twee richtingen. Op die manier werkt men met een subpixel resolutie en kan men bovendien een aantal niet gedecteerde punten met hoge nauwkeurigheid interpoleren. De voorstelling van de informatie is dezelfde als in de eerst methode maar de coördinaten zijn nu niet noodzakelijk meer gehele getallen.
Fig. 5 toont een voorbeeld van een "moeilijk" beeld, v66r verwerking. Het beeld toont een gedeelte van een werkstuk 3 in staalplaat. De verhoging in het midden is helder door reflectie, vooral in de linkerzijde draait het werkstuk 3 weg naar achter, waardoor de belichting zeer zwak wordt en het contrast tussen lijnen en achtergrond zeer gering is. Na verwerking worden alle snijpunten teruggevonden : Fig. 6.
Na verwerking bekomt men aldus voor elk beeld een stel (pixel) coördinaten van alle snijpunten in het betreffende beeldvlak.
Scheuren of delen met een uitgewist patroon storen de aangewende beeldverwerkingstechnieken niet.
Fig 7 toont als voorbeeld een beeld met een scheur na verwerking.
6. Conversie naar wereldcoördinaten en samenvoegen van alle beelden (LINKING) De resultaten van de afzonderlijke beelden dienen te worden samengevoegd.
Vooreerst worden omrekeningsfactoren toegepast om de pixelcoördinaten om te rekenen naar reële afmetingen (mm). De omrekeningsfactoren worden bekomen door strenge calibratieprocedures op een patroon 10 waarvan de afmetingen exact gekend zijn door opmeting met behulp
<Desc/Clms Page number 18>
van een meetmicroscoop. In de stuur-en rekenprocedures wordt telkens bijgehouden welke (vlakke) beeldresultaten bij elke camerastand behoort. Hierdoor is het mogelijk terug te rekenen naar absolute (wereld) coördinaten in de driedimensionale ruimte.
Speciale aandacht is besteed aan het precies aan elkaar verbinden ("breien") van de afzonderlijke beelden, zodat de onderlinge ligging (oost-west, noord-zuid) van alle snijpunten exact bepaald wordt. In geval van een scheur 11 zijn de toegepaste"linkings"technieken in staat toch de aaneensluiting van het patroon 10 terug te vinden, op voorwaarde uiteraard dat langs minstens één zijde van de scheur 11 nog een deel van het patroon 10 aanwezig is. In geval van een uitwissen van het patroon 10 over een gedeelte van het werkstuk (vb. door het vervormingsproces zelf) zal het eveneens mogelijk zijn de aansluiting van het patroon 10 terug te vinden.
De doelstelling van de LINKING module is de vervormde grid te reconstrueren met behulp van de informatie die bevat is in de afzonderlijke beelden. De parametrische beschrijving van de vorm van het opgemeten oppervlak (FORMSCAN) gebeurt met splines (NURBS). Er wordt verwezen naar vier coördinatenstelsels. De beeldcoördinaten (u, v) zijn de pixelcoördinaten van een punt in het beeld ; de oorsprong ligt in het centrum van het beeld. De wereldcoördinaten (x, y, z) zijn de coördinaten van een punt binnen het referentiestelsel van de CMM. De parametercoördinaten (s, t) zijn de coördinaten van een punt op het oppervlak, in de splineparameterruimte die dit oppervlak voorstelt. De gridcoördinaten (i, j) zijn de discrete coördinaten van een gridpunt op het meetraster.
De verschillende stappen nodig cm de LINKING module te bepalen bestaan uit : - het genereren van de linking informatie in elk beeld :
<Desc/Clms Page number 19>
- de bepaling van de parameter-en de wereldcoördinaten van de gridpunten door de projectie van de beeldcoördinaten van de gridpunten op het oppervlak ; - het identificeren van de "dubbels", dit zijn de punten die in twee of meer beelden voorkomen en dienen om de verschillende beelden aan elkaar te linken ; - eliminatie van de dubbels met behoud van alle informatie die zij bevatten ;
- het corrigeren van de linking informatie van de afzonderlijke geconnecteerde beelden voor het feit dat ze werden opgenomen vanuit verschillende camerastanden met name vanuit verschillende rotaties van de camera 8 ; - het zoeken binnen een groep geconnecteerde punten naar de gridlijnen waaruit de groep. is samengesteld ; - de bepaling van de gridcoördinaten van deze lijnen, dus ook van de punten die ze bevatten ; - het relateren van de gridcoördinaten van de onderscheiden geconnecteerde stukken van de vervormde grid met elkaar ; - het genereren ervan als output voor de
STRAINCALC module.
Deze problemen worden een voor een in het kort besproken. De berekeningscomplexiteit wordt weergegeven in functie van het aantal gridpunten np en het aantal beelden ni.
EMI19.1
6. Generatie van de linking informatie in een afzonderlijk beeld.
De SIGPAD module extraheert alle informatie omtrent de grid uit een beeld via mathematische morfologie filteringen. Zij geeft voor elk beeld de
<Desc/Clms Page number 20>
beeldcoördinaten (u, v) van de gridpunten in dat beeld.
Voor een vierkante grid geeft zij ook de twee richtingen van de vervormde gridlijnen. Om weer te geven hoe deze punten onderling met elkaar gelinkt zijn door deze lijnen nemen we de volgende conventie aan. Er zijn vier links in elk punt : de noord link (N-link) ligt volgens de meest verticaal gerichte gridlijnen in de zin van de stijgende v ; de oost link (E-link) ligt dan volgens de andere richting in de zin van de stijgende u ; de definitie van de zuid link (S-link) en de west link (Wlink) is dan zondermeer duidelijk. Het is heel belangrijk te beseffen dat er punten kunnen ontbreken waarbij de link tussen de aangrenzende punten niet ontbreekt en dat er ook links kunnen ontbreken tussen punten die wel gedetecteerd werden.
Er kunnen uiteraard ook delen van het raster gedurende het proces weggeveegd zijn en er kunnen ook parasitaire punten worden gedetecteerd door contrasteffecten en reflectie.
De SIGPAD module extraheert de lijnsegmenten in de twee richtingen van de vervormde grid na een aantal filteringen van het beeld. Wij zijn geïnteresseerd in de snijpunten van de lijnsegmenten in de twee richtingen.
Twee types van fouten die niet door de beeldfilteringen onderschept worden maar gemakkelijk achteraf kunnen gedetecteerd en geëlimineerd worden zijn : meervoudige snijpunten en snijpunten ten gevolge van parasitaire korte lijnsegmenten die slechts één segment in de andere richting snijden. Het voorbeeld onder 5. 5 vertoont meervoudige snijpunten tussen het lijnsegment"Sl"in de eerste richting en "SI" in de tweede richting.
<Desc/Clms Page number 21>
Meervoudige snijpunten zijn steeds onderling gelinkt in de beide richtingen. Snijpunten op korte parasitaire segmenten zijn na de LINKING van alle beelden slechts in één richting gelinkt en behoren dus niet tot het raster.
EMI21.1
De berekeningscomplexiteit gedeelte is evenredig met n. i 6. Projectie van de beeldcoördinaten van ditVoor het k-de beeld wordt de camerapositie bepaald door :
EMI21.2
fk is de positie van het tool center point (TCP) van de camera 8 d. i. het middelpunt van het beeld in het focale vlak van het lenzenstelsel van de camera 8 d. i. het punt waarnaar we kijken. pk is het point of optical action (POA) d. i. het projectiecentrum bij de beeldvorming en - is de focusafstand. euk, evk en ewk zijn de eenheidsvectoren van het camera coördinatenstelsel.
De coördinaten van een punt ÚI van beeld k zijn (u, v). Door calibratie kennen we de schaalfactoren in de u en de v richting en kunnen we de coördinaten berekenen van hetzelfde punt Û ; in het camera coördinatenstelsel. Zij
EMI21.3
zijn gelijk aan (jcu,jcv, van dat punt worden gegeven door de volgende transformatie :
X1-fk-Uieuk-Vievk Vermits op het oppervlak de projectie is van XI vanuit moeten we nog enkel deze projectie doorvoeren om de wereldcoördinaten van het gridpunt te bekomen.
Een parametervoorstelling met behulp van splines is niet omkeerbaar d. w. z. dat men vanuit de parameter
<Desc/Clms Page number 22>
coörainaten wel rechtstreeks de wereldcoördinaten kan berekenen maar niet cmgekeerd. De projectie is derhalve een iteratief proces. Het is niet nodig om hier dieper op in te gaan omdat dergelijke processen voldoende geschetst worden in de bestaande literatuur. De parametercoördinaten van de gridpunten zijn een bijproduct van dit proces.
De jerekeningscomplexiteitvandit gedeelte is evenredig met n ; J.
6. 3. Identificatie van de dubbels.
Om de dubbels te vinden transformeren we de verzameling van alle beeldgridpunten die in de beelden voorkomen in een set van equivalentie klassen met behulp van een equivalentie relatie. De hoge nauwkeurigheid van de CMM laat gemakkelijk toe een dergelijke relatie te definiëren. De voor de hand liggende definitie is dat alle beeldgridpunten die binnen een afstand t CMM van elkaar liggen, exemplaren zijn van hetzelfde gridpunt. CMM is een afstand die afhangt van de nauwkeurigheid van de CMM. Om de expliciete berekening van Euclidische afstanden te vermijden gebruiken we het lichtjes afwijkende criterium :
EMI22.1
'---c =- l Het testen van alle punten twee aan twee met behulp van ! y.-dit criterium zou de berekeningscomplexiteit kwadatrisch afhankelijk maken van het aantal punten.
Om dit te vermijden sorteren we alle beeldgridpunten volgens de x coördinaat en indexeren ze daarna rekening houdend met de eerste ongelijkheid van het criterium d. w. z. zolang de x coördinaten van opeenvolgende punten in de gesorteerde lijst voldoen aan een eerste ongelijkheid
<Desc/Clms Page number 23>
krijgen ze eenzelfde gehele index. Het volstaat hiervoor de lijst lineair fie doorlopen. Nadat we soortgelijke acties hebben uitgevoerd voor de y en de z coördinaat heeft elk punt drie indices gekregen. Alle punten met drie dezelfde indices zijn exemplaren van hetzelfde gridpunt.
Door een geschikt met elkaar verbinden van de verschillende sorteringen volstaat hiervoor een eenmalig lineair doorlopen van de gesorteerde eindlijst. Daarbij wordt de lijst omgevormd tot een lineaire lijst met één exemplaar van elk gridpunt en daaraan eventueel sublijstjes van de andere exemplaren. De ganse procedure is in essentie een variatie op het sorteren op meerdere sleutels wat uitvoerig terug te vinden is in de literatuur.
De berekeningscomplexiteit van dit gedeelte wordt bepaald door het sorteren en is dan ook evenredig met np. log Up.
6. 4 Eliminatie van de dubbels.
De doelstelling is alle informatie die bevat is in een lijstje van dubbels terug te brengen naar dat hoofdexemplaar dat bevat is in de lijst van de gridpunten.
Voor de coördinaten gebeurt dit via een gewogen gemiddelde dat afhankelijk is van de afstand van het gridpunt tot het focale vlak en van de helling tussen de projectiestraal en de normale op het oppervlak in het geprojecteerde gridpunt. De gemiddelde coördinaten worden gestockeerd in het hoofdexemplaar.
Voor de links gebeurt dit door alle links te laten verwijzen naar het hoofdexemplaar van de klasse van dubbels waartoe de link behoort. Vermits het aantal
<Desc/Clms Page number 24>
links gelijk blijft, behouden we de datastructuur van de lineaire lijst van de hoofdexemplaren met daaraan verbonden de lijstjes van de dubbels, waarbij enkel nog de link informatie relevant is.
De berekeningscomplexiteit van dit gedeelte is evenredig met n p.
6. 5 Correctie voor de rotaties.
De verschillende beelden werden genomen vanuit verschillende hoektanden van de meetkop van de CMM. Als gevolg daarvan komt de noordrichting van de verschillende beelden niet noodzakelijk overeen met dezelfde richting in de vervormde en ook de onvervormde grid. Men kan pas de linking informatie van de verschillende beelden gebruiken om de grid te reconstrueren wanneer de linkrichtingen van deze beelden compatibel zijn.
Om dit doel te bereiken nemen we één beeld als referentie en duiden aan dat dit beeld verwerkt is. Voor alle beelden die dubbels gemeen hebben met dit beeld onderzoeken we of ze ook een link gemeen hebben vanuit die dubbel. Indien dat zo is hebben de twee beelden dus twee dubbels gemeen en ook de link tussen die dubbels maar de richting van de links hoeft niet de zelfde te zijn. Indien dit het geval is zullen we het tweede beeld over een, twee of drie kwadranten moeten roteren d. w. z. dat de links onderling van plaats verwisseld worden alsof het een rotatie was. Een rotatie over een kwadrant bvb. betekent : ni - ei ei si si - wu wl - ni
<Desc/Clms Page number 25>
Voor de andere rot. ar. ies zijn de verwisselingen analoog.
Eventueel kunnen met het eerste beeld meerdere beelden geroteerd worden. Alle geroteerde beelden krijgen een aanduiding dat ze verwerkt zijn en kunnen op hun beurt als referentie dienen. Het proces stopt wanneer alle referentiebeelden opgebruikt zijn. Dit betekent niet dat alle beelden dan compatibel geworden zijn. De mogelijkheid bestaat dat er deelverzamelingen van beelden bestaan die nergens overlappen. In dat geval herbegint het hele proces met een nog niet verwerkt beeld. Dit soort problemen is vrij algemeen bij problemen i. v. m. connectiviteit. Voor meer details verwijzen we naar de literatuur over topologie en grafentheorie.
Wanneer een beeld slechts dubbels gemeen heeft met een referentiebeeld zonder een bijhorend link kan het niet geroteerd worden. In dat geval moeten deze dubbels ontdubbeld worden om fouten verderop te vermijden omdat de punten van beide beelden dan wel geconnecteerd kunnen zijn terwijl de richtingen niet compatibel kunnen zijn.
EMI25.1
De berekeningscomplexiteit met n. p 6. van de geconnecteerde stukken. Om alle punten van een geconnecteerd stuk van de grid te bepalen nemen we een referentiepunt en duiden aan dat het verwerkt is. We bepalen nu alle punten die met het referentiepunt geconnecteerd zijn en nog niet verwerkt werden. Voor al deze punten duiden we aan dat ze verwerkt werden en we gebruiken ze cp hun beurt als referentiepunten. Het proces stopt wanneer alle referentiepunten opgebruikt zijn.
Vccr meer details verwijzen we hier opnieuw naar de literatuur over
<Desc/Clms Page number 26>
topologie en grafentheorie.
Om een volgend geconnecteerd stuk van de grid te bepalen nemen we een nog niet verwerkt punt en herbeginnen het hele proces. Alle geconnecteerde stukken zijn bepaald wanneer alle punten verwerkt zijn.
De berekeningscomplexiteit van dit gedeelte is evenredig
EMI26.1
met n.
P 6. Bepaling van de gridlijnen binnen een geconnecteerd stuk.
Om binnen een geconnecteerd stuk de lijnsegmenten van de gridlijnen in de twee richtingen te bepalen, werkt men op dezelfde manier als hierboven beschreven maar maakt men enkel gebruik van de noord-zuid of de oost-west links. Elk van de lijnsegmenten wordt in een lijst van lijnsegmenten opgenomen. Op het einde van de verwerking heeft men twee lijsten ook familie genoemd met lijnsegmenten : een met noord-zuid (NS) en één met oostwest (EW) lijnsegmenten.
De berekeningscomplexiteit van dit gedeelte is evenredig
EMI26.2
met l1p.
6. 8 Bepaling van de gridcoördinaten binnen een geconnecteerd stuk.
Het is zelden mogelijk om, enkel steunende op de linking informatie, de gridcoördinaten (i, j) van een vierhcekige grid te reconstrueren, wanneer niet alle punten en links aanwezig zijn. De werkwijze volgens de uitvinding voorziet dat ook informatie gehaald wordt uit afstanden tussen de punten en lijnen. Vermits het oppervlak totaal willekeurig kan zijn in de driedimensionale ruimte heeft het geen zin cm Euclidische afstanden in deze ruimte te
<Desc/Clms Page number 27>
gebruiken. Wat wel zin heeft zijn lijnintegralen over het oppervlak. Deze zijn echter zeer bewerkelijk. De enige ruimte die in aanmerking komt is de tweedimensionale parameter ruimte (s, t) van de spline beschrijving.
De gridcoördinaten van de punten volgen onmiddellijk uit de gridcoördinaten van de lijnsegmenten waartoe ze behoren. De bepaling van de gridcoördinaat van de lijnsegmenten uit beide families van lijnsegmenten gebeurt op analoge wijze. Het volstaat dus de methode voor één familie te beschrijven. Dit wordt voor de NSfamilie gedaan.
In essentie moet men van de geconnecteerde grid van punten overgaan naar een geconnecteerde grid van lijnsegmenten met behoud van alle nuttige informatie.
Men moet dus EW-links bepalen voor de NS-lijnsegmenten.
Om redenen van analogie beperkt men zich tot de E-links.
Vermits niet alle punten van een NS lijnsegment noodzakelijk naar hetzelfde NS lijnsegment verwijzen in de oost richting moet men uit alle verwijzingen van de punten alle verwijzingen tussen de lijnsegmenten halen.
Om de NS lijnsegmenten te benoemen, neemt men een referentielijnsegment, benoemt het en duidt aan dat het verwerkt is. Alle lijnsegmenten waaraan het referentielijnsegment als dichtste verwijst of die als dichtste terugwijzen naar het referentielijnsegment kunnen benoemd worden. In het oosten is de gridcoördinaat een hoger ; in het westen is hij één lager. Voor al deze lijnsegmenten duidt men aan dat ze verwerkt zijn en men gebruikt ze op hun beurt als referentielijnsegment. Het proces stopt wanneer alle lijnsegmenten benoemd zijn.
<Desc/Clms Page number 28>
Ook nu kunnen er nog fouten optreden door ontbrekende lijnsegmenten of parasitaire lijnsegmenten. Deze fouten kunnen geëlimineerd worden door te eisen dat alle lijnsegmenten in het oosten verwijzen naar een lijnsegment met een hogere gridcoördinaat en eventuele afwijkingen te herbenoemen.
Vermits dit aanleiding kan geven tot nieuwe afwijkingen kan dit slechts efficiënt gebeuren wanneer men de lijnsegmenten eerst sorteert volgens de gridcoördinaat. Men heeft nu de NS lijnsegmenten topologisch geordend in een lineaire lijst. Hetzelfde wordt nu gedaan voor de EW lijnsegmenten. De gridcoördinaten zijn gelijk aan de gridcoördinaten van de lijnsegmenten waartoe zij behoren.
De benoeming zal in de meeste gevallen nog steeds dubbelzinnig zijn. Om deze dubbelzinnigheid op te lossen moet men afstanden in rekening brengen. Wanneer twee punten dezelfde gridcoördinaten hebben, gaat men na hoeveel lijnsegmenten door de verbindingslijn tussen die punten gesneden worden zowel in de NS richting als de EW richting en verhogen de gridcoördinaat van het meest noordelijk gelegen en het meest oostelijk gelegen lijnsegment met de respectievelijke aantallen doorsnijdingen plus een. Men doet dit totdat geen twee punten nog gelijke (i, j) coördinaten hebben. Om punten met gelijke (i, j) coördinaten te detecteren sorteert men de punten eerst op de samengestelde sleutel i, j en houdt ze gesorteerd door de punten waarvan de coördinaten aangepast worden verderop in de lijst in te schuiven.
Het resultaat op dit punt is dat de grid correct benoemd is als graf d. w. z. lijnsegmenten in de buurt van ontbrekende lijnsegmenten kunnen het nummer van een ontbrekend lijnsegment gekregen hebben en parasitaire lijnsegmenten nemen een nummer in. De continuïteit van de vervorming laat toe deze fouten te corrigeren door een laatste herbenoeming die rekening houdt met
<Desc/Clms Page number 29>
afstanden in de driedimensionale ruimte.
De gridcoördinaten zijn gelijk aan de gridcoördinaten van de lijnsegmenten waartoe zij behoren. De berekeningscomplexiteit van dit gedeelte is evenredig met n ?. logz n ?. Men gaat ervan uit dat het aantal lijnsegmenten evenredig is met 6. 9 Relateren van de gridcoördinaten van niet geconnecteerde stukken.
De gridcoördinaten van de verschillende geconnecteerde stukken zijn bepaald op een translatie in de (i, j) ruimte na. Voor de berekening van de vervorming zijn deze translaties onbelangrijk. Om een overzicht te hebben van het vloeien van het materiaal zijn zij echter noodzakelijk. Ze worden bepaald door de verschillende stukken in de parameter ruimte (s, t) in elkaar te passen als een puzzel.
6. 10 Generatie van de output.
De output voor de STRAINCALC module bestaat voor elk gridpunt uit : - een sequentieel nummer van het gridpunt ; - de gridcoördinaten van het punt ; - de wereldcoördinaten van het punt ; - de sequentiële nummers van de gelinkte punten in de vier richtlijnen.
Na uitvoering van deze module zijn alle snijpunten van het vervormde mazennet aldus bekend.
7. Berekening verplaatsingsveld en rekken (STRAINCALCulation) De berekening van de verplaatsingen is eenvoudig, op
<Desc/Clms Page number 30>
basis van de coördinaten van alle snijpunten van het vervormd patroon 10. In de onderstelling dat de originele mazennetcoördinaten op het vervormde werkstuk met x, y, z aangeduid zijn, en de coördinaten van het mazennet na vervorming met : x', y', z' dan zijn de
EMI30.1
verplaatsingen d, verplaatsingen voor alle maaspunten te berekenen als volgt d = x dy = y'- dz Het opmeten van verplaatsingen is één van de originele mogelijkheden van het systeem.
Voor de berekening van de rekken wordt gebruik gemaakt van de bekende methodes van SHEDIN & MELANDER alsook SOWERBY and AL.
Shedin E. & Melander A., The evaluation of Large Strains from Industrial Sheet Metal Stampings with a square
EMI30.2
grid. J. Applied metalworking, vol. no. 2, Jan. 1986. Sowerby R., Duncan J. & Chu E., The Modelling of Sheet
4,Metal Stamping, International Journal of Mechanical Science, Vol. 28,1986, pp 415-430.
Deze worden principeel bepaald uitgaande van de set wereldcoördinaten bekomen in fase 6. Voor de voorgestelde uitvinding werden deze werkwijzen geïmplementeerd op de computers, die deel uitmaken van het systeem.
8. Voorstelling der resultaten (PRESRES/PRESentation of RESults) Voor de voorstelling van de resultaten worden klassieke methodes aangewend, zoals die nu beschikbaar zijn in de software-paketten, zoals CAD-software of deze, die de preprocessing verzorgen voor FEM. (vb. I-Deas)
<Desc/Clms Page number 31>
Als demonstratie van het systeem werd een analyse uitgevoerd van een gedeelte van het werkstuk voorgesteld in Fig. 8 Fig. 9 toont de resultaten van de rekmeting met de voorstelling van de hoofdrek in richting en grootte. Andere voorstellingswijzen van principieel dezelfde informatie zijn steeds mogelijk, zoals vb."iso-strain- lijnen" voor de equivalente rek. (Fig. 10) Het voorgestelde systeem is origineel in zijn opvattingen samenbouw door de LOGISCHE en MODULAIRE werkwijze.
Het is in staat rekken en ook verplaatsingsvelden op te meten door het linken van alle opgenomen beelden. Dit laatste is een aanzienlijke stap vooruit in de wetenschappelijke studie van de vervormingsprocessen.
Het is ook origineel in de mate dat het voor het eerst de mogelijkheid schept op industriële EN wetenschappelijke wijze grotere werkstukken OP VOLLE SCHAAL systematisch te onderzoeken, vermits er geen beperking is op het aantal beelden.
Het is het eerste systeem dat ook in staat is werkstukken met scheuren te behandelen op dezelfde automatische manier als ongescheurde werkstukken wegens de toegepaste beeldverwerkingsalgoritme.
Het systeem is ook in staat werkstukken met uitgewiste zones automatisch te behandelen op dezelfde automatische manier als de normale werkstukken, wegens de linkingtechniek.
De nauwkeurigheid van de meetresultaten van het systeem hangt niet af van de nauwkeurigheid van het patroon dat op het werkstuk aangebracht wordt, vermits men deze "onnauwkeurige" patronen kan opmeten met dezelfde methode v66r het vormen van het werkstuk.
Het systeem is superieur door de nauwkeurigheid voor rekmeting. In tegenstelling met het stereoscopisch systeem omschreven in dokument US-A-4969106 is de
<Desc/Clms Page number 32>
beeldgrootte hier klein. Voor beeldgrootte 16mm, bij voorbeeld is de pixelresolutie i 30um. Voor een celgrootte van het patroon van vb. 5 mm betekent dit een resolutie in rek van 0, 6%.
Indien nog fijnere resoluties nodig zijn kan men een lens met sterkere vergroting aanwenden.
Men is nochtans beperkt in de nauwkeurigheid waarmee men praktisch een patroon kan aanbrengen.
Zelfs hieraan kan verholpen worden door opmeten van het "onnauwkeurig" patroon voor de vervorming van de plaat met hetzelfde apparaat.
De automatiseringsgraad van het systeem is groot. De interventie van de operator is beperkt tot het plaatsen van het werkstuk op de 3D-meetbank, en het afbakenen van de te onderzoeken gebieden, bij het opmeten van de globale vorm. Beide handelingen gebeuren in het begin van het onderzoek, de operator is nadien vrij totdat de resultaten op het scherm of de plotter komen.
De toegepaste beeldverwerkingsalgoritmen zijn zeer krachtig, en vergen geen manuele tussenkomst.