DE10217183A1 - Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie - Google Patents
Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der ShearografieInfo
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Description
- Die Patentanmeldung betrifft ein technisches Verfahren zur Messung und Auswertung von Schwingungen von Festkörpern oder durchleuchteter Medien mit Hilfe der Shearografie sowie teilweise der Holografie. In der folgenden Darstellung wird zwischen Mess- bzw. Aufnahmetechnik nach der sogenannten Zeitmittelungs- bzw. der Stroboskoptechnik unterschieden (s. [1], [2]).
- Bisher wird die Shearografie hauptsächlich zur qualitativen Messung von Verformungen und Schwingungsvorgängen herangezogen.
- Dabei nutzt das Verfahren der Shearografie im Fall der Schwingungsanalyse Phasenänderungen Δ der interferierenden Lichtwellen, die näherungsweise proportional zu den Verformungsgradienten ∂i/∂j der Messoberfläche sind.
- Zur weiteren Bestimmung der modalen Parameter ist die Bestimmung der Verformungen bzw. die Schwingungsamplituden der Oberfläche notwendig. Hierfür muss das Messsignal der Shearografie nicht nur quantitativ ausgewertet sondern über der Richtung der Verformung integriert werden.
- Im Fall der Zeitmittelungsmethode [1] ist die Auswertung bei der Anwendung von automatischen, numerischen Methoden mit Problemen behaftet, da als Messergebnis lediglich Korrelationsstreifen vorliegen und kein absoluter Integrationsnullpunkt vorhanden ist, der bei der Integration die Integrationskonstante c bestimmt. Im Fall der Anwendung von Stroboskoptechniken [3] [4] kann zwar das gesuchte primäre Messsignal Δ bereits durch konventionelle Verfahren bestimmt werden. Die Integration ist jedoch ebenso auf weitere Randbedingungen wie die Integrationskonstante c angewiesen.
- Die Lösung dieser Aufgaben wirft verschiedene Probleme und Schwierigkeiten auf, die durch die im Folgenden beschriebenen messtechnischen und auswertetechnischen Methoden gelöst werden.
- Einer der wesentlichen Erfindungsgedanken ist hierbei, den Shearbetrag als zusätzlich veränderlichen Parameter über seine proportionale Beziehung zur Messgröße für eine Auswertung zu nutzen und seine unabhängig einstellbaren Parameteränderungen in einem automatisierten shearografischen Messsystems einzusetzen.
- Für die Parameteränderungen des Shearbetrags bei der Stroboskop- und der Zeitmittelungstechnik in der Schwingungsanalyse sind die Anforderungen an die Reproduzierbarkeit gering (im Gegensatz zur Aufgabe der Streifenordnungsbestimmung [7]). Die Änderung des Shearbetrags wird hier nicht für die selben Systemänderungen benötigt und beziehen sich daher nicht auf identische Referenz- bzw. Belastungszustände. In der Schwingungsanalyse (mit periodischen sich wiederholenden Vorgängen) bietet sich die Mehrfachmessung gleicher bzw. ähnlicher Systemänderungen bzw. Zustände unter verschiedenen Parametern an. Dabei wird hier unterschien in:
- a) die Nutzung der Mehrfachmessung unter verschiedenen Parameteränderungen zur Auswertung insbesondere in der Zeitmittelungstechnik
- b) die Nutzung von verschiedenen Richtungen der Shearbeträge für eine multidimensionale Integration
- Die Messung des Shearbetrags, die insbesondere nach Anspruch 1 in unterschiedlichen Richtungen mit mindestens zwei, vorzugsweise orthogonal zueinander stehenden Shearichtungen ausgeführt wird, ist in der Schwingungs- oder Modalanalyse und ebenso allgemein sinnvoll anwendbar, wenn eine vollständige Integration der shearografischen Messsignale ermöglicht werden soll. Beispielsweise ist die Integration bei der Schwingungsanalyse oder Konturmessung gefordert, um aus der Messung der Verformungsgradienten die Amplituden bzw. aus den Neigungen oder Steigungen der Konturoberfläche die Koordinaten der Objektoberfläche zu bestimmen. Vollständig soll in diesem Zusammenhang bedeuten, dass nicht nur in Richtung eines gemessenen Gradienten (also entlang einer Linie) integriert werden kann. Liegt nur die Messung eines Gradienten vor, muss für jede zusammenhängende Integrationslinie eine Randbedingung vorliegen. Eine Verknüpfung zwischen den einzelnen Integrationslinien ist nicht möglich, so dass keine Unstetigkeiten oder Unterbrechungen im Linienverlauf überbrückbar sind. Der Zusammenhang der ganzflächigen Messung geht somit verloren.
- Bei einer harmonischen Intensitätsänderung mit wesentlich höherer Frequenz im Vergleich zum Videotakt des Sensorsystems (CCD Array) werden die Intensitätsschwankungen von jedem Pixel innerhalb der Belichtungszeit integriert. Es ergibt sich ein Zeitmittelungs-Korrelogramm. In Analogie zum statischen Fall wird der statische Anteil der Phasenlage φ(x, y) für den dynamischen Fall durch einen zeitabhängigen Anteil der Phasenverschiebung Δ(x, y, t) überlagert. Für den harmonischen Fall eines schwingenden Objekts (Single Mode) ändert sich Δ(x, y, t) mit sin(ω, t) in Abhängigkeit der Kreisfrequenz ω und proportional zur örtlichen Schwingungsamplitude des Objektpunktes. Der Proportionalitätsfaktor wird durch die Sensitivitätsparameter des optischen Aufbaus Ω(x, y, λ, δj, α, ∂i/∂j) bestimmt. Im harmonischen Fall kann das Integral über die Besselfunktion erster Gattung 0.- Ordnung ausgedrückt werden:
Iave(x, y) = a0 + b0 cos(φ(x, y))J0(Ω). (1)
- Dabei ist die Bezeichnung Ω zwar in Analogie zu [1] gewählt, beschreibt hier jedoch den allgemeinen Fall für jede beliebige Raumrichtung des Verformungsgradienten ∂i/∂j in Abhängigkeit des Shearbetrags in der x-y Ebene und die Beleuchtungsrichtung α, welche die Sensitivitätsparameter für die quantitative Auswertung darstellen. Die Modelle für den genauen Zusammenhang zwischen diesen Sensitivitätsparametern und der relativen Phasenänderung sind aus [1] und [2] bekannt.
- Erfindungsgedanke ist, die näherungsweise bestehende Proportionalität von Ω zum Shearabstand δj und/oder zur Wellenlänge auszunutzen, um die relativen Phasenänderung Δ zu rekonstruieren. Dazu wird die Redundanz der Information der Zeitmittelungshearogramme unter verschiedenen Shearbeträgen jedoch gleichen System- und Objektzuständen als Zusatzinformation genutzt, um die Besselfunktion invers zu lösen.
- Eine anderer Ansatz ist aus der Holografie bekannt [6], wobei die zusätzliche Parameteränderung durch die Schwingungsamplitude selbst erzeugt werden soll. Dies kann alternativ zum Shearbetrag oder der Wellelänge auch hier bei der Shearografie angewendet werden. Nachteil der Änderung der Schwingungsamplitude ist jedoch, dass diese nicht immer unmittelbar durch das Meßsystem beeinflussbar ist und sich damit ein unflexibles System ergibt.
- Die Parameteränderungen (λ, δj, α, ∂i/∂j) können auf die Korrelationsstreifenbilder der Shearografie angewendet werden. Durch Subtraktionsmethoden, wie z. B. die Methode des erneuerten Referenzbildes [1] bzw. [5] durch Subtraktion zweier Zeitmittelungskorrelogramme Iave,n-1 und Iave,n bei einer dazwischen eingefügten Phasenschiebung, können die Korrelationsstreifen als Funktion der Besselfunktion durch Eliminierung der überlagerten Hintergrundintensität bzw. des Hintergrundrauschens a0 erzeugt werden. Nach der Subtraktion ergibt sich in Analogie Gl. (1)
IS(x, y) = b0 cos(φ(x, y))cos(φ(x, y) + α)J0(Ω). (2)
- Die Sensitivitätsparameter (Shearabstand, Wellelänge, Schwingungsamplitude und Sensitivitätsvektor) modulieren die Bessel Funktion J0(Ω). Zu jeder Ortskoordinate (Pixel) ergeben sich somit bei gleicher gesuchten Systemänderung verschiedene Intensitätswerte, wobei lediglich die Systemänderung selbst in Ω unbekannt ist. Nur für Ω = 0 ergibt sich die Besonderheit, dass auch bei Änderung der Sensitivitätsparameter J0(Ω) = 1 bleibt. Zur inversen Lösung der Besselfunktion stehen wiederum verschiedene mathematische Verfahren und deren numerische Implementierungsvarianten zur Verfügung.
- Für den Fall das die eine ausreichende Stabilität der Randbedingungen des Messaufbaus während des Messvorganges gegeben ist, können die b0 und φ(x, y) ebenso aus den statischen Mehrfach-Messungen bei bekannte Phasenschiebungen im Shearografieaufbau bestimmt werden.
- In vielen Anwendungsfällen ist jedoch die quantitative Auswertung notwendig, sondern es ist lediglich eine qualitative Beurteilung der Korrelationsstreifenverteilung ausreichend. Hierbei bietet sich insbesondere die Online-Beobachtung durch das Zeitmittelungsverfahren bei der Shearografie und Holografie an, dass beispielsweise beim langsamen Sweepen der Erregungsfrequenz zur Beobachtung des Objekts verwendet werden kann. Bei der quantitativen Beurteilung durch den Beobachter ist jedoch die örtliche Zuordnung der Korrelationsstreifen zur jeweiligen Bauteiloberfläche von Bedeutung. Hierzu wurde folgendes Verfahren von uns eingeführt:
Vor dem Beginn der Messung wird mit dem Messsystem bei gleichen Bildkoordinaten (im Fall der Shearografie wahlweise unter einem Shearbetrag von 0) eine einfache Grauwertverteilung (ggf. auch farbig) aufgenommen. Zu Verbesserung der Aufnahmequalität und der Vermeidung des Speckle-Effekts ist hierfür eine zusätzliche Beleuchtung vorgesehen. Aus der Gauwertaufnahme des Objekts vor der Messung werden nun beispielsweise durch Kantendetektionsverfahren oder andere Methode die Umrisse der Objektstruktur selektiert, eingefärbt und dem Zeitmittelungsshearo- oder -hologramm überlagert. Durch Look-up Tabels und anderen Methoden kann das einmal erstellte Bild der Umrisse der Objektstruktur fest abgelegt und zu jeder online Subtraktion bei der Zeitmittelungstechnik hinzugefügt werden, so dass eine Online Beobachtung der Korrelationsstreifen in den Bereichen zwischen den Umrissen erfolgen kann und somit eine qualitative Zuordnung der Dichte und Form der Korrelationsstreifen möglich wird. Im Fall der Shearografie kann die Objektstruktur auch entsprechend des eingestellten Shearbetrages "künstlich" verdoppelt und so versheart werden, um gleichzeitig den Ortsbereich der Messung zu verdeutlichen. - Sind beispielsweise keine Kanten oder andere markanten Punkte vorhanden oder können die gewünschten Stelle oder umrisse nicht automatisch durch eine Bildbearbeitungsoperation erzeugt werden, so können bestimmet Stellen auch durch den Benutzer aktiv im aufgenommen Abbild der Messoberfläche am Bildschirm gekennzeichnet werden. Über die Bestimmung des Pixelabstandes und die geometrischen Verhältnisse der Abbildungsoptik kann auch der Shearbetrag ermittelt werden.
- Der Vorteil gegenüber der bekannten, umgekehrten Variante in eine Abbildung des Messobjekts Messergebnisse als Iso-Linien einzutragen, besteht darin, dass eine Online-Beobachtung ermöglicht wird, da keine Berechnungszeiten für die Erzeugung bzw. Auswertung der Iso-Linien erforderlich ist. Die Skeletierung der Objektoberfläche oder ähnliche Markierungsmethoden können hingegen bereits vor der Messung bzw. Online-Beobachtung ausgeführt werden.
- An Stelle der Zeitmittelungstechnik zur quasi Echtzeitbeobachtung kann ebenso ein neues Verfahren mittels stroboskopischer Beleuchtungs- oder Beobachtungstechnik angewendet werden, bei der die Phasenlage der Stroboskopzeitpunkte gegenüber dem Messsignal jeweils mit dem Videotakt der Kamera (oder eines Vielfachen) verschoben wird, so dass sich zwei Intensitätsverteilungen der jeweiligen Speckleinterferogramme (I und I') zu den entsprechenden Schwingungszeitpunkten ergeben, aus denen durch eine Betragssubtraktion (oder Quadrierung (I-I')∧2) die gesuchten Korrelationsstreifen ergeben. Durch die Verschiebung kann die Streifendichte und damit der Betrag der Messgröße gewählt werden.
- Stroboskop- und Zeitmittelungstechnik
- Stroboskopische Verfahren sind schon seit langem bekannt und wurden ebenso in der Shearografie angewendet [1] [2]. Durch die Stroboskoptechnik kann im Zusammenwirken mit der zeitlichen Phasenschiebetechnik eine quantitative Auswertung der shearografischen Messung für jeden Pixelpunkt erfolgen. Bei der Schwingungs- und Modalanalyse ist für die weitere Auswertung der Messsignale im Gegensatz zur Dehnungsanlage die Integration der relativen Verformungen bzw. Verformungsgradienten erforderlich.
- Die Integration shearografischer Messergebnisses ist jedoch mit den bisher aus der Literatur für die Shearografie bekannten Verfahren (z. B. [1], [8]) nur eingeschränkt möglich, ohne dass hierauf bisher näher eingegangen wurde. Der Grund nur diese Einschränkung ist, dass in den bekannten Beispielen für jede Zeile der Bildpunkte jeweils eine einheitliche Randbedingung für die Integration vorliegen müssen. Beispielsweise muss dazu für den Fall einer allseitig eingespannte Kreisplatte angenommen werden, dass für den Rand des Messbereichs - also den Startpunkt der Integration - der gleiche Startwert gilt. Da im Fall der allseitig eingespannten Kreisplatte keine Verformung des Randes vorliegt, kann jeweils der Startwert für Integration am Bildrand zu Null gesetzt werden.
- Ist bei der zeilenweisen Integration die Randbedingung ungleich Null bzw. nicht bekannt, würde z. B. die Integration der Messdaten in Richtung der gemessenen Gradienten z. B. ∂w/∂x oder ∂w/∂y nicht mehr mit der tatsächlichen Verformung übereinstimmen. Dieser Fall liegt in den meisten praktischen Anwendungen vor.
- Es sind lediglich in bestimmten Fällen einzelne Orte bzw. Punkte wie Verschraubungen oder Einspannungen vorhanden, für die angenommen werden kann, dass keine Verformung vorliegt oder an denen die Verformungsgradienten zu Null angenommen werden können. Hieraus ist ersichtlich, dass die gesuchte Verformung bzw. Flächenfunktion w(x, y) im allgemeinen Fall nicht aus der vorliegenden shearografischen Messung eines Gradienten rekonstruiert werden kann. Liegen beispielsweise Messungen des Gradienten ∂w(x, y)/∂x vor, so bleibt eine unbekannte Randbedingung f(y) als Funktion von y übrig. Liegen die Messungen des Gradienten ∂w(x, y)/∂y vor, bleibt die unbekannte Randbedingung g(x) als Funktion von x übrig:
w(x, y) = ∫∂w(x, y)/∂x dx + f(y) (3)
w(x, y) = ∫∂w(x, y)/∂y dy + g(y) (4)
- Die Verformung w(x, y) ist somit nur dann aus den gemessenen, shearografischen Messdaten bis auf eine absolute Konstante C rekonstruierbar, wenn die Messung in mindestens zwei Shearrichtungen durchgeführt wird und somit zwei partielle Ableitungen ∂w(x, y)/∂x und ∂w(x, y)/∂y vorliegen. Wird dann von einem gewählten Startpunkt ausgegangen, so können dann auf einem beliebigen, durchgehenden Weg die gesamten Koordinaten von w(x, y) erzeugt werden. Führt der Integrationsweg dabei in x-Richtung, kann der entsprechende Gradient aus der Messung ∂w(x, y)/∂x bzw. für die Teile des Integrationsweges in y-Richtung entsprechend aus dem Gradienten der Messung ∂w(x, y)/∂y erzeugt werden. Da sich hieraus ein zusammenhängender Integrationsweg ergibt, kann mit bekannten, einfachen numerischen Integrationsmethoden oder ebenso nach [8] unter Beachtung der shearografischen Unschärfe (vgl. [2]) vorgegangen werden.
- Weiter muss bzw. kann die globale Randbedingung C aus einer Zusatzinformation bestimmt werden, der sich vorzugsweise im Bildbereich der shearografischen Messung befindet. Hierzu bietet sich beispielsweise eine Zusatzmessung auf dem Messobjekt mittels eines Sensors (z. B. Beschleunigungsaufnehmer oder Laservibrometer) an. Durch diese Kombination kann zugleich das Signal des Beschleunigungsaufnehmers gleichzeitig zur Triggerung der Stroboskopsteuerung verwendet werden, so dass das Verfahren als unabhängig vom Erregersystem angewendet werden kann.
- Vorzugsweise kann nun der aus der Zusatzmessung bekannte Punkt mit absolut bestimmbarem Weg- oder Ortssignal als Startpunkt des o. g. Integrationsweges herangezogen werden. Somit wird die Bestimmung der Amplituden für beliebige, stetige Verformungsfälle möglich. Im Fall von Diskontinuitäten muss für jeden Bereich ein eigener Startpunkt bzw. eine eigenen zusätzlichen Randbedingung ermittelt werden.
- Eine absolute Auswertung der relative Phasenänderung im Fall der Stroboskoptechnik in Verbindung mit den bekannten Phasenrekonstruktionsmethoden kann dadurch erreicht wird, dass durch die Variation des Shearbetrages die Empfindlichkeit - vorzugsweise automatisiert - eingestellt wird, so dass sich keine Phasesprünge im Bildbereich befinden und somit der modulo 2π Messbereich nicht überschritten wird. Literatur [1] Yang, L: Grundlagen und Anwendung der Phasenshiebe-Shearografie zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, Dehnungsmessung und Schwingungsanalyse; Fortschr.-Ber. VDI Reihe 8 Nr. 682, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1998
[2] Mäckel, P: Grundlagen zur Entwicklung und Anwendung eines modularen Speckle Shearografiesystems zur Absolutmessung von mechanischen Größen an Freiformflächen Dissertation an der Universität Gh Kassel, in Vorbereitung für 2001.
[3] Patenanmeldung: W. Steinchen, L. X. Yang, G. Kupfer Verfahren und Vorrichtung für die Shearing-Speckle-Interferometrie an schwingenden Objekten. Patentanmeldung P 196 39 213.6 am 25.09.1996. PA v. Schorlemer, Kassel
[4] Patenanmeldung: Steinchen, W.; Mäckel, P.; Kupfer, G: Verfahren und Vorrichtung zur Kombination periodischer Beleuchtung durch Laserdioden mit der Aufnahme- bzw. Phasenschiebetechnik zur Anwendung in der Speckle Interferometrie, Patentanmeldung P 101 13 727.3 vom 20.03.01.
[5] siehe [3] und [1]
[6] Patentanmeldung: Ubbo, R.; Ströbel, B.; Graf, S.: Messverfahren zur Aufnahme und Auswertung von Streifenbildern bewegter Objekte, DE 198 41 365 A1, (Int. Cl. G 01 B 11/24), 1998
[7] Patentanmeldung: Steinchen, W.; Mäckel, P.; Kupfer, G: Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der absoluten Streifenordnung für die Shearografie Patentanmeldung P 100 53 024.9 vom 26.10.2000
[8] Waldner, S: Removing the image-doubling in shearografie by reconstruction of the dispacement field. Reprint from Optics Communications, 127 (1996) 117-126.
[9] Patentanmeldung: Steinchen, W.; Mäckel, P.; Kupfer, G: Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der absoluten Streifenordnung für die Shearografie; Patentanmeldung P 100 53 024.9 vom 26.10.2000
Claims (14)
1. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie,
dadurch gekennzeichnet, dass zum jeweiligen zu analysierenden
Schwingungszustand im Fall der Stroboskop- und/oder der Zeitmittelungstechnik
oder auch in anderen Messanwendungen der Shearografie wie der
Konturmessung oder Dehnungsanalyse mit der shearografischen Messtechnik mit
mindestens zwei, vorzugsweise orthogonal zueinander stehenden
Shearichtungen ausgeführt werden und im Fall der Zeitmittelungsshearografie
zudem mehrere Shearbeträge gleicher Richtung jedoch unterschiedlicher Beträge
aufzunehmen, wobei jeweils vorzugsweise in allen Fällen der Shearbetrag
bekannt sind.
2. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie,
dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der Zeitmittelungstechnik die
verschiedenen Beträge der Bildshearung (in der jeweiligen Richtung) bzw. die
Änderung der Wellenlänge oder Anregungsleistung vorzugsweise so (klein) zu
wählen sind, dass zum einen die daraus resultierende
Korrelationsstreifenverschiebung (bzw. Phasen- bzw. Intensitätsänderung) auch für Streifen
mit der höchsten Ordnung (gezählt ab Ω = 0) für alle Streifen innerhalb einer
Periode liegt, um einen eindeutigen Zusammenhang zwischen den
Signalperioden und Parameteränderungen beizubehalten und damit ggf.
aufgrund der sich für jeden Streifen durch die Besselfunktion in Abhängigkeit von
Ω ergebenden unterschiedlichen Korrelationsstreifenverschiebung (bzw. Phasen-
bzw. Intensitätsänderung) ein Zusammenhang für die Streifen- bzw.
Periodenordnung (z. B. gezählt ab Ω = 0) automatisch bestimmt werden kann.
3. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass zum jeweiligen zu analysierenden
Schwingungszustand im Fall der Stroboskoptechnik und der Zeitmittelungstechnik
neben der Änderung des Shearbetrages nach Anspruch 1 alternativ bzw.
zusätzlich wahlweise die Wellenlänge des verwendeten Lichtes des Messaufbaus,
die Stärke der Schwingungserregung und der Sensitivitätsvektor variiert werden
können.
4. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse Hilfe mit der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass zum jeweiligen zu analysierenden
Schwingungszustand auch shearografische Messungen des statischen Zustandes
unter verschiedenen Phasenlagen nach der konventionellen zeitlichen
Phaseschiebetechnik durchgeführt werden können, die wiederum als
Zusatzinformation zur Bestimmung der bei statischen und/oder bei dynamischen
Messungen gleichbleibenden, optischen Randbedingungen wie z. B.
Hintergrundrauschen genutzt werden können und diese Randbedingungen damit
wiederum bei der Auswertung berücksichtigt, vorzugsweise eliminiert, werden
können.
5. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass zum jeweiligen zu analysierenden
Schwingungszustand im Fall der Stroboskoptechnik und der Zeitmittelungstechnik
eine weitere oder mehrerer Randbedingung im Bildbereich der shearografischen
Messung durch einen oder mehrere zusätzlichen absolutmessenden Sensor, wie
beispielsweise mittels Vibrometer oder Beschleunigungsaufnehmers, ermittelt
wird, die als Randbedingung bei die Auswertung der relativen shearografischen
Messungen insbesondere bei der Integration als sogenannte
Integrationskonstante hinzugezogen werden können.
6. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Sensor nach Anspruch 4 im Fall
eines optischen Verfahrens ebenso das Interferometer oder andere Bauteile des
Shearografie-Sensors vollständig bzw. teilweise nutzen kann.
7. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des zusätzlichen Sensors zusätzlich
nach Anspruch 4 und 5 zur Triggerung der stroboskopischen Beleuchtung bzw.
der Beobachtung herangezogen werden kann.
8. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass eine absolute Auswertung der relative
Phasenänderung im Fall der Stroboskoptechnik in Verbindung mit den bekannten
Phasenrekonstruktionsmethoden dadurch erreicht wird, dass durch die Variation
des Shearbetrages die Empfindlichkeit vorzugsweise automatisiert eingestellt
wird, so dass sich keine Phasesprünge im Bildbereich befinden und somit der
modulo 2π Messbereich nicht überschritten wird.
9. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie oder
Holografie dadurch gekennzeichnet, dass zur Beurteilung der Messergebnisse die
örtliche Zuordnung der Korrelationsstreifen zur jeweiligen Bauteiloberfläche für
den Beobachter oder Anwender dadurch hergestellt wird, dass mit dem
Messsystem selbst oder mit einem separaten Bildaufzeichnungsgerätes bei
möglichst gleichen Bildkoordinaten (im Fall der Shearografie wahlweise unter
einem Shearbetrag von 0) je nach Aufzeichnungsgerät eine einfache Grauwert-
oder Farbverteilung des zu vermessenden Objektes aufgenommen wird, aus der
mittels Kantendetektion oder anderen Bildbearbeitungsmethoden Umrisse der
Objektstruktur bzw. Oberfläche des Bildbereichs gewonnen und ggf. zusätzlich
eingefärbt werden und diese in das Messergebnis selbst eingeblendet werden
können, so dass in den Zwischenräumen die Messergebnisse wie beispielsweise
die Korrelationsstreifen bei der Zeitmittelungstechnik auch online beobachtet
werden können.
10. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie oder
Holografie dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Aufnahmequalität
und der Vermeidung des Speckle-Effekts für die Zusatzaufnahen eine Bildes der
Messoberfläche nach Anspruch 8 vorzugsweise eine zusätzliche Beleuchtung
vorgesehen werden kann.
11. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der Shearografie die Objektstruktur auch
entsprechend des eingestellten Shearbetrages "künstlich" verdoppelt und so
versheart werden kann, um gleichzeitig den Ortsbereich der Messung zu
verdeutlichen.
12. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem keine Kanten oder andere
markanten Punkte vorhanden oder diese mit einer automatischen
Bildbearbeitungsmethode nicht oder in nicht gewünschter Qualität detektierbar
sind die gewünschten Stellen oder Umrisse durch manuelle Bearbeitung des
Anwenders in der Software im aufgenommen Abbild der Messoberfläche
gekennzeichnet bzw. bearbeitet werden können.
13. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie, nach
obigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der
Zeitmittelungstechnik zur quasi Echtzeitbeobachtung ebenso ein neues Verfahren
mittels stroboskopischer Beleuchtungs- oder Beobachtungstechnik anwendbar
ist, bei der die Phasenlage der Stroboskopzeitpunkte gegenüber dem Messsignal
jeweils mit dem Videotakt der Kamera (oder eines Vielfachen) verschoben wird,
so dass zwei Intensitätsverteilungen der jeweiligen Speckleinterferogramme (I
und I') ergeben, aus denen durch eine Betragssubtraktion (oder Quadrierung (I-
I')∧2) die gesuchten Korrelationsstreifen ergeben.
14. Verfahren zur Schwingungs- und Modalanalyse mit Hilfe der Shearografie
dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Verschiebung nach Anspruch 13
variabel einstellbar ist, so dass damit die Streifendichte und damit der Betrag der
Meßgröße gewählt werden kann.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8875579B2 (en) | 2012-03-26 | 2014-11-04 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for non-destructive weld testing |
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2002
- 2002-04-18 DE DE2002117183 patent/DE10217183A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8875579B2 (en) | 2012-03-26 | 2014-11-04 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for non-destructive weld testing |
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