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Der Betriebsleiter 10/2019

Der Betriebsleiter 10/2019

FERTIGUNGSTECHNIK Genau

FERTIGUNGSTECHNIK Genau hinschauen – mehr sehen Mit optischen Extensometern zu mehr Informationen für die Materialprüfung 01 Das optische Extensometer laserXtens misst berührungslos und ohne Messmarken Automatische Messmarkenerkennung Die Messung der Längenänderung ist eine Kernkompetenz von ZwickRoell. Die Produktpalette des Prüftechnikspezialisten für diese Aufgabe umfasst Extensometer mit unterschiedlichen Auflösungen, Messprinzipien und Messwegen. Generell wird unterschieden in berührende und berührungslos messende Extensometer. Letztere bieten für viele Prüfanwendungen Vorteile gegenüber den klassischen, berührenden Varianten. Autorin: Katja Müller, ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ulm Eines der Hauptmerkmale steckt im Namen: Sie berühren die Probe nicht, und es besteht aufgrund der optischen Messung keine Wechselwirkung zwischen der Probe und dem Messgerät. Berührungslos messende Extensometer beeinflussen daher das Verhalten der Proben nicht durch Prüfschneiden und Mitnahmekräfte. Eine Verfälschung der Messergebnisse durch das Messgerät selbst ist damit ausgeschlossen. Aus der Entkopplung folgt auch, dass optische Extensometer vor Beschädigungen durch die Prüflinge gut geschützt sind und von sprödbrechenden oder „peitschenden“ Proben mit hoher Bruchenergie, wie Elastomeren, Drähten und Seilen, nicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Zudem sind für optische Systeme selbst kleine oder kurze Proben noch erreichbar, wenn berührende Systeme keinen Platz mehr zwischen den Probenhaltern finden. Messungen in Temperierkammern erfolgen durch eine spezielle Glasscheibe und liefern aufgrund des geschlossenen Systems mittlerweile bessere Ergebnisse als Fühleraufnehmer. Ein weiterer Vorteil ist, dass optische Extensometer die ganze Probe im Blick haben und Kameras mehr Informationen liefern als nur die Dehnung. Damit lässt sich beispielsweise die Bruchlage automatisch bestimmen oder die Ausgangsmesslänge nachträglich ändern. Dies reduziert den Verbrauch von Probenmaterial und sorgt für kürzere Prüfzeiten. Die geläufigste Variante innerhalb der optischen Extensometer sind kamerabasierte Video-Extensometer. Auch der videoXtens von ZwickRoell basiert auf dieser Technologie. Je nach Brennweite des Objektivs ergibt sich ein kleineres oder größeres Gesichtsfeld – das ist der Bereich der Probe, der von der Kamera erfasst wird. Auf die Probe werden Messmarken aufgebracht, die die Messlänge markieren. Die Software testXpert III erkennt die Messmarken automatisch und übernimmt die Anfangsmesslänge ins System. Während der Prüfung werden die Marken verfolgt, indem Bild für Bild ausgewertet wird. Eine spezielle Markiermethodik und intelligente Algorithmen in der Software führen zu einer ausgezeichneten Messgenauigkeit. Alle Messkanäle sind exakt synchronisiert. Die Software für die optischen Extensometer ist in testXpert III integriert, so werden alle Daten aus der Prüfung zusammen gespeichert und ausgewertet. Der erforderliche Messbereich für die Prüfung und die gewünschten Messungen setzen die Vorgaben für das nötige Gesichtsfeld und die Auflösung des Objektivs. Hier ist eine Abhängigkeit gegeben: Ein Objektiv mit großem Gesichtsfeld bietet eine kleine Auflösung, ein Objektiv mit kleinem Gesichtsfeld eine hohe Auflösung. Um eine hohe Auflösung in einem großen Messbereich zu bieten, hat ZwickRoell die Array-Technologie entwickelt. Dabei werden mehrere Kameras mit hochauflösenden Objektiven in Reihe geschaltet und die überlappenden Gesichtsfelder per Software zu einem großen Bild zusammengefasst. So entsteht ein optisches Extensometer mit sehr hoher Auflösung und großem Messbereich. Beispielsweise der videoXtens 2-120 HP, der eine Auflösung von 0,15 µm im Messbereich von bis zu 140 mm bietet. Er erfüllt zudem die strengen Kalibrieranforderungen zur Ermittlung des Zugmoduls nach ISO 527-1 Anhang C, auch bei Prüfungen unter Temperatur. Automatische Bestimmung der Bruchlage Da optische Extensometer die ganze Probe oder einen großen Teil der Probe im Blick 32 Der Betriebsleiter 10/2019

ZwickRoell lädt zur testXpo ein Vom 14. bis 17. Oktober 2019 findet die Fachmesse für Prüftechnik, die testXpo, bei ZwickRoell in Ulm statt. Die ZwickRoell Gruppe präsentiert mit 25 Mitausstellern auf 2 500 m² Ausstellungfläche die neuesten Trends und Lösungen für die Qualitätssicherung und Materialprüfung. Hier können sich Interessierte über die Möglichkeiten bei der Längen änderungsmessung und Prüfsoftware informieren. Darüber hinaus reicht das Ausstellungsspektrum von sta tischen Prüfmaschinen, Ermüdungsprüfsystemen, Härteprüfmaschinen und Pendelschlagwerken bis hin zu Fließprüfgeräten. E-Learning. haben, ergeben sich durch eine reine Software-Options-Erweiterung verschiedene Möglichkeiten für mehr Informationen ohne aufwendiges Aufrüsten der Hardware. Beispielsweise die Bestimmung der Breitenänderung und der Brucheinschnürung. Oder das Setzen mehrerer Punkte auf die Probenoberfläche – bis zu 100 Messpunkte erlauben die zweidimensionale Vermessung einer ebenen Probenfläche, um lokale Dehnungen und Inhomogenitäten des Probekörpers unter Last zu ermitteln. Noch deutlicher wird der Mehrwert bei der automatischen Bestimmung der Bruchlage, die es ermöglicht, die Anfangsmesslänge automatisch um die Bruchstelle zu legen. Mit Hilfe der Software testXpert III und der Option Dehnungsverteilung werden bis zu 16 gleichverteilte Messpunkte auf der Probe festgelegt. Während der Prüfung werden die einzelnen Dehnungen zwischen diesen Messpunkten erfasst und verfolgt. Die Anfangsmesslänge wird automatisch um den Bereich mit der größten Dehnung gelegt, da dort der Bruch zu erwarten ist. Somit befindet sich der Bruch immer in der Mitte der Messlänge. Dies spart Probenmaterial und reduziert Prüfzeiten. Die Aufnahmen aus der Prüfung lassen sich speichern. Die Option Test Re-Run nutzt diese aufgezeichnete Bilderserie, um im Nachhinein die Anfangsmesslänge zu ändern oder zu verschieben. Sie wird angewendet, wenn es beispielsweise in der Bauteilprüfung darum geht, lokale Dehnungen an unterschiedlichen Stellen auszuwerten oder wenn im Standard-Zugversuch die Einschnürung der Probe außerhalb der ursprünglichen Ausgangsmesslange eingetreten ist. Auf Basis der neuen Anfangsmesslänge wird in der Software eine Neukalkulation durchgeführt. Die Dehnung sowie alle damit verbundenen Messwerte werden neu berechnet und transparent als separate Prüfung in der Software gespeichert. Prüfungen ohne Messmarken Der laserXtens auf Basis der Laser-Speckle- Korrelation benötigt keine aufgebrachten Messmarken. Damit entfällt die Probenmarkierung und die Optionen lassen sich noch effektiver nutzen. Dank der Array- Technologie bietet das System eine hohe Auflösung (0,07 µm) in einem großen Gesichtsfeld (220 mm). Laserstrahlen werden durch die natürliche Oberflächenrauigkeit auf der Probe gestreut und erzeugen ein Speckle-Muster, das wie ein Fingerabdruck einzigartige Erkennungsmerkmale bietet. Darauf lassen sich über die Software virtuelle Messmarken beliebig festlegen. Ein Vorteil gegenüber Video-Systemen: Das Speckle-Muster hat über die ganze Probenoberfläche und bei jeder weiteren Probe immer die gleich hohe Qualität und ist nicht vom Anwender abhängig, der das Muster aufbringt. Eine gute Basis für sichere Prüfergebnisse. Auch dehngeschwindigkeitsgeregelte Versuche nach ISO 6892 Methode A1 lassen sich zuverlässig durchführen. Für die maximale Flexibilität und Funktionalität gibt es eine Kombination aus laserXtens und videoXtens mit allen Optionen. Eine optimale Grundlage etwa für Forschungslabore und Universitäten, die ein großes Anwendungsspektrum mit wechselhaften Anforderungen haben. www.zwickroell.de • Online-Lehrgänge zur Prüfung von mobiler und ortsfester Steigtechnik • Jederzeit & überall durchführbar • Zertifikat für 2 Jahre Halle 6 Stand C63 Mehr Sicherheit im Betrieb. 02 Bestimmung des Zugmoduls nach ISO 527 in der Temperierkammer www.hailo-professional.de

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