Diplomarbeit Michael Müller

Titel:

Untersuchung eines Matching-basierten Ansatzes zur Bestimmung von Rissbreiten bei bautechnischen Versuchen

Beschreibung:

Die Bestimmung der Rissbreite ist ein Schwerpunkt bei bautechnischen Versuchen, der in vielen Fällen noch mit sehr einfachen Mitteln, wie Risskarten oder Risslupen, betrachtet wird. Durch den Einsatz photogrammetrischer Messverfahren zur Rissanalyse können die Messgenauigkeit erhöht und das Beobachtungsergebnis objektiv dokumentiert werden. In dieser Arbeit wurde ein Ansatz zur Rissbreitenbestimmung betrachtet, bei dem ein Matching-basiertes Verfahren direkt auf den Riss angewendet wurde. Für die Matching-basierte Rissbreitenmessung war es erforderlich Referenzmuster der Risse für verschiedene Breiten zu erstellen. Dies wurde mit einer Apparatur zur Simulation unterschiedlicher Rissbreiten mit einer Genauigkeit von 5 µm realisiert (Abb. 1).

Damit die Breite eines Risses bestimmt werden konnte, musste zunächst dessen Verlauf im Bild bekannt sein. Dafür wurde ein Detektionsverfahren erstellt, mit dem der Rissverlauf aus einem bearbeiteten Binärbild gewonnen werden konnte. Für die Matching-basierte Rissbreitenmessung wurde das Verfahren Least Squares Matching (LSM) gewählt. Mit diesem wurden zwei Ansätze verfolgt. Bei einem LSM konnten neben den Translationen auch die Rotation angepasst werden, bei dem anderen konnte zudem noch der Maßstab verändert werden. Um ein unabhängiges Verfahren, das nicht Matching-basiert ist, zum Vergleich der Ergebnisse zu erhalten, wurde ein Profilschnittverfahren umgesetzt. Dieses bestimmt die Rissbreite mittels der Analyse von Grauwertprofilen, die durch einen Punkt des Risses gelegt werden. Die Visualisierung der Ergebnisse erfolgte in Rissbreitenbildern. Die ermittelten Rissbreiten wurden farbkodiert für die erfassten Risspunkte in den betrachteten Aufnahmen dargestellt (Abb. 2).

In den durchgeführten Vergleichsmessungen zeigte sich, dass das LSM-Verfahren mit Maßstabsparameter sowohl sehr genau Resultate bei der Rissbreitenbestimmung liefert als auch die geringste Rechenzeit benötigt. Des Weiteren kann diese Methode im Gegensatz zum Profilschnittverfahren automatisiert angewendet werden. Mit Hilfe der durchgeführten Genauigkeitsuntersuchungen konnte bei dem LSM mit Maßstabskoeffizienten eine absolute Messgenauigkeit der Rissbreite von mindestens 25 µm nachgewiesen werden.