Subproject D3

Non-destructive imaging method (computer tomography) and voxel-based image analysis to determine the mechanical features of textile reinforced materials

Director

Prof. Dr. habil. Hans-Gerd Maas
Chair of Photogrammetry
Institute of Photogrammetry and Remote Sensing

Staff

Dipl.-Ing. Matthias Schulze

Goals

• Testing the application of computer tomography systems and method for mechanical load experiments on textile reinforced sample objects. Use and Application of radiograms to overcame the dependency of object size and resolution as well as the restrictions of the experimental setup.
• Optimise the computer tomography imaging system in respect of geometric resolution and measurement period. Reduce system and reconstruction depending artefacts and errors by improving and extending the imaging system configuration and the reconstruction algorithm. Develop routines to calibrate the geometric and radiometric errors of the imaging unit.
• Further development and optimising of image analysis techniques in respect of the specific applications of further structure analysis on civil engineering experiments. One of the central aspects of all algorithms is the focus on subvoxel precision, in order to improve the reliability and accuracy of the methods.

Results

• Adaptation the computer tomographic system in order to build up and use an experimental setup up for civil engineering experiments.
• Developing of marking methods (sphere markers and metal coating) respectively registration multi temporal data sets.
• Extending photogrammetric algorithms on the base of volume data to detect imperfections extract crack structures as well as determine deformation developing in textile reinforced objects. An accuracy potential of 1/10 Voxel is proved in dependency of the examined material.
• Application computer tomography in the field of detection and quantification of imperfections and object structures inside the object.

Applications

1. Visualisation of textile reinforced wood probe

• Untersuchung Grenzschicht Holz-Harz-Roving (Verbundproblematik)
• Visuelle Analyse durch Schnitte im Tomographiedatensatz
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2.  Detection and quantification of imperfections in concrete and wood probes

3. Extraction of crack structures

Publications

2008

• Brückner, A.; Ortlepp, R.; Curbach, M.: Anchoring of shear strengthening for T-beams made of TRC. In: Materials and Structures 41 (2008), Nr. 2, S. 407-418 – doi:10.1617/s11527-007-9254-9
• Schladitz, F.; Brückner, A.; Ortlepp, R.; Curbach, M.: Shear force strengthening of large, reinforced concrete components using Textile Reinforced Concrete (TRC). In: Concrete Society (Hrsg); GRCA (Hrsg): Proceedings of the 15th Congress of the International Glassfibre Reinforced Concrete Association, Prag, 20.–23.04.2008. GRCA, c/o The Concrete Society, Riverside House, Surry GU17 9AB, UK – Book of Abstracts, p. 33 and CD-ROM – ISBN 978-1-904482-43-7
• Ortlepp, R.; Weiland, S.; Curbach, M.: Restoration of a hypar concrete shell using carbon-fibre textile reinforcement concrete. In: Limbachiya, M. C. (Hrsg.); Kew, H. Y. (Hrsg.): Proceedings of the International Conference Excellence in Concrete Construction through Innovation, London, 9.–10.9.2008. London : Taylor & Francis Group, 2008, S. 357-364 – ISBN 978-0-415-47592-1 (Hardback) und ISBN 978-0-203-88344-0 (eBook)

2007

• Ortlepp, S.; Ortlepp, R.; Curbach, M.: Experimental Investigations on Columns Strengthened by Using Textile Reinforced Concrete. In: Zingoni, A. (Hrsg.): Recent Developments in Structural Engineering, Mechanics and Computation. Proceedings of the Third International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC 2007), Cape Town, 10.–12.09.2007. Rotterdam : Millpress, 2007, S. 525–526 – Book of Abstracts and CD-ROM, Paper-ID 23.5

2006

• Ortlepp, R.; Hampel, U.; Curbach, M.: A new Approach for Evaluating Bond Capacity of TRC Strengthening. In: Cement and Concrete Composites 28 (2006) 7, 589–597 – doi:10.1016/j.cemconcomp.2006.05.003

2005

• Schulze, M.; Hampel, U.: Entwicklung und Kalibrierungs- und Korrekturverfahren zur Steigerung der Bildqualität computertomographischer Messsysteme. In: 5. Oldenburger 3D-Tage Optische 3D-Messtechnik, Photogrammetrie und Laser-Scanning. Oldenburg, Germany, 2005.
• Hampel, U.: Besonderheiten bei photogrammetrischen Verformungs- und Rissmessungen im bautechnischen Versuchswesen. In: VDI – Verein Deutscher Ingenieure (Hrsg.): Strukturanalyse, GESA-Symposium 2005, Saarbrücken, 21.-22.9.2005. VDI/VDE – Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, VDI Verlag, VDI Berichte, Nr. 1899, S. 231-240 – ISBN 3-18-091899-3
• Schulze, M.; Nöthe, M.; Kieback, B.; Maas, H.-G.: Material analysis applying microfocus computer tomography (µCT) and 3D Photogrammetry. In: Deutsche Physikalische Gesellschaft Frühjahrstagung, Berlin, Germany, 2005
• Nöthe, M.; Schulze, M.; Kieback, B.; Maas, H.-G.: Analysis of particle rearrangements during sintering by microfocus computer tomography (µCT). In: Sintering 2005, 4th International Conference on Science, Technology and Applications of Sintering, Grenoble, France, 2005.
• Schulze, M.: Materials analysis applying microfocus computertomography and voxel-based photogrammetry. In: 7th Optical 3-D Measurement Techniques, Vienna, Austria, 2005.

2004

• Schulze, M.; Hampel, U.: Erfassung und Analyse von Prüfkörpern in der Materialprüfung durch Computertomographie. In: Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation. Band 13, Halle (Saale), Germany, 2004, S. 317-324

2003

• Hampel, U.; Maas, H.-G. (2003): Application of digital photogrammetry for measuring deformation and cracks during load tests in civil engineering material testing. In: Grün, A. (edt.): 6th Conference on Optical 3-D Measurement Techniques, Zürich, Switzerland, 22-25.9.2003. Zürich : Institute of Geodesy and Photogrammetry, Swiss Federal Institute of Technology, Vol. II, pp. 80-88
• Hampel, U.: Photogrammetrische Verformungs- und Rissmessungen bei kurz- und langzeitigen Belastungsversuchen im bautechnischen Versuchswesen. In: GESA-Symposium 2003 – Sicherheit und Wirtschaftlichkeit durch Messtechnik, Monitoring und Beanspruchungsanalyse. Braunschweig, 12.-13.6.2003. VDI-Berichte Nr. 1757, S. 59-66
• Maas, H.-G.; Hampel U. und Schulze, M.: Photogrammetrische und computertomographische Erfassung von Deformationen, Rissentwicklungen und Strukturveränderungen bei Belastungsversuchen von textilverstärkten Probekörpern. In: Curbach, M. (Ed.): Textile Reinforced Structures. Proceedings of the 2nd Colloqium on Textile Reinforforced Structures (CTRS2), Dresden, Germany, 29.9.-1.10.2003. Dresden : Sonderforschungsbereich 528, Technische Universität Dresden, 2003, pp. 187-199
• Hampel, U.; Maas, H.-G.: Application of digital photogrammetry for measuring deformation and cracks during load tests in civil engineering material testing. In: 6th Conference on Optical 3-D Measurement Techniques. Prof. A. Grün, Institute of Geodesy and Photogrammetry, Swiss Federal Institute of Technology, Zürich, 22-25.9.2003, Vol. II, pp. 80-88
• Hampel, U.: Photogrammetrische Verformungs- und Rissmessungen bei kurz- und langzeitigen Belastungsversuchen im bautechnischen Versuchswesen. In: GESA-Symposium 2003 - Sicherheit und Wirtschaftlichkeit durch Messtechnik, Monitoring und Beanspruchungsanalyse. Braunschweig, 12.-13.6.2003, VDI-Berichte 1757, S. 59-66
• Maas, H.-G.; Hampel U. und Schulze, M.: Photogrammetrische und computertomographische Erfassung von Deformationen, Rissentwicklungen und Strukturveränderungen bei Belastungsversuchen von textilverstärkten Probekörpern. In: Curbach, M. (Ed.): Textile Reinforced Structures. Proceedings of the 2nd Colloqium on Textile Reinforforced Structures (CTRS2), Dresden, Germany, 29.9.-1.10.2003. Dresden: Sonderforschungsbereich 528, Technische Universität Dresden, 2003, pp. 187-199

2002

• Hampel, U.: Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung bei Baukonstruktionen mit Bildverarbeitung. In: Schwarz, W. (Ed.): Interdisziplinäre Messaufgaben im Bauwesen. 60. DVW-Seminar, Weimar, 16.-17.09.2002. Wittwer Verlag, Stuttgart, 2002. S. 43-56
• Hampel, U.: Einsatz bildgebender Verfahren zur Bewertung des mechanischen Verhaltens von Baukonstruktionen (Photogrammetrie, Computertomographie). In:Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen - 2. Symposium,Technische Universität Dresden, Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung, 26.9.2002. S. 79-92
• Hampel, U.; Maas, H.-G.: Schubversuche an textilverstärkten Betonproben. InLuhmann, Th. (Ed.): Nahbereichsphotogrammetrie in der Praxis - Beispiele und Problemlösungen, Wichmann Verlag, Heidelberg, 2002. S. 281-284

2001

• Hampel, U. Schreiber, F. und Flach, B.: Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung textilverstärkter Baukonstruktionen mit Hilfe digitaler photogrammetrischerVerfahren. In: 1. Fachkolloquium Textilbeton. RWTH Aachen, 2001, S. 265-276 (PDF-Datei, 464 kB)
• Opitz, H., Hampel, U.: Einsatz der digitalen Photogrammetrie und Bildverarbeitung bei Verformungs-, Riss- und Schädigungsmessungen an textilbewehrten Holz- und Betonprobekörpern. In: GESA-Symposium 2001 – Sicherheit und Zuverlässigkeit durch experimentelle Struktur- und Beanspruchungsanalyse. VDI Berichte, 2001

2000

• Hampel, U.; Schreiber, F.; Flach, B.: Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung von Baukonstruktionen bei baumechanischen Untersuchungen mit Hilfe der digitalen Photogrammetrie und Bildverarbeitung. In: Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 1. Symposium, Schriftenreihe des Instituts für Tragwerke und Baustoffe. Heft 11, 2000, S. 27–44
• Maas, H.-G.: Verarbeitung von Bildsequenzen von digitalen Hochgeschwindigkeitskameras. In: Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 1. Symposium, Schriftenreihe des Instituts für Tragwerke und Baustoffe. Heft 11, 2000
• Regensburger, K.; Hampel, U.: Digitale photogrammetrische Erfassung der Verformungs- und Rissentwicklung an Baukonstruktionen im bautechnischen Versuchswesen. 2000

1999

• Hampel, U.: Einsatz der digitalen Photogrammetrie im bautechnischen Versuchswesen. In: Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung. Vorträge der 19. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF. Band 8, S.301–307, 1999
• Opitz, H., Hampel, U.: Einsatz der digitalen Photogrammetrie bei Belastungsversuchen von Baukonstruktionen. VDI Berichte 1463, 1999.