DE10101057A1 - Deformation detection method and appliance for an object under the effects of e.g. pressure or heat, employs high speed photography - Google Patents
Deformation detection method and appliance for an object under the effects of e.g. pressure or heat, employs high speed photographyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Verformung von Objekten und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for detecting the deformation of objects and an apparatus for performing such a method.
Verfahren und Vorrichtungen dieser Art werden zu vielfältigen Zwecken verwendet, insbesondere bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, insbesondere von Ver bundwerkstoffen, und bei der Prüfung von Reifen (Kraftfahrzeugreifen). Dabei wird ein Objekt, also beispielsweise ein Werkstoff, Verbundwerkstoff, Werkstück, Reifen oder dergleichen verformt, was durch Druck, Unterdruck, Wärme oder auf andere Weise geschehen kann. Das Objekt wird in verschiedenen Verformungszuständen gemessen. Anhand der Messungen kann festgestellt werden, ob das Objekt einen Fehler, insbesondere eine Fehlstelle, aufweist.Methods and devices of this type are used for a variety of purposes, especially in non-destructive material testing, especially by Ver composite materials, and in the testing of tires (motor vehicle tires). Doing so an object, e.g. a material, composite, workpiece, tire or the like deformed by pressure, negative pressure, heat or others Way can happen. The object is in various states of deformation measured. The measurements can be used to determine whether the object is a Has errors, in particular a defect.
Bei der Reifenprüfung kann der Reifen in eine Unterdruckkammer eingelegt wer den. Der Reifen kann dabei auf einer Felge montiert sein oder ohne Felge in die Unterdruckkammer gelegt werden. Bei einer Absenkung des Drucks führt die in einer Fehlstelle des Reifens eingeschlossene Luft zu einer lokalen Ausdehnung, die durch die Messung erkannt werden kann.When testing the tire, the tire can be placed in a vacuum chamber the. The tire can be mounted on a rim or without a rim in the Vacuum chamber can be placed. When the pressure drops, the in a fault in the air trapped in the tire to a local extent can be recognized by the measurement.
Ein Verfahren zur Messung der Oberfläche eines räumlichen Körpers ist aus der EP 419 936 B1 bekannt. Nach diesem Verfahren kann ein Objekt mit kohärenter Strahlung, insbesondere Laserlicht, bestrahlt werden. Die reflektierte Strahlung wird von einer Abbildungsoptik in eine Bildebene abgebildet, in der sich ein flächenhafter Sensor bzw. ein Bildsensor befindet, vorzugsweise ein CCD-Sensor. Auf den Sen sor wird eine Referenzstrahlung mit einer Trägerfrequenz überlagert. Dabei wird die Abbildungsoptik derart ausgebildet bzw. eingestellt, daß das Bild eines durch die kohärente Strahlung auf dem Körper erzeugten Speckles in der Bildebene minde stens drei Sensorelemente (Pixel) überdeckt. Hierdurch ist gewährleistet, daß mit einer einzigen Aufnahme eine vollständige Phasenmessung möglich ist. Aus den Intensitätssignalen der Sensorelemente wird die Phase der Strahlung von dem Objekt bestimmt.A method for measuring the surface of a spatial body is known from the EP 419 936 B1 known. According to this procedure, an object can be coherent Radiation, in particular laser light, are irradiated. The reflected radiation is imaged by an imaging optics in an image plane in which there is an areal Sensor or an image sensor is located, preferably a CCD sensor. On the sen a reference radiation with a carrier frequency is superimposed. The Imaging optics designed or adjusted so that the image one by the coherent radiation on the body generated speckles in the image plane at least three sensor elements (pixels) covered. This ensures that with a complete phase measurement is possible in a single recording. From the Intensity signals of the sensor elements, the phase of the radiation from the Object determined.
Bei den vorbekannten Verfahren zur Erfassung der Verformung von Objekten kön nen sich Schwierigkeiten ergeben, wenn die Verformungen verhältnismäßig groß sind. In diesem Fall können die Abstände zwischen verschiedenen Interferenzlinien sehr klein werden, so daß sie nur noch mit Schwierigkeiten oder überhaupt nicht mehr unterschieden werden können, wodurch die Auswertung erschwert oder un möglich gemacht wird.In the previously known methods for detecting the deformation of objects Difficulties arise when the deformations are relatively large are. In this case, the distances between different lines of interference become very small so that they are difficult or not at all can be differentiated, which makes the evaluation difficult or un is made possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs an gegebenen Art vorzuschlagen, die eine zuverlässige Auswertung auch bei größe ren Verformungen ermöglichen.The object of the invention is to provide a method and an apparatus at the outset given type to propose a reliable evaluation even with size enable deformations.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angege benen Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Während der Verformung des Objekts wird eine Folge bzw. Serie von Bildern des Objekts mit einem Meß verfahren aufgenommen. Es wird die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgen den Bildern gebildet, die dem ersten Bild hinzuaddiert wird. In der weiteren Folge der Durchführung des Verfahrens werden die Differenzen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Bildern gebildet, und diese Differenzen werden jeweils dem vorangegangenen Bild hinzuaddiert. Auf diese Weise werden die Differenz- Verformungen aufaddiert, also integriert. Die aufaddierten Differenzen ergeben die Gesamtverformung des Objekts.According to the invention, this object is given in a method of the beginning benen solved by the features of claim 1. During the deformation of the object becomes a sequence or series of images of the object with a measurement procedure added. It will be the difference between two in a row the images that are added to the first image. In the further episode When carrying out the procedure, the differences between two successive images are formed, and these differences are each the added the previous picture. In this way, the difference Deformations added up, i.e. integrated. The added up differences result in the Total deformation of the object.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden verhältnismäßig viele Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen. In der praktischen Anwendung ist es möglich, die Bilder mit der üblichen Videotaktfrequenz von 25 Vollbildern pro Sekunde aufzunehmen. According to the inventive method, a relatively large number of images per Unit of time added. In practical use it is possible to use the pictures record at the usual video clock frequency of 25 frames per second.
Es ist aber auch möglich, andere Bildfrequenzen zu verwenden. Bei langsamen Verformungen können Bildfrequenzen von einem Bild pro Minute oder noch gerin gere Bildfrequenzen eingesetzt werden. Es ist allerdings auch möglich, die Bilder mit höheren Frequenzen von bis zu einer Million Bildern pro Sekunde aufzuneh men.However, it is also possible to use other frame rates. At slow Deformations can occur at frame rates of one frame per minute or less lower frame rates can be used. However, it is also possible to use the pictures with higher frequencies of up to a million frames per second men.
Dabei wird ein bestimmtes Bild als Ausgangsbild verwendet. Anschließend werden die Differenzen von je zwei aufeinanderfolgenden Bildern berechnet und sukzessi ve aufaddiert. Da verhältnismäßig viele Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen wer den, unterscheiden sich diese Bilder nur um eine jeweils verhältnismäßig kleine Verformung voneinander. Die Bilder werden während der Aufbringung der Bela stung, also während der voranschreitenden Verformung, aufgenommen. Da ver hältnismäßig viele Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen werden, sind die Interfe renzlinien bzw. Projektionslinien weit genug voneinander entfernt, um stets sicher ausgewertet werden zu können. Die Differenz-Verformungen werden aufaddiert, also integriert. Auf diese Weise können auch große Verformungen erfaßt werden.A specific image is used as the starting image. Then be the differences between two successive images are calculated and successively ve added up. Since a relatively large number of pictures are taken per unit of time , these images differ only by a relatively small amount Deformation from one another. The pictures are taken during the application of the Bela stung, that is, during the progressive deformation. Since ver a relatively large number of pictures taken per unit of time are the interfe boundary lines or projection lines far enough apart to always be safe to be able to be evaluated. The differential deformations are added up, so integrated. Large deformations can also be detected in this way.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments are described in the subclaims.
Die Bilder des Objekts können mit einem Interferometrie-Verfahren aufgenommen werden. Geeignete Interferometrie-Verfahren sind beispielsweise die holographi sche Interferometrie, die elektronische Speckle-Pattern-Interferometrie (ESPI) oder die Speckle-Shearing-Interferometrie. Die Bilder des Objekts können allerdings auch mit einem Projektionsverfahren aufgenommen werden. In Betracht kommen insbesondere ein Gitterprojektionsverfahren oder ein Moiré-Verfahren.The images of the object can be recorded using an interferometry method become. Suitable interferometry methods are, for example, holography Interferometry, the electronic speckle pattern interferometry (ESPI) or speckle shearing interferometry. The pictures of the object can, however can also be recorded with a projection method. Be considered in particular a grid projection method or a moiré method.
Aus den aufgenommenen Bildern können Phasenbilder ermittelt werden. In diesem Fall werden die Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden Phasenbildern gebildet und werden diese Differenzen dem jeweils vorangehenden Phasenbild hinzuad diert. Die Ermittlung der Phasenbilder kann beispielsweise nach dem Verfahren der EP 419 936 B1, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, erfolgen. Nach diesem Verfahren wird das Phasenbild aus dem Bild auf dem CCD-Sensor ermit telt, und zwar, wie oben bereits erläutert, derart, daß das Phasenbild aus einem einzigen Bild ermittelt wird. Aus den unmittelbar aufgenommenen Verformungsbil dern oder Interferenzlinienbildern werden Phasenbilder berechnet, die dann - durch die beschriebene Differenzbildung und Aufaddierung - ausgewertet werden. Wenn das jeweilige Phasenbild aus einem einzigen Bild ermittelt wird, wie dies nach der EP 419 936 B1 geschehen kann, kann das Verfahren erheblich beschleunigt wer den. Es kann mit der üblichen Videotaktfrequenz durchgeführt werden.Phase images can be determined from the recorded images. In this If so, the differences between successive phase images are formed and these differences are added to the previous phase picture diert. The phase images can be determined, for example, using the method of EP 419 936 B1, to which express reference is hereby made. To In this process, the phase image from the image on the CCD sensor is determined telt, as already explained above, in such a way that the phase image from a single image is determined. From the immediately recorded deformation or interference line images, phase images are calculated, which are then - by the described difference formation and addition - are evaluated. If the respective phase image is determined from a single image, as is the case with the EP 419 936 B1 can happen, the process can be considerably accelerated the. It can be carried out with the usual video clock frequency.
Es ist möglich, ein demoduliertes Phasenbild zu ermitteln und auszuwerten.It is possible to determine and evaluate a demodulated phase image.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt mit kohärenter Strahlung bzw. kohärentem Licht, vorzugsweise Laserlicht, oder mit teilkohärenter Strahlung bzw. teilkohärentem Licht bestrahlt wird. Insbesondere kann das Objekt von einer Laserdiode bestrahlt werden. Nach einer weiteren vor teilhaften Weiterbildung wird das Objekt von mehreren Laserdioden bestrahlt. Die Verwendung von einer oder mehreren Laserdioden ist insbesondere deshalb vor teilhaft, weil Laserdioden verhältnismäßig kostengünstig sind. Bei der Verwendung von mehreren Laserdioden kann die Anordnung derart getroffen werden, daß sich die Ausleuchtungsbereiche der Laserdioden nicht überlappen bzw. nur geringfügig in Randbereichen überlappen. Es ist allerdings auch möglich, die Anordnung derart zu treffen, daß sich die Ausleuchtungsbereiche von zwei oder mehreren oder allen Laserdioden überlappen.Another advantageous development is characterized in that the object with coherent radiation or coherent light, preferably laser light, or with partially coherent radiation or partially coherent light is irradiated. In particular the object can be irradiated by a laser diode. After another before partial further training, the object is irradiated by several laser diodes. The The use of one or more laser diodes is therefore particularly preferred partial because laser diodes are relatively inexpensive. When using The arrangement can be made by several laser diodes in such a way that the illumination areas of the laser diodes do not overlap or only slightly overlap in marginal areas. However, it is also possible to arrange it in this way to make sure that the illumination areas of two or more or all Laser diodes overlap.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Bil der bzw. Phasenbilder des Objekts von einem handgehaltenen Sensor aufgenom men werden können. Der für das Meßverfahren verwendete Sensor bzw. ein Ge häuse, in dem dieser Sensor angeordnet ist, kann also von Hand gehalten werden. Hierdurch werden zwar Störungen erzeugt. Diese Störungen, die dadurch verur sacht werden, daß der von Hand gehaltene Sensor niemals vollständig ruhig ge halten werden kann, werden jedoch durch die verhältnismäßig hohe Bildfrequenz im zeitlichen Verlauf kompensiert. Bei hinreichend schneller Einzelbildfolge ist es dementsprechend möglich, einen handgeführten Sensor, beispielsweise einen handgeführten ESPI-Sensor oder Shearing-Sensor, zu verwenden, insbesondere in Verbindung mit einer elektronischen Verwacklungsunterdrückung. Dabei wird vor ausgesetzt, daß die Bildfrequenz so hoch ist, daß die durch das Halten des Sen sors von Hand erzeugten Störungen im Verhältnis dazu klein sind. Das Zittern der Hand, aber auch andere Störungen, die von außen eingeführt werden und die auch bei einem festen Meßaufbau entstehen können, können im zeitlichen Verlauf aus gemittelt werden.A particular advantage of the method according to the invention is that the bil the or phase images of the object recorded by a hand-held sensor men can be. The sensor used for the measuring process or a Ge housing in which this sensor is arranged can be held by hand. This creates interference. These disturbances, which caused gently that the hand-held sensor never completely calm can be held, but are due to the relatively high frame rate compensated over time. If the frame sequence is sufficiently fast, it is accordingly possible, a hand-held sensor, for example a handheld ESPI sensor or shearing sensor to use, especially in Connection with electronic anti-blur. Doing so exposed that the frame rate is so high that the by holding the Sen Hand-generated interference is small in comparison. The tremor of Hand, but also other disturbances that are introduced from the outside and that too in the case of a fixed measurement setup can occur over time be averaged.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein ge störtes Bild bzw. Phasenbild bei der Auswertung nicht berücksichtigt wird. Die Aus wertung des Bildes bzw. Phasenbildes erfolgt in der oben angegebenen Weise da durch, daß die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern bzw. Pha senbildern gebildet wird und daß diese Differenz dann dem jeweils vorangegange nen Bild bzw. Phasenbild hinzuaddiert wird. Wenn ein Bild bzw. Phasenbild oder die Differenz, die daraus gebildet worden ist, gestört ist, wird das Bild bzw. Pha senbild bzw. die Differenz nach der vorteilhaften Weiterbildung bei der Auswertung nicht berücksichtigt.Another advantageous development is characterized in that a ge disturbed image or phase image is not taken into account in the evaluation. The out Evaluation of the image or phase image takes place in the manner indicated above that the difference between two successive images or Pha senbildern is formed and that this difference is then the previous one NEN image or phase image is added. If an image or phase image or the difference that has been formed from it is disturbed, the picture or Pha Senbild or the difference after the advantageous training in the evaluation not considered.
Ein derartiges gestörtes Bild bzw. Phasenbild bzw. eine derartige gestörte Differenz kann insbesondere bei der Verwendung von Laserdioden entstehen. Laserdioden führen sogenannte Modensprünge aus. Hierbei handelt es sich um sprunghafte Änderungen der Wellenlänge, deren Auftreten nicht vorhergesagt werden kann, sondern zufällig erfolgt. Die Wellenlänge ändert sich sprunghaft um einen geringfü gigen Betrag. Wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern bzw. Phasenbil dern ein derartiger Modensprung auftritt, liegt ein gestörtes Bild bzw. Phasenbild bzw. eine gestörte Differenz vor, und die Auswertung wird ebenfalls gestört. Um den durch den Modensprung oder auf andere Weise hervorgerufenen Fehler zu beseitigen, kann das Bild bzw. Phasenbild bzw. die Differenz bei der Auswertung weggelassen werden. Such a disturbed image or phase image or such a disturbed difference can arise especially when using laser diodes. laser diodes perform so-called fashion jumps. These are erratic Changes in wavelength whose occurrence cannot be predicted, but happens randomly. The wavelength changes abruptly by a little amount. If between two successive pictures or phase pictures If such a mode jump occurs, there is a disturbed picture or phase picture or a disturbed difference, and the evaluation is also disturbed. Around the errors caused by the fashion leap or otherwise can eliminate the image or phase image or the difference in the evaluation be omitted.
Das gestörte Bild bzw. Phasenbild bzw. die daraus gebildete Differenz kann ver nachlässigt werden. Bei einer hinreichend schnellen Einzelbildfolge kann der hier durch hervorgerufene Fehler vernachlässigbar sein.The disturbed image or phase image or the difference formed from it can ver be neglected. With a sufficiently fast single image sequence, this can be done here be negligible due to errors.
Es ist allerdings auch möglich, die durch das gestörte Bild bzw. Phasenbild bzw. die gestörte Differenz verursachte Lücke durch die vorangegangene und/oder nachfol gende Differenz zu schließen. Dies ist insbesondere bei im wesentlichen linearen Verformungen möglich bzw. dann, wenn die Bildfolge so hoch ist, daß zwischen aufeinanderfolgenden Bildern näherungsweise lineare Verhältnisse vorliegen. In diesem Fall wird die zu dem gestörten Bild bzw. Phasenbild gehörende Verformung aus den Nachbarzeitabständen extrapoliert. Für das ausgefallene Intervall werden die vorangegangene Differenz und/oder die nachfolgende Differenz herangezogen.However, it is also possible that the by the disturbed image or phase image or disturbed difference caused gap by the previous and / or successor to close the difference. This is particularly the case with essentially linear Deformations possible or when the image sequence is so high that between successive images have approximately linear relationships. In in this case the deformation associated with the disturbed image or phase image extrapolated from the neighboring time intervals. For the failed interval the previous difference and / or the subsequent difference are used.
Um auch bei dem Ausfall eines Bildes bzw. Phasenbildes eine Auswertung durch führen zu können, sollte die Auflösung derart gewählt werden, daß eine sichere Unterscheidung der Interferenzlinien oder Projektionslinien auch dann noch möglich ist, wenn ein Bild ausfällt. Der theoretische Mindestabstand zwischen zwei benach barten Linien beträgt zwei Pixel. Um eine zuverlässige Auswertung zu gewährlei sten, sollte allerdings der Abstand zwischen zwei benachbarten Linien mindestens vier oder fünf Pixel betragen. Dann können die Linien auch dann noch sicher unter schieden werden, wenn ein Bild bzw. Phasenbild ausfällt.In order to carry out an evaluation even if an image or phase image fails To be able to lead, the resolution should be chosen so that a safe Distinction of the interference lines or projection lines is still possible is when a picture fails. The theoretical minimum distance between two neighboring beard lines is two pixels. To ensure a reliable evaluation However, the distance between two neighboring lines should be at least four or five pixels. Then the lines can still be safely under be separated if an image or phase image fails.
Die aufgenommenen Bilder bzw. Phasenbilder können als Film visualisiert werden.The captured images or phase images can be visualized as a film.
Es ist möglich, beliebige Zeitabschnitte der Verformung miteinander zu vergleichen.It is possible to compare any time period of the deformation with each other.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Erfas sung der Verformung von Objekten gelöst durch eine Meßeinrichtung zur Aufnah me einer Folge von Bildern des Objekts während der Verformung des Objekts und durch eine Auswerteeinrichtung zum Bilden der Differenz zwischen zwei aufeinan derfolgenden Bildern und zum Aufaddieren der Differenz. The object underlying the invention is in a device for detecting Solution of the deformation of objects solved by a measuring device for recording me a sequence of images of the object during the deformation of the object and by an evaluation device for forming the difference between two the following pictures and to add up the difference.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weite ren Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the device according to the invention are in the wide ren subclaims described.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying Drawing explained in detail. In the drawing shows
Fig. 1 eine Meßeinrichtung und ein Objekt in einer schematischen Dar stellung und Fig. 1 a measuring device and an object in a schematic Dar position and
Fig. 2 die Bildung von Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden Pha senbildern. Fig. 2 senbildung the formation of differences between successive Pha.
Wie in Fig. 1 dargestellt wird ein Objekt 1, z. B. ein Reifen oder ein Verbundwerk stoff, mit einem Meßkopf 2 laufend beobachtet. Das Objekt 1 wird verformt, z. B. durch Druck, Unterdruck, Wärme oder dergleichen. Der Meßkopf 2 kann von Hand gehalten werden. Er ist über eine Leitung 3 mit einem Auswertegerät, z. B. einem PC oder sonstigen Computer, verbunden.As shown in Fig. 1, an object 1 , e.g. B. a tire or a composite material, with a measuring head 2 continuously observed. Object 1 is deformed, e.g. B. by pressure, negative pressure, heat or the like. The measuring head 2 can be held by hand. It is connected via a line 3 to an evaluation device, e.g. B. a PC or other computer connected.
Bei dem Meßkopf kann es sich um ein Gerät handeln, das nach dem in der EP 419 936 B1 beschriebenen Verfahren arbeitet. Der Meßkopf 2 weist Laserdioden auf, die das Objekt 1 mit Laserlicht 4 bestrahlen.The measuring head can be a device that works according to the method described in EP 419 936 B1. The measuring head 2 has laser diodes which irradiate the object 1 with laser light 4 .
Durch den Meßkopf 2 werden laufend Bilder des Objekts 1 aufgenommen. Dies geschieht während der Verformung des Objekts 1. Zur Aufnahme der Bilder ist in dem Meßkopf 2 ein CCD-Sensor vorhanden. Die Bilder werden mit einer Frequenz von 1000 Vollbildern pro Sekunde aufgenommen. Diese Frequenz ist im allgemei nen ausreichend, wenn der Meßkopf 2 von Hand gehalten wird. Dabei ist darauf zu achten, daß die Verschiebung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern nicht größer sein soll als ein Mikrometer. Dies kann bei von Hand gehaltenen Meßköpfen im Allgemeinen durch eine Frequenz von 1000 Vollbildern pro Sekunde erreicht werden. Falls der Meßkopf 2 feststehend montiert wird, können wesentlich geringe re Bildfrequenzen verwendet werden. Die Bilder können dann mit Videotaktfre quenz (25 Vollbilder pro Sekunde) aufgenommen werden oder auch - je nach An wendungsfall - mit einer kleineren oder größeren Frequenz.The measuring head 2 continuously records images of the object 1 . This happens during the deformation of the object 1 . A CCD sensor is present in the measuring head 2 for recording the images. The pictures are taken at a frequency of 1000 frames per second. This frequency is generally sufficient if the measuring head 2 is held by hand. It is important to ensure that the shift between two successive images should not be greater than one micrometer. With handheld measuring heads, this can generally be achieved by a frequency of 1000 frames per second. If the measuring head 2 is fixed, significantly lower image frequencies can be used. The images can then be recorded with video clock frequency (25 full frames per second) or - depending on the application - with a lower or higher frequency.
Aus den Bildern werden ständig Phasenbilder berechnet. Dies erfolgt vorzugsweise in 1-Bild-Technik. Aus jedem Bild wird also ein Phasenbild berechnet. Dies kann nach dem Verfahren geschehen, das in der EP 419 936 B1 beschrieben ist. Eine Aufnahme des Objekts 1 im Ruhezustand ist nicht erforderlich.Phase images are continuously calculated from the images. This is preferably done using 1-image technology. A phase image is thus calculated from each image. This can be done using the method described in EP 419 936 B1. It is not necessary to record object 1 in the idle state.
Die Differenzen aufeinanderfolgender Phasenbilder beschreiben die Verformung zwischen jeweils zwei Aufnahmezeitpunkten. Dies ist in Fig. 2 schematisch darge stellt. Die Verformung zwischen zwei beliebigen Aufnahmezeitpunkten errechnet sich aus der 2 π-modulierten Summe der Differenzen aller dazwischen liegenden Aufnahmen.The differences between successive phase images describe the deformation between two recording times. This is shown schematically in Fig. 2 Darge. The deformation between any two recording times is calculated from the 2 π-modulated sum of the differences of all recordings in between.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird die Differenz n aus der Differenz zwischen dem nachfol genden Phasenbild n + 1 und dem vorangegangenen Phasenbild n gebildet. Die Differenz n + 1 wird aus dem dann nachfolgenden Phasenbild n + 2 und dem dann vorangegangenen Phasenbild n + 1 gebildet, und so weiter. Die Differenzen wer den ferner laufend aufaddiert. Aus der Summe der aufaddierten Differenzen ergibt sich die Gesamtverformung.As shown in Fig. 2, the difference n is formed from the difference between the subsequent phase image n + 1 and the previous phase image n. The difference n + 1 is formed from the subsequent phase image n + 2 and the previous phase image n + 1, and so on. The differences are also added up continuously. The total deformation results from the sum of the added up differences.
Zu jeder Aufnahme (jedem Bild bzw. Phasenbild) kann eine Serie von Verfor mungsbildern berechnet werden durch Berechnung der Summe aller n nachfolgen den Verformungen (n = 1, 2, 3 . . .). Dadurch kann die Verformung als Film bzw. in einer Art Film visualisiert werden.For each picture (every picture or phase picture) a series of Verfor are calculated by calculating the sum of all n successions the deformations (n = 1, 2, 3...). This allows the deformation as a film or in of a kind of film can be visualized.
Beliebige Teilabschnitte einer Verformung können einzeln betrachtet werden. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, falls durch eine begrenzte laterale Auflösung des Meßkopfes die gesamte Verformung nicht darstellbar ist bzw. falls die Streifen dichte größer ist als die Pixelauflösung. Any sections of a deformation can be viewed individually. This can be particularly useful if by a limited lateral resolution the entire deformation of the measuring head cannot be represented or if the stripes density is greater than the pixel resolution.
Störungen innerhalb der Verformung können unterdrückt bzw. überbrückt werden. Wenn eine Bildstörung zwischen zwei Aufnahmezuständen auftritt, beispielsweise durch einen Modensprung der Beleuchtung, durch Wärmeschlieren, durch eine Bauteil- und/oder Meßkopfverkippung, wird die Störung bei der Auswertung nicht berücksichtigt. Dies kann dadurch geschehen, daß die Differenz aus den beiden zugehörigen Bildern bzw. Phasenbildern, zwischen denen die Störung stattgefun den hat, nicht zu der Summe der Differenzen addiert wird, wodurch die Störung im Ergebnisbild unterdrückt wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht u. a. den Einsatz von Laserdioden anstatt teurer Laser bei vielen Meßaufgaben. Die Verformung während des unterdrückten Zeitraumes kann bei hinreichend schneller Einzelbild folge vernachlässigt werden. Bei linearen Verformungen bzw. bei Verformungen, die mit hinreichender Näherung als linear betrachtet werden können, kann die Ver formung während des unterdrückten Zeitraumes aus den Nachbarzeitabständen extrapoliert werden.Faults within the deformation can be suppressed or bridged. If there is an image disturbance between two recording conditions, for example through a fashion leap in lighting, through heat streaks, through a Tilting of the component and / or measuring head does not interfere with the evaluation considered. This can be done by making the difference between the two associated images or phase images between which the disturbance took place has, is not added to the sum of the differences, whereby the disturbance in the Result picture is suppressed. This procedure allows u. a. use of laser diodes instead of expensive lasers for many measuring tasks. The deformation during the suppressed period, the frame may be sufficiently fast be neglected. With linear deformations or with deformations, which can be regarded as linear with sufficient approximation, the ver formation from the neighboring time intervals during the suppressed period be extrapolated.
Die zu unterdrückenden Störungen können innerhalb der Serie von Verformungs bildern manuell oder automatisch detektiert werden.The perturbations can be suppressed within the series of deformation images can be detected manually or automatically.
In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung ist häufig der eigentlich untersuchten, atypischen Werkstückverformung eine typische "Ganzkörperverformung" überla gert. In vielen Fällen ist das Maß dieser Ganzkörperverformung deutlich größer als das des gesuchten Fehlers im Objekt. Dadurch ist es oft unmöglich, den Fehler zu visualisieren, weil die überlagerte globale Verformung bereits die Dynamik der Meßanordnung überschreitet, bevor sich der gesuchte Fehler deutlich ausprägen kann.In the non-destructive testing of materials, the actually examined, atypical workpiece deformation over a typical "whole body deformation" siege. In many cases, the extent of this whole body deformation is significantly larger than that of the searched error in the object. This often makes it impossible to make the mistake visualize because the superimposed global deformation already dynamics the Measuring arrangement exceeds before the searched error becomes clear can.
Um auch derartige "überdeckte" Fehler sichtbar machen zu können, kann eine glo bale Ausgleichsfläche von jeder Einzeldifferenz subtrahiert werden und können die korrigierten Einzeldifferenzen dann aufsummiert werden. In order to be able to make such "covered" errors visible, a glo bale compensation area can be subtracted from each individual difference and can corrected individual differences can then be added up.
Zusätzlich können in manchen Anwendungen unerwünschte Verformungen separat erfaßt und von der Kombination aus erwünschter und unerwünschter Verformung, die aufgenommen wird, subtrahiert werden.In addition, undesirable deformations can be separated in some applications captured and by the combination of desired and undesired deformation, that is ingested, subtracted.
Dies sei anhand eines Beispiels erläutert, bei dem Reifen mit Fehlern in eine Un terdruckkammer eingebracht werden. Die Fehler vergrößern sich während der Ab senkung des Druckes in der Unterdruckkammer. Sie können mit Shearografie sichtbar gemacht werden. Die durch die Fehler hervorgerufene Verformung ist die "erwünschte" Verformung, die ermittelt und sichtbar gemacht werden soll. Die Rei fen pflegen nach einer Deformation, die z. B. durch das Einbringen in die Prüfkam mer hervorgerufen werden kann, langsam wieder ihre ursprüngliche Form anzu nehmen. Hierbei handelt es sich um die "unerwünschte Ganzkörperverformung", die der eigentlich zu untersuchenden, atypischen, erwünschten Verformung überla gert ist. Bei der Prüfung von Reifen ist diese Ganzkörperverformung vom beauf schlagten Unterdruck weitgehend unabhängig.This is explained using an example in which tires with errors in an Un terdruckkammer be introduced. The errors increase during the Ab lowering the pressure in the vacuum chamber. You can use shearography be made visible. The deformation caused by the errors is "Desired" deformation to be determined and made visible. The Rei fen maintain after a deformation that z. B. by introducing it into the test chamber can be caused to slowly return to its original shape to take. This is the "unwanted whole body deformation", that of the atypical, desired deformation to be examined device. When testing tires, this whole body deformation is instructed by struck negative pressure largely independently.
Durch das erfindungsgemäße Messen der Verformung während einer Unter druckänderung wird die aus erwünschter und unerwünschter Komponente kombi nierte Gesamtverformung gemessen. Durch eine Messung (Referenzmessung) oh ne Unterdruckänderung kann die unerwünschte Komponente (unerwünschte Ganz körperverformung) ermittelt werden. Durch Subtrahieren der unerwünschten Ver formung von der kombinierten Gesamtverformung kann die erwünschte Kompo nente der Verformung erhalten werden.By measuring the deformation according to the invention during a sub pressure change is the combination of the desired and undesired component total deformation measured. By a measurement (reference measurement) oh A change in negative pressure can cause the undesired component (undesired whole body deformation) can be determined. By subtracting the unwanted ver Formation of the combined total deformation can be the desired compo nente of the deformation can be obtained.
Dabei wird vorausgesetzt, daß die beiden Messungen unmittelbar nacheinander erfolgen und jeweils so lange dauern, bis der Anteil der unerwünschten Verformung in beiden Fällen gleich groß ist. Ersatzweise können auch die Ergebnisse, z. B. ent sprechend der gesamten Zeitdifferenz der Einzelverformungen, normiert werden, um den gleichen Anteil der unerwünschten Verformungskomponente zu erreichen, bevor diese von der kombinierten Gesamtverformung abgezogen wird. It is assumed that the two measurements are made one after the other take place and take so long until the proportion of undesirable deformation is the same size in both cases. Alternatively, the results, e.g. B. ent speaking of the total time difference of the individual deformations, in order to achieve the same proportion of the undesirable deformation component, before it is subtracted from the combined total deformation.
Dementsprechend ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dadurch ge kennzeichnet, daß die Ganzkörperverformung von der Gesamtverformung subtra hiert wird. Auf diese Weise wird die erwünschte Verformung erhalten. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß unerwünschte Verfor mungen von der Gesamtverformung subtrahiert werden. Die unerwünschten Ver formungen werden dabei vorzugsweise aus Referenzmessungen ermittelt. Die Re ferenzmessungen können ohne Ausprägung der gewünschten Verformung durch geführt werden.Accordingly, an advantageous development of the invention is ge indicates that the total body deformation subtracted from the total deformation is hated. In this way the desired deformation is obtained. Another Advantageous further development is characterized in that undesired deformation measurements are subtracted from the total deformation. The unwanted ver Formations are preferably determined from reference measurements. The Re Reference measurements can be made without expressing the desired deformation be performed.
Vorteilhaft ist es, wenn die Subtraktion der Ganzkörperverformung bzw. uner wünschten Verformung von der Gesamtverformung in den Bildern bzw. Phasenbil dern vor dem Bilden der Summe der Differenzen zwischen den Bildern bzw. Pha senbildern erfolgt. Durch eine Subtraktion der Ganzkörperverformung in den Ein zeldifferenzbildern vor dem Aufsummieren zur Gesamtverformung kann die Meß dynamik erhöht werden. Vorzugsweise findet eine Subtraktion von unerwünschten Verformungen, die aus Referenzmessungen ohne Ausprägung der gewünschten Verformung ermittelt werden, statt.It is advantageous if the subtraction of the whole body deformation or not desired deformation of the total deformation in the images or phase balance before forming the sum of the differences between the images or Pha pictures. By subtracting the whole body deformation into the one zeldifferenzenen before adding up to the total deformation, the meas dynamics can be increased. Preferably, subtraction from unwanted takes place Deformations that result from reference measurements without expressing the desired Deformation can be determined instead.
Claims (27)
bei dem während der Verformung des Objekts (1) eine Folge von Bildern des Objekts (1) mit einem Meßverfahren aufgenommen wird,
die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern (n, n + 1, n + 2) ge bildet wird
und diese Differenz dem ersten Bild hinzuaddiert wird.1. Method for detecting the deformation of objects ( 1 ),
in which a sequence of images of the object ( 1 ) is recorded with a measuring method during the deformation of the object ( 1 ),
the difference between two successive images (n, n + 1, n + 2) is formed ge
and this difference is added to the first image.
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