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Abstract

Darstellungseinrichtung (1) zur Sichtbarmachung von Unregelmäßigkeiten (2) in Faserverbundwerkstoffen, aufweisend mindestens ein Bauteil (3), mindestens eine Messeinrichtung (4), mindestens eine Recheneinheit (5), mindestens eine Ausgabeeinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ausgabeeinrichtung eine Überlagerung eines Bildes des Bauteils (3) mit Daten der Recheneinheit (5) wiedergebbar ist.Representation device (1) for visualizing irregularities (2) in fiber composite materials, comprising at least one component (3), at least one measuring device (4), at least one arithmetic unit (5), at least one output device (6), characterized in that by the output device a superposition of an image of the component (3) with data of the arithmetic unit (5) is reproducible.

Description

Zur Untersuchung von Bauteilen werden bildgebende, zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt. So werden z. B. sicherheitsrelevante Bauteile in der Luftfahrt regelmäßig oder nach besonderen Ereignissen mit Ultraschallverfahren untersucht. Die Prüfdaten werden, gerade bei der Untersuchung größerer Bereiche, oft nach genormten Methoden rechnergestützt, graphisch aufbereitet und über einen Monitor zur Anzeige gebracht. Eine direkte Zuordnung der Prüfergebnisse auf die Struktur des Untersuchungsobjektes ist in vielen Fällen jedoch sehr schwierig. Dies ist zum einen dadurch zu begründen, dass die üblich verwendeten Darstellungsverfahren ein hohes Abstraktionsvermögen verlangen und die Interpretation der Ergebnisse erschweren. Darüber hinaus sind die konventionellen Darstellungseinrichtungen nicht in der Lage, einen räumlichen Bezug zwischen den Prüfergebnissen und der geprüften Struktur zu vermitteln. Insbesondere bei gekrümmten Strukturen und Schäden, die im Verborgenen liegen und keine äußerlich sichtbaren Merkmale aufweisen, sind die Interpretation von Schäden und die Unterscheidung zwischen tatsächlichen Schäden und strukturell bedingten Anomalien daher sehr anspruchsvoll.For the inspection of components imaging, non-destructive testing methods are used. So z. B. safety-related components in aviation regularly or after special events with ultrasound investigated. The test data are, especially in the investigation of larger areas, often computer-aided by standardized methods, graphically processed and displayed on a monitor. However, a direct assignment of the test results to the structure of the examination object is very difficult in many cases. This is due, on the one hand, to the fact that the commonly used presentation methods require a high degree of abstraction and make the interpretation of the results more difficult. In addition, the conventional display devices are unable to provide a spatial relationship between the test results and the tested structure. Especially in the case of curved structures and damages, which lie hidden and have no externally visible features, the interpretation of damage and the distinction between actual damage and structural anomalies are therefore very demanding.

Vorbekannte Lösungen sind beispielsweise in US 20150062123 beschrieben. Hierbei wird ein Bauteil einer Struktur mit zusätzlichen Informationen in einer Umgebung der Erweiterten Realität überlagert. Die zusätzlichen Informationen können beispielsweise Fehlerstellen sein und lassen sich durch Eingaben eines Benutzers bearbeiten.Previously known solutions are for example in US 20150062123 described. Here, a component of a structure is overlaid with additional information in an augmented reality environment. The additional information can be, for example, error locations and can be edited by input from a user.

Mit Nachteil des Stands der Technik ist, dass diese Darstellung den Ort des Schadens auf einem Bauteil darstellen kann, nicht jedoch einen Bezug des Schadens zur Struktur herstellen kann. Eine Bewertung des Einflusses des Schadens kann ohne die exakte Lage, Größe und Form des Schadensbildes nur bedingt erfolgen.A disadvantage of the prior art is that this representation can represent the location of the damage on a component, but can not make a reference of the damage to the structure. An assessment of the impact of the damage can be limited only without the exact location, size and shape of the damage.

Aufgabe der Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteil zu vermeiden.The object of the invention is to avoid the aforementioned disadvantage.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des 1. Anspruchs gelöst.This object is solved by the features of the characterizing part of the first claim.

Darstellungseinrichtung zur Sichtbarmachung von Unregelmäßigkeiten in Faserverbundwerkstoffen, aufweisend mindestens ein Bauteil, in welchem sich Unregelmäßigkeiten durch Fehler in der Produktion oder Schäden durch äußere Einflüsse befinden. Diese Unregelmäßigkeiten werden durch mindestens eine Messeinrichtung erfasst. Zusätzlich können optische oder strukturelle Marker, welche vor der Messung in das Bauteil eingebracht wurden, zur Referenzierung zwischen den Messergebnissen und dem Bauteil dienen. Die Messergebnisse der Messeinrichtung werden an mindestens eine Recheneinheit übermittelt, welche die Informationen aufarbeitet. Durch die mindestens eine Ausgabeeinrichtung kann das Bild anschließend wiedergegeben werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ausgabeeinrichtung eine Überlagerung eines Bildes des Bauteils mit Daten der Recheneinheit wiedergebbar ist. Dies hat zur Folge, dass ein räumlicher Bezug des Schadens zum Bauteil auch ohne große Vorstellungskraft möglich ist. Hierdurch können Interpretationsfehler vermieden und die Interpretationsgeschwindigkeit gesteigert werden.Display device for visualizing irregularities in fiber composite materials, comprising at least one component in which irregularities are due to errors in production or damage due to external influences. These irregularities are detected by at least one measuring device. In addition, optical or structural markers, which were introduced into the component before the measurement, serve for referencing between the measurement results and the component. The measurement results of the measuring device are transmitted to at least one arithmetic unit, which processes the information. The image can then be reproduced by the at least one output device. The invention is characterized in that a superimposition of an image of the component with data of the arithmetic unit can be reproduced by the output device. This has the consequence that a spatial reference of damage to the component is possible even without great imagination. This avoids interpretation errors and increases the speed of interpretation.

Die Messeinrichtung ist vorzugsweise ein zerstörungsfreies Prüfsystem wie beispielsweise Ultraschall, Wirbelstrom, Röntgengerät, Thermographiesystem etc. Auch Kombinationen von Prüfsystemen sind möglich. Diese Arten der Prüfsysteme sind weit verbreitet und liefern ein zuverlässiges Messergebnis. Je nach Prüfsystem kann so ein dreidimensionales Bild des Schadens entwickelt werden. Selbstverständlich sind weitere Prüfsysteme mit identischen Merkmalen auch möglich.The measuring device is preferably a nondestructive testing system such as ultrasound, eddy current, X-ray machine, thermography system, etc. Combinations of test systems are possible. These types of test systems are widely used and provide a reliable measurement result. Depending on the test system, a three-dimensional picture of the damage can be developed. Of course, other test systems with identical features are also possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nutzt die Ausgabeeinrichtung eine Umgebung der Erweiterten Realität. Unter der Erweiterten Realität versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung durch weitere Informationen in Form von Symbolen, Texten oder Grafiken.In an advantageous embodiment of the invention, the output device uses an environment of augmented reality. Augmented reality is the computer-aided extension of the perception of reality through further information in the form of symbols, texts or graphics.

Nach Anspruch 4 besteht in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Ausgabe der Ausgabeeinrichtung in der Erweiterten Realität aus der Überlagerung eines realen Bildes des Bauteils mit Daten der Recheneinheit. Als reales Bild des Bauteils ist hierbei dessen echtes, nicht digitalisiertes Bild anzusehen. Die Zusammenführung des realen Bildes mit Daten der Recheneinheit kann beispielsweise durch einen halbdurchlässigen Spiegel erfolgen.According to claim 4, in a further advantageous embodiment of the invention, the output of the output device in the augmented reality from the superposition of a real image of the component with data of the arithmetic unit. The real image of the component is its true, non-digitized image. The merging of the real image with data of the arithmetic unit can be done for example by a semitransparent mirror.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Ausgabe der Ausgabeeinrichtung in der erweiterten Realität aus der Überlagerung eines durch eine Kamera digitalisierten Bilds des Bauteils mit Daten der Recheneinheit. Die Darstellung kann auf handelsüblichen Geräten wie einem Tablet, einer Brille für die Ausgabe von Augmented-Reality Inhalten oder einem Smartphone erfolgen. Diese Geräte besitzen bereits eine eingebaute Kamera, mit welcher die Überlagerung des Bildes des Bauteils mit den Daten der Recheneinheit dynamisch in Echtzeit dem aktuellen Betrachtungswinkel angepasst werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the output of the output device in the augmented reality consists of the superposition of a digitized by a camera image of the component with data of the arithmetic unit. The presentation can be made on commercially available devices such as a tablet, glasses for the issue of augmented reality content or a smartphone. These devices already have a built-in camera with which the superimposition of the image of the component with the data of the computing unit can be adapted dynamically in real time to the current viewing angle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Ausgabeeinrichtung aus einer Projektionsvorrichtung und projiziert Daten der Recheneinheit auf das Bauteil. Zur Projektion können verschiedene Arten von Projektoren eingesetzt werden, beispielsweise Laser, LCD/LED, DLP usw. Die geometrische Referenzierung kann durch vorzugsweise unsymmetrische Marker oder über einen Algorithmus in der Recheneinheit 5 erfolgen, welcher die Position und Lage des Bauteils 3 ermitteln kann.In an advantageous embodiment of the invention, the output device consists of a projection device and projects data of the arithmetic unit onto the component. For projection Various types of projectors are used, for example, laser, LCD / LED, DLP, etc. The geometric referencing may be by preferably unbalanced marker or an algorithm in the arithmetic unit 5 take place, which determines the position and position of the component 3 can determine.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 ist der räumliche Bezug der Unregelmäßigkeiten zu dem Bauteil zweidimensional darstellbar. Die Ausgabe aus der Überlagerung des Bildes des Bauteils mit Daten der Recheneinheit kann in einem einfachen Fall zweidimensional erfolgen. Hierbei ist keine Kanaltrennung für den Betrachter notwendig. Liegen dreidimensionale Messdaten vor, so werden diese in ein zweidimensionales Bild umgewandelt. Je nach Position des Betrachters relativ zum Bauteil kann das Bild auf den jeweiligen Betrachtungswinkel, beispielsweise durch Parallaxeumrechnungen, angepasst werden.In an advantageous embodiment of the invention according to claim 7, the spatial reference of the irregularities to the component can be displayed two-dimensionally. The output from the superimposition of the image of the component with data of the arithmetic unit can take place in two dimensions in a simple case. No channel separation is necessary for the viewer. If three-dimensional measurement data are available, they are converted into a two-dimensional image. Depending on the position of the observer relative to the component, the image can be adapted to the respective viewing angle, for example by means of parallax conversion calculations.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der räumliche Bezug der Unregelmäßigkeiten zu dem Bauteil dreidimensional darstellbar. Bei der dreidimensionalen Darstellung sind zum einen dreidimensionale Daten der Messeinrichtung notwendig, zum anderen muss eine Kanaltrennung für jedes Auge des Betrachters vorgenommen werden. Gängige Verfahren sind unter anderem Zeitmultiplexverfahren, Polarisationsfiltertechnik, Wellenlängenmultiplextechnik, Anaglyphen, autostereoskopische Systeme sowie holografische Systeme.In an advantageous embodiment of the invention, the spatial reference of the irregularities to the component is three-dimensional representable. In the three-dimensional representation, on the one hand, three-dimensional data of the measuring device is necessary, on the other hand, a channel separation must be made for each eye of the observer. Common techniques include time division multiplexing, polarizing filter technology, wavelength division multiplexing, anaglyphs, autostereoscopic systems and holographic systems.

Das Verfahren zur Sichtbarmachung von Unregelmäßigkeiten in Faserverbundwerkstoffen weist mindestens ein Bauteil, mindestens eine Messeinrichtung, mindestens eine Recheneinheit mindestens eine Ausgabeeinrichtung auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ausgabeeinrichtung eine Überlagerung eines Bildes des Bauteils mit Daten der Recheneinheit wiedergegeben wird.The method for visualizing irregularities in fiber composite materials has at least one component, at least one measuring device, at least one arithmetic unit at least one output device and is characterized in that a superimposition of an image of the component with data of the arithmetic unit is reproduced by the output device.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Es zeigt 1 die Darstellungseinrichtung in schematischer Form.It shows 1 the presentation device in a schematic form.

Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem Ultraschallgerät als Messeinrichtung 4, einer Recheneinheit 5 und einer Projektionsvorrichtung 6b als Ausgabeeinrichtung 6. Die Darstellungseinrichtung 1 untersucht das Bauteil 3 auf Unregelmäßigkeiten 2 und projiziert durch die Recheneinheit 5 aufbereitete Daten auf das Bauteil 3. Die Referenzierung zwischen Bauteil 3 und Messergebnissen wird über Marker sichergestellt, welche sowohl optisch, als auch messtechnisch durch das Ultraschallgerät erfasst werden können. Die Marker sind unsymmetrisch und ermöglichen die gleichzeitige Erfassung von Position und Lage des Bauteils 3 im Raum. Zusätzlich wird die Position der Augen des Benutzers erfasst und das dargestellte Bild auf dessen Blickwinkel angepasst.The 1 shows a first embodiment of the invention with an ultrasonic device as a measuring device 4 , a computing unit 5 and a projection device 6b as output device 6 , The presentation device 1 examines the component 3 on irregularities 2 and projected by the arithmetic unit 5 prepared data on the component 3 , The referencing between component 3 and measurement results are ensured by markers, which can be detected both optically and metrologically by the ultrasound device. The markers are asymmetrical and allow the simultaneous detection of position and position of the component 3 in the room. In addition, the position of the user's eyes is detected and the displayed image is adjusted to his viewpoint.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt 1 die Darstellungseinrichtung 1 mit einem Röntgengerät, einer Recheneinheit 5 und einer Brille für die Ausgabe in einer Umgebung der Erweiterten Realität 6a. Ein Benutzer der Darstellungseinrichtung 1 bekommt hierbei ein von einer Kamera erfasstes Bild des Bauteils (3) in die Brille eingespielt. Die Recheneinheit 5 überlagert dieses Bild mit aufbereiteten den Daten des Röntgengeräts. Die Referenzierung zwischen Bauteil 3 und Messergebnissen erfolgt hierbei entweder über Marker oder über einen Algorithmus in der Recheneinheit 5, der die Position und Lage des Bauteils 3 ermitteln kann. Die Brille verfügt über zwei Kanäle, sodass dem Benutzer ein dreidimensionales Bild gezeigt werden kann.In a second embodiment of the invention shows 1 the presentation device 1 with an x-ray machine, a computing unit 5 and glasses for output in an augmented reality environment 6a , A user of the presentation device 1 gets here a captured by a camera image of the component ( 3 ) recorded in the glasses. The arithmetic unit 5 superimposes this image with prepared data from the X-ray machine. The referencing between component 3 and measurement results are done either via markers or via an algorithm in the arithmetic unit 5 that determines the position and location of the component 3 can determine. The glasses have two channels so that the user can see a three-dimensional image.

Selbstverständlich sind die Elemente der beiden Ausführungsformen austauschbar.Of course, the elements of the two embodiments are interchangeable.

Das Verfahren zur Sichtbarmachung von Unregelmäßigkeiten (2) in Faserverbundwerkstoffen umfasst in einem Ausführungsbeispiel folgende Schritte:The procedure for the visualization of irregularities ( 2 ) in fiber composite materials comprises in one embodiment the following steps:

  • 1. Untersuchung des Bauteils 3 auf Unregelmäßigkeiten 2 mittels eine Röntgengeräts1. Examination of the component 3 on irregularities 2 by means of an X-ray machine
  • 2. Aufbereitung der Messdaten durch eine Recheneinheit 5 2. Preparation of the measured data by a computing unit 5
  • 3. Dreidimensionale Ausgabe der Daten durch die Verwendung einer Umgebung der Erweiterten Realität 6a 3. Three-dimensional output of the data through the use of an augmented reality environment 6a

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Darstellungseinrichtungdisplay means
22
Unregelmäßigkeitirregularity
33
Bauteilcomponent
44
Messeinrichtungmeasuring device
55
Recheneinheitcomputer unit
66
Ausgabeeinrichtungoutput device
6a6a
Umgebung der Erweiterten RealitätEnvironment of the Augmented Reality
6b6b
Projektionsvorrichtungprojection device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20150062123 [0002] US 20150062123 [0002]

Claims (8)

Darstellungseinrichtung (1) zur Sichtbarmachung von Unregelmäßigkeiten (2) in Faserverbundwerkstoffen, aufweisend a. mindestens ein Bauteil (3), b. mindestens eine Messeinrichtung (4), c. mindestens eine Recheneinheit (5), d. mindestens eine Ausgabeeinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass e. durch die Ausgabeeinrichtung (6) eine Überlagerung eines Bildes des Bauteils (3) mit Daten der Recheneinheit (5) wiedergebbar ist.Presentation device ( 1 ) for the visualization of irregularities ( 2 ) in fiber composites, comprising a. at least one component ( 3 b. at least one measuring device ( 4 c. at least one arithmetic unit ( 5 ), d. at least one output device ( 6 ), characterized in that e. through the output device ( 6 ) an overlay of an image of the component ( 3 ) with data of the arithmetic unit ( 5 ) is reproducible. Darstellungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (6) eine Umgebung der erweiterten Realität (6a) nutzt.Presentation device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the output device ( 6 ) an environment of augmented reality ( 6a ) uses. Darstellungseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe der Ausgabeeinrichtung (6) in der Umgebung der erweiterten Realität aus der Überlagerung eines realen Bilds des Bauteils (3) mit Daten der Recheneinheit (5) besteht.Presentation device ( 1 ) according to claims 1 and 2, characterized in that the output of the output device ( 6 ) in the environment of augmented reality from the superimposition of a real image of the component ( 3 ) with data of the arithmetic unit ( 5 ) consists. Darstellungseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe der Ausgabeeinrichtung (6) in der Umgebung der erweiterten Realität aus der Überlagerung eines durch eine Kamera digitalisierten Bilds des Bauteils (3) mit Daten der Recheneinheit (5) besteht.Presentation device ( 1 ) according to claims 1 to 3, characterized in that the output of the output device ( 6 ) in the environment of augmented reality from the superimposition of an image of the component digitized by a camera ( 3 ) with data of the arithmetic unit ( 5 ) consists. Darstellungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung aus einer Projektionsvorrichtung (6b) besteht und Daten der Recheneinheit (5) auf das Bauteil (3) projizierbar sind.Presentation device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the output device consists of a projection device ( 6b ) and data of the arithmetic unit ( 5 ) on the component ( 3 ) are projectable. Darstellungseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der räumliche Bezug der Unregelmäßigkeiten (2) zu dem Bauteil (3) zweidimensional darstellbar ist.Presentation device ( 1 ) according to claims 1 to 5, characterized in that the spatial reference of the irregularities ( 2 ) to the component ( 3 ) is displayed in two dimensions. Darstellungseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der räumliche Bezug der Unregelmäßigkeiten (2) zu dem Bauteil (3) dreidimensional darstellbar ist.Presentation device ( 1 ) according to claims 1 to 6, characterized in that the spatial reference of the irregularities ( 2 ) to the component ( 3 ) can be displayed in three dimensions. Verfahren zur Sichtbarmachung von Unregelmäßigkeiten (2) in Faserverbundwerkstoffen, aufweisend a. mindestens ein Bauteil (3) b. mindestens eine Messeinrichtung (4) c. mindestens eine Recheneinheit (5) d. mindestens eine Ausgabeeinrichtung (6) dadurch gekennzeichnet, dass e. durch die Ausgabeeinrichtung (6) eine Überlagerung eines Bildes des Bauteils (3) mit Daten der Recheneinheit (5) wiedergegeben wird.Method of visualizing irregularities ( 2 ) in fiber composites, comprising a. at least one component ( 3 b. at least one measuring device ( 4 c. at least one arithmetic unit ( 5 d. at least one output device ( 6 ) characterized in that e. through the output device ( 6 ) an overlay of an image of the component ( 3 ) with data of the arithmetic unit ( 5 ) is reproduced.
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