Weiterentwicklung der Shearografie mit räumlichem Phasenschieben als zerstörungsfreies Prüfverfahren für die automatisierte Serienüberwachung

Abstract

Die Shearografie bietet ein hohes Potential als zerstörungsfreies Prüfverfahren für die zukünftige Serienüberwachung von Leichtbaukomponenten in der Automobil-Massenproduktion. In Anbetracht der Verfahrensgrundlagen und der Messgeräte nach dem Stand der Technik sind bzgl. des Zieleinsatzes Defizite feststellbar. Die eingeschränkte Robustheit der Shearografie gegen Umgebungseinflüsse wie Vibrationen kann vor allem durch eine Steigerung der Messgeschwindigkeit verbessert werden. Hier bietet sich die Methode des räumlichen Phasenschiebens als Alternative zum aktuell verwendeten zeitlichen Phasenschieben zur Shearogrammberechnung an. Die Methode nach dem Stand der Forschung ist aufgrund unterschiedlicher Problematiken jedoch nur bedingt industrietauglich. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neuer optischer Aufbau vorgestellt, der die Problematiken löst und zudem erweiterte Einsatzmöglichkeiten bietet. Auf Basis dessen werden drei Messgeräte inkl. Software entwickelt. Darüber hinaus werden notwendige Anregungseinheiten für die shearografische Prüfung realisiert und optimierte Anregungsverfahren angewendet. Die verbesserte Funktionalität der neuen Messtechnik wird in zahlreichen Versuchen aufgezeigt und die Ergebnisse anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren vergleichend gegenübergestellt. Abschließend wird die Messtechnik mithilfe einer neu entwickelten Automationssoftware unter industrieähnlichen Bedingungen getestet.

Shearography offers great potential as a non-destructive testing method for the future series monitoring of lightweight components in automotive mass production. Regarding the basic principles of the method and the state-of-the-art measuring devices, deficits can be identified with regard to the target application. The limited robustness of shearography against environmental disturbances such as vibrations can be improved primarily by increasing the measurement speed. Here, the method of spatial phase shifting suggests itself as an alternative to the currently used temporal phase shifting for shearogram calculation. However, the state-of-the-art method is only limited suitable for industrial use due to various problems. In the context of this work a new optical setup is presented, which solves the problems and also offers extended application possibilities. Based on this, three measuring devices including software are developed. Furthermore, the necessary excitation units for shearographic testing are realized and optimized excitation methods are applied. The improved functionality of the new measuring technique is demonstrated in numerous tests and the results are compared to other nondestructive testing methods. Finally, the measuring technique is tested under industry-like conditions with the help of a newly developed automation software.