MODERN PHOTOGRAMMETRY IN CIVIL ENGINEERING - EXAMPLES FOR MONITORING AND EVALUATION

Monitoring und Bewertung sind Hauptaufgaben im Management bzw. der Revitalisierung von Bauwerken. Unterschiedliche Verfahren können bei der Akquisition der erforderlichen geometrischen Information, wie z. B. Größe oder Verformung eines Gebäudes, eingesetzt werden. Da das Potenzial der digitalen Fotografie kontinuierlich wächst, stellt die Industriephotogrammetrie heute eine bedeutende Alternative zu den klassischen Verfahren wie Dehnmessstreifen oder anderen taktilen Sensoren dar. Moderne Industriephotogrammetrie erfasst die Bilder mittels digitaler Systeme. Dies bedeutet, dass die Information digitaler Bilder mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung untersucht werden muss, um die Bildkoordinaten der Messpunkte zu erhalten. Eine der Aufgaben der Bildverarbeitung für photogrammetrische Zwecke besteht somit darin, den Mittelpunkt von kreisförmigen Marken zu lokalisieren. Die modernen Operatoren liefern Subpixelgenauigkeit für die Koordinaten des Punktes. Das optische Messverfahren der Industriephotogrammetrie erfordert hinsichtlich der Hardware in erster Linie hochauflösende digitale Kameras. Dabei lassen sich die Kameras in Videokameras, HighSpeed-Kameras, intelligente Kameras sowie so genannte Consumer und Professionelle Kameras unterscheiden. Die geometrische Auflösung digitaler HighEnd-Kameras liegt heute bei über 10 Megapixel. In punkto Datentransfer zum Rechner sind verschiedene Standards am Markt verfügbar, z. B. USB2.0, GigE-Vision, CameraLink oder Firewire. Die Wahl des Standards hängt immer von der spezifischen Aufgabenstellung ab, da keine der Techniken eine führende Position einnimmt. Die moderne Photogrammetrie bietet viele neue Möglichkeiten für das Monitoring und die Bewertung von Bauwerken. Sie kann ein-, zwei-, drei- oder vierdimensionale Informationen liefern, falls erforderlich auch in Echtzeit. Als berührungsloses Messverfahren ist der Einsatz der Photogrammetrie noch möglich, wenn die taktilen Sensoren z. B. aufgrund ihres Platzbedarfes nicht mehr eingesetzt werden können. Hochauflösende Videokameras erlauben es, selbst dynamische Untersuchungen mit großer Präzision durchzuführen

Verknüpfung einer optischen 3D Bewegungserfassung mit CT basierter 3D Visualisierung zur Analyse einer virtuellen Bewegung der Lendenwirbelsäule

Ziel der Studie war die Analyse der physiologischen Bewegung der Lendenwirbelsäule sowie deren Visualisierung im 3D Modell. Hierfür wurden fresh-frozen Wirbelsäulen in einem Wirbelsäulenprüfstand in den drei Hauptbewegungsrichtungen vermessen. Anschließend wurden noch computertomographische Schnittbilder angefertigt und diese graphisch zu dreidimensionalen Modellen weiter verarbeitet. Im letzten Schritt wurden die dreidimensionalen Modelle mit dem optischen Messsystem der Bewegungserfassung synchronisiert. Hierdurch konnte die Bewegung von beliebigen Punkten zueinander erfasst werden, auch wenn diese durch die Kameras des optischen Systems nicht erfasst wurden. Zusätzlich ließ sich die Bewegung der Wirbelsäule graphisch und dreidimensional visualisieren

Forum Bildverarbeitung 2012

Bildverarbeitung spielt in vielen Bereichen der Technik zur effizienten und objektiven Informationserfassung eine Schlüsselrolle und hat sich in vielen Anwendungen einen unverzichtbaren Platz erobert. Von besonderer Bedeutung ist dabei eine zielführende Verarbeitung der erfassten Bildsignale. Das "Forum Bildverarbeitung 2012" greift diese hochaktuellen Entwicklungen sowohl hinsichtlich der theoretischen Grundlagen, Beschreibungsansätze und Werkzeuge als auch relevanter Anwendungen auf

Mensch-Maschine-Systeme : Wissenschaftliches Kolloquium 5. März 2009, Fraunhofer IITB

Das informationstechnische Kolloquium Mensch-Maschine-Systeme des Fraunhofer IITB gibt anlässlich des 80sten Geburtstags seines ehemaligen Leiters und Präsidenten der Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Dr. Max Syrbe, einen Überblick über Geschichte, Stand und Trends der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Mensch-Maschine-Systeme, welcher sich von der Ethik der Techniknutzung über die Automatisierungssysteme bis zu dem Maschinensehen für die Mensch-Maschine-Interaktion erstreckt

Mensch-Maschine-Systeme : Wissenschaftliches Kolloquium 5. März 2009, Fraunhofer IITB

Das informationstechnische Kolloquium Mensch-Maschine-Systeme des Fraunhofer IITB gibt anlässlich des 80sten Geburtstags seines ehemaligen Leiters und Präsidenten der Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Dr. Max Syrbe, einen Überblick über Geschichte, Stand und Trends der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Mensch-Maschine-Systeme, welcher sich von der Ethik der Techniknutzung über die Automatisierungssysteme bis zu dem Maschinensehen für die Mensch-Maschine-Interaktion erstreckt

Quality Networking

Ziel des Change Management ist es, den Fortschritt im Bereich Automationstechnik, IT, Mikromechanik und Messtechnik in Qualität im Unternehmen umzusetzen. Industrielle Organisationstrukturen sind von horizontal und vertikal vernetzten Anwendungen gekennzeichnet. Qualitätsmanagement als Querschnittsfunktion muss den vernetzten Strukturen folgen. Analog zu den vernetzten Abhängigkeiten wird QUALITY NETWORKING als Qualitäts-Steuerungs-Schema eingeführt. Bei der Realisierung gelten die Leitlinien der DIN/ISO 9000, die system-, prozess-, mitarbeiterorientierte Qualitätsführung und Kontinuierliches Verbessern, sowie Fehlervermeidung als Meta Ziele in den Vordergrund stellt. Kontinuierliches Verbessern im Fertigungsbereich bedeutet automatische Echtzeit- Prozessoptimierung, die gleichzeitig das Prinzip Fehlervermeidung realisiert.Im Fertigungsbereich wird vertikale Prozessautomation im Prozessregelkreis 1 (PRK1) zwischen Leit- und Ressourcenebene einstufig praktiziert und mit statistischen Kennzahlen gesteuert. Damit wird Prozessoptimierung und Fehlervermeidung zu Null-Fehler-Produktion nicht an der Quelle fassbar. Voraussetzung hierfür ist vertikal erweiterte Prozessintegration mit der Prozessebene, die im Prozessregelkreis 2 (PRK2) den Bearbeitungsprozess, Ressourcenparameter und Einflüsse und aus dem Prozessumfeld umfasst. PRK2-Prozesse sind von kurzen Parameteraktionszyklen und vernetzten, nicht-linearen Abhängigkeiten geprägt. Die Beziehungsgeflechte sind mit gebräuchlichen QM Techniken oder mathematisch statistischen Methoden nur unzulänglich abzubilden. Hierzu wird kontinuierliches Prozessmonitoring und online Prozessanalytik notwendig; außerdem Methoden, die Prozess- Optimierungs-Optionen automatisch bzw. selbstlernend erkennen, Regeln zu kausalen Prozesszusammenhänge entdecken und diese schnittstellenfrei zur Optimierung des Prozesses in Echtzeit und maschineller Ressourcen sofort nutzbar bereitstellen.Die Arbeit beschreibt die Entwicklung, Funktionalität, Effektivität und experimentelle Validierung eines solchen Systems. In diesem kommen statistische Verfahren kombiniert mit innovativen Data-Mining Methoden im Rahmen des KDD Prozesses zum Einsatz. Das System stellt mit der Visualisierung gleichzeitig ein Instrument zur fertigungs- und mitarbeiternahen Qualitätsführung dar. Der Übergang von statistischen Qualitätssteuerung -mit iterativen Verbesserungen- hin zu regelbasierter Echtzeit Prozessoptimierung hebt kontinuierliches Verbessern auf ein höheres Niveau und bedeutet ein Paradigmenwechsel im Qualitätsengineering

Entwicklung und Umsetzung eines Moduls zur Inline-Faltenauswertung an Kartonziehteilen

Die vorliegende Arbeit hat die Entwicklung und Validierung eines Inline-Faltenauswertungsmoduls zur Auswertung der Faltenverteilung an gezogenen Kartonformteilen im Prozess zum Ziel. Ein entsprechend konstruierter Versuchsaufbau ermöglicht die dafür notwendigen Bilddaten innerhalb des Ziehprozesses zu akquirieren und annähernd in Echtzeit auszuwerten. Durch den Ausgleich der graduellen Beleuchtung kann unter Anwendung eines zweidimensionalen Frequenzfilters eine Kontrastoptimierung zwischen Falten und Hintergrund erreicht werden, die die Auswertung der Daten begünstigt. Mittels Kreuzkorrelation mit einem Faltenmodell kann so die Position von Falten in Bildausschnitten lokalisiert werden. Dieser neuartige Ansatz ermittelt Falten nicht nur punktuell, sondern bezieht auch die Umgebung eines Pixels in die Analyse ein. Dadurch wird eine differenzierte Klassifizierung erreicht, die robust gegenüber Bildfehlern und Rauschen ist. Eine Korrekturfunktion berücksichtigt die durch die Abbildung der runden Zarge auf die Fokusebene resultierenden Positionsabweichungen und macht die Falten einer photogrammetrischen Messung zugänglich. So lassen sich mittlere Faltenabstände und deren Standardabweichungen ermitteln, die einem Vergleich mit Referenzmessmethoden standhalten. Mit Hilfe statistischer Tests kann gezeigt werden, dass vor allem aus hohen Faltenhalterkräften, und demzufolge feinverteilten Falten, größere Abweichungen zwischen dem Inline-Faltenauswertungsmodul und der Referenzmessmethode resultieren. Eine Fehlerdiskussion legt verschiedene Gründe für dieses Verhalten dar. Weiterführende Untersuchungen weisen die prinzipielle Eignung des Verfahrens für abweichende Geometrien und Materialien nach, zeigen jedoch auch Grenzen des eingesetzten Systems auf. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen werden Verbesserungsansätze vorgeschlagen, die die Limitierungen der entwickelten Methode reduzieren können.The present thesis includes the development and validation of a module for inline-examination of wrinkle-distribution on deep-drawn paperboard containers within the deep drawing process. A suitably constructed test-device allows to acquire the necessary images within the process and their approximately real-time evaluation. The usage of a two-dimensional frequency-filter accomplishes a contrast optimization between wrinkles and background by the compensation of a gradual illumination, which supports the evaluation of the wrinkles. Through the cross-correlation with a wrinkle-model, the position of wrinkles in image segments can be determined. This novel approach not only determines the wrinkles in a punctual way, but also it includes the environment of pixels. In this way a differentiating classification is possible, which is sturdy against image errors and noise. A correcting function considers the position errors caused by the mapping of the round frame of the deep-drawn paperboard container to the focal plane and makes the wrinkles available for a photogrammetric measurement. In this way averaged wrinkle-distances and their standard deviation can be determined that withstands the comparison with certain reference measuring methods. By statistical tests can be shown, that especially high blankholder forces and therefor small wrinkles result in higher differences between the inline examination-module and the reference measuring method. An error discussion explains various reasons for this behavior. Further tests prove the general suitability of the method for different geometries and materials, but also show limits of the applied system. Based on the gained knowledge, approaches for optimization are discussed that may improve the developed method