Analisi ottica 3D della Deformazione
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Analisi ottica 3D della Deformazione Superfici 3D – Spostamenti – Deformazioni in prove sui materiali e componenti Analisi ottica 3D della Deformazione Il sistema ARAMIS migliora l’analisi del comportamento di materiali e componenti ed è soprattutto adeguato per monitorare esperimenti con un’alta risoluzione temporale e locale. ARAMIS è un sistema non a contatto e indipendente dalla tipologia del materiale, sistema che offre, per provini o componenti sottoposti ad un carico statico o dinamico, i seguenti vantaggi: • • • • Coordinate superficiali 3D Spostamenti e velocità 3D Valori di tensione superficiale Velocità di deformazione A differenza di altre tecniche, ARAMIS è una soluzione robusta per un’analisi completa di deformazione superficiale per ogni tipologia di provino da piccoli (mm) a grandi (multipli di 10 m). Le misurazioni sono effettuate indipendentemente dalla geometria e dalla temperatura senza richiedere una preparazione né troppo costosa né troppo lunga. ARAMIS è la soluzione per … • • • • Determinazione delle proprietà del materiale Analisi del componente Verifica dell’analisi agli elementi finiti Controllo di provini in tempo reale Caratteristiche di ARAMIS • • • • • • • • • • • • • Non a contatto Indipendente dal materiale Indipendente dalla geometria Misurazioni 2D e 3D Mobile e flessibile Misurazioni della intera superficie Elevata accuratezza Alta temperatura Alta velocità Preparazione semplice del provino Integrazione negli ambienti di prova Misure di oggetti da grandezze minime a quelle massime Da deformazioni minime a quelle massime Elaborazione accurata di immagini per misurazioni 3D di superfici, spostamenti e deformazioni Il sistema ARAMIS analizza immagini ad alta risoluzione registrate da qualsiasi campione di prova sotto sforzo. Il sistema è in grado di creare un modello matematico preciso calibrato che tiene in considerazione anche le posizioni delle camere e dei parametri di distorsione delle lenti. Il processo di immagine si basa sul principio di correlazione di immagini digitali. Le distribuzioni delle variazioni di colore grigio sono calcolate per una grande quantità di piccoli sott’insiemi in ogni immagine e forniscono posizioni accurate dei punti corrispondenti tra tutte le immagini. Il modello matematico del setup del sensore, il metodo di correlazione delle immagini digitali e un calcolo di triangolazione sono combinati per ricavare coordinate 3D altamente accurate. Sottraendo l’informazione superficiale in tutte le fasi di carico nello spazio 3D si ottengono precisi valori di spostamento X, Y e Z. Le deformazioni sono calcolate in base alla geometria del componente seguendo le regole della teoria di plasticità. Poiché l’acquisizione di immagini è basata sul tempo, si ottengono automaticamente i valori delle velocità 3D e della deformazione. Il sistema ARAMIS offre i risultati di misura come • Coordinate, spostamenti e deformazione 3D • Una mesh 3D ad alta risoluzione • Tensore della deformazione planare • Visualizzazione basata sul contorno dell’oggetto Misurazioni per una migliore comprensione I fattori più importanti nello sviluppo di un prodotto sono l’ottimizzazione dei componenti, l’esatta determinazione delle proprietà del materiale e la verifica dei modelli di calcolo FE. Il sistema ARAMIS permette una migliore comprensione del comportamento del materiale e del componente. Verifica del materiale I risultati precisi di ARAMIS migliorano l’accuratezza dei valori caratteristici del materiale. Procedure di analisi esistenti vengono migliorate e sono perciò più affidabili, come ad es. la determinazione della curva di flusso e delle curve limite di formabilità. La misura non a contatto e i risultati ad alta risoluzione locale di ARAMIS permettono innumerevoli verifiche di materiale che in altro modo non sarebbero possibili. • Prove ad alta temperatura • Prove ad alta velocità • Campioni con piccole dimensioni Oggi, in tutto il mondo, il sistema di misura ARAMIS è una soluzione approvata in centinaia di centri di ricerca sui materiali per: • • • • • • • L’ analisi della tensione-deformazione I valori R Coefficiente di Poisson Modulo di Young Curve limite di formabilità (FLC) Tensione residua Modulo di Shear Misurazioni 3D in tempo reale Il sistema ARAMIS offre risultati in tempo reale per misurazioni multiple di posizioni sulla superficie di un campione. Questi risultati sono direttamente trasferiti sui dispositivi di prova, le unità di acquisizione di dati o su software di post processo (ad es. LabView, DIAdem, MSExcel, etc.) e poi utilizzati per • • • • Il controllo di campioni Il test a lunga durata con requisiti di memoria minima L’analisi delle vibrazioni Video Estensometri 3D Test e analisi di componenti ARAMIS è il sistema giusto per la comprensione del componente stesso, dato che • è indipendente dal materiale, dalla dimensione e dalla geometria • misura in condizioni di utilizzo reale. ARAMIS considera la geometria reale del componente e questo non è possibile con dispositivi tradizionali di misurazione come estensimetri, sensori di spostamento (LVDT), vibrometri, etc. I risultati di misurazione 3D sono sempre necessari visto che l’oggetto 3D porta a un comportamento di deformazione non-lineare. ARAMIS fa riferimento ai dati CAD 3D d’origine del componente per allineamenti, comparazioni dirette e visualizzazioni. Il sistema ARAMIS offre tutti i risultati per verifiche statiche e dinamiche anche ad alta velocità per componenti minimi o massimi per • • • • La valutazione della forza L’analisi delle vibrazioni Gli studi di durata Il Crash test Analisi agli elementi finiti Nuovi prodotti e processi di produzione sono progettati e ottimizzati con metodi di simulazione numerica. I parametri del materiale e il comportamento durante la deformazione del componente hanno un’influenza importante nell’accuratezza dei calcoli di simulazione e sulla loro affidabilità. ARAMIS è utilizzato per la verifica di simulazioni numeriche calcolando le differenze tra misure sperimentali e i dati FE. Il flusso di lavoro di base Preparazione Il sensore mobile ARAMIS è regolato in base alla grandezza richiesta del provino e posizionato di fronte al provino. Misurazione ARAMIS acquisisce le immagini e i dati analogici durante il carico del componente. • • • • Acquisizione di immagine definita dall’utente Flessibile acquisizione di immagine – triggering (manuale, con una sequenza di tempo prestabilita, TTL, con segnali analogici) Dispositivo di registrazione dei dati integrato Misura in tempo reale Analisi ARAMIS calcola automaticamente le coordinate 3D per tutti le fasi di carico e trae i risultati di superficie, spostamento e tensione. • • • • • • • Calcolo dei parametri del materiale Importazione e comparazione dei dati CAD Allineamento di coordinate (3-2-1, CAD, Best-Fit, …) Compensazione del movimento del corpo rigido Calcolo di elementi geometrici (cilindri, cerchi, coni, sfere, piani, …) Valutazione dei dati analogici o acquisiti Comparazione della simulazione agli elementi finiti includendo importazione e esportazione Reportistica Il sistema di reportistica di ARAMIS si basa su template per la completa generazione automatica di report. Tutti i risultati, definibili dall’utente, sono disponibili per visualizzazioni 3D, diagrammi, tabelle, video, immagini e possono essere esportati in formati di file standard. Vantaggi di ARAMIS Superficie 3D non a contatto, spostamenti e deformazioni ARAMIS è l’unica soluzione che fornisce risultati completi di superficie 3D, spostamento e deformazione dove sono richiesti un gran numero dispositivi tradizionali di misura (estensimetri, LVDTs, estensometri, …). Comportamento della deformazione locale e globale I risultati di ARAMIS possono essere comparati con valori di centinaia o migliaia di estensimetri, LVDT e estensometri su un provino. Questi dati di misura completi rappresentano gli effetti locali e le deformazioni globali per una semplice comprensione del comportamento del materiale e del componente. Più informazioni in meno tempo La preparazione e il setup di ARAMIS è semplice, portando velocemente ai risultati di misura. Dalle deformazioni più piccole a quelle più grandi ARAMIS è l’unico metodo ragionevole per misurare deformazioni, dalle più piccole a quelle più grandi di multipli di cento per cento (ad es. provini di polimero con deformazione a 1000%). L’abbinamento delle applicazioni ARAMIS può essere impostato per soddisfare le velocità ottimali di misurazione, le risoluzioni e le aree di interesse. Controller del sensore ARAMIS è consegnato con un controller del sensore integrato che permette l’ adattamento all’ambiente di verifica. Questo controller è utilizzato per allineare l’acquisizione dell’immagine con la procedura di verifica, registrare valori analogici e comunicare con i dispositivi di prova. Il controller del sensore è stato sviluppato da GOM specialmente per fornire un’integrazione automatica e sicura nelle catene di processo di verifica di materiale e componente. Affidabilità di processo Il sensore ARAMIS si basa sulla comprovata tecnica stereoscopica delle camere di GOM, assicurando così • La compensazione delle influenza ambientali (ad esempio temperatura ambiente, vibrazione etc.) • il monitoraggio automatico della calibrazione di sensore • l’identificazione e la compensazione del movimento del corpo rigido Il sistema completo ARAMIS Camere • Camere CCD e CMOS • Risoluzioni di immagine diverse • Grandezza di immagine regolabile • Velocità di acquisizione definibili dall’utente per soddisfare al meglio le esigenze dell’applica­zione • Lenti stabili e certificate Sensorie • Frame delle camere regolabile o fisso • Robusto e stabile • Nessuna necessità di dispositivi per la regolazione del sensore • Illuminazione integrata dell’oggetto • Puntatore laser integrato per posizionamento semplificato Controller di sensore • Alimentazione per camere, illuminazione e pun­tatore di posizione • Unità di trigger • Acquisizione di immagine sincronizzata • Input e output di dati analogici Computer/Notebook • Potenza di processore: 64 bit • Componenti certificati e di natura industriale Case di trasporto • Piattaforma di lavoro con altezza regolabile • Case di protezione robusto e sicuro Certificazione • Primari di calibrazione certificati • Algoritmi di calcolo del software certificati NIST e PTB • Computer con certificato FCC Software • Software completo proveniente da una unica fonte ARAMIS Dati tecnici Configurazione Frame rate 5M 4M Da 15Hz fino a 29 Hz Da 60Hz fino a 480 Hz 2448 x 2050 px 2358 x 1728 px Risoluzione delle camere 12M 4096 x 3072 px Da mm² fino a > m² Campo di misura delle deformazioni Da 0.01 % fino a > 100 % Accuratezza di misura delle deformazione Fino a 0.01 % 1280 x 1024 px Fino a 1024 x 1024 px • • • • • Utilizzo della RAM del PC Utilizzo della RAM del PC Utilizzo della RAM del PC Utilizzo della RAM del PC camere RAM Anello distanziale Supporto delle camere High Speed Da 24Hz fino a 200 Hz Da 500Hz fino a 4000 Hz Da 5kHz fino a 1 MHz Aree di misura Salvataggio delle immagini HS Regolabile/fisso Regolabile/fisso Regolabile/fisso Regolabile/fisso Regolabile Accessori • • • • - Cablaggio dei cavi integrata • • • • - Puntatori di posizionamento 1o3 1o3 1o3 1o3 - integrata integrata integrata esterna esterna Rack professionale per PC • • • • • Notebook • - - - • Unità di Controllo del sensore Unità di Controllo del sensore Unità di Controllo del sensore Unità di Controllo del sensore Opzionale 175 x 180 mm 235 x 185 mm 215 x 185 mm 230 x 185 mm Variabile Variabile Variabile Variabile 5 kg 6.5 kg 6.5 kg 6 kg Illuminazione Dispositivo di controllo Dimensioni del sensore (altezza x profondità) Dimensioni del sensore (lunghezza) Peso Temperatura di esercizio Umidità Alimentazione Variabile 5 – 40° 5 – 40° 5 – 40° 5 – 40° 5 – 40° Non condensante Non condensante Non condensante Non condensante Non condensante 90-230 V AC 90-230 V AC 90-230 V AC 90-230 V AC 90-230 V AC Disponibili ulteriori configurazioni di sensore a richiesta. Dati tecnici dell‘unità di controllo Output analogico Input analogico Canali 8 Risoluzione digitale Campo di tensione 16 bit Da -10 V fino a + 10 V Frequenza di campionatura Fino a 100 kHz Trigger Campo di tensione 12 bit Da 0 V fino a + 10 V Frequenza di campionatura Fino a 500 Hz punti in tempo reale/valori analogici/segnali esterni camere, illuminazione, puntatori laser di posizionamento Connessione per trasferimento dati Dimensioni 4 Risoluzione digitale prima/in diretta/dopo Lista di eventi gestiti dal Trigger box Alimentazione per Canali gigabit ethernet (TCP/IP) 445 x 44 x 370 mm³ Peso 2.8 kg Temperatura di esercizio 5 – 40° Umidità Alimentazione non-condensante 90-230 V AC Soluzione chiave in mano GOM offre una soluzione completa con il sistema di misura ARAMIS per misurazioni, analisi e reportistica. • • • Flusso di lavoro ottimizzato – risparmio di tempo Facile utilizzo – solo una sessione di training Un unico contatto per il supporto GOM sviluppa il software e l’hardware di ARAMIS completamente in casa. Il software è studiato per comandare il sensore e l’unità di controllo, per calcolare tutte le misure, per calcolare automaticamente i dati acquisiti e per effettuare il post-processing. ARAMIS è una soluzione industriale che offre tutte le necessarie funzionalità anche per lavori di ricerca complessi. ARAMIS è integrato nelle catene di processo standard attraverso le versatili funzionalità di importazione ed esportazione. I parametri del materiale, gli output dei dispositivi di prova e la registrazione dei dati vengono importati e utilizzati per un ulteriore calcolo di valori caratteristici. I dati CAD vengono utilizzati per gli allineamenti e il calcolo delle deviazioni. • Nativi: Catia v4/v5, UG, ProE • Standard: IGES, STL, VDA, STEP Per chiudere il cerchio di processo, tutti i risultati possono essere esportati in formati standard o definibili dall’utente. Registrando ogni flusso di lavoro è possibile riutilizzarlo in modo automatico. ARAMIS offre la possibilità di creare nuovi modelli di analisi che possono essere facilmente implementati dall’operatore e aggiunti a una analisi standard. Tutte queste caratteristiche danno la facoltà ad ARAMIS di: • integrarsi in flussi di lavoro di verifica e misura già esistenti • collegarsi alle strategie di valutazione esistenti • adattarsi a qualsiasi applicazione di misura e analisi GOM - Sviluppo, produzione e supporto da un unico fornitore La “Gesellschaft für Optische Messtechnik” (GOM) è un partner industriale globale con un’esperienza di oltre 20 anni nell’elaborazione di immagini digitali per il mondo della misurazione ottica tridimensionale, del collaudo di materiali e componenti e del controllo qualità e analisi. In tutto il mondo, le primarie società del settore automobilistico, dell’industria aerospaziale, i loro fornitori, i principali produttori di beni di consumo nonché le strutture di ricerca, utilizzano i sistemi GOM. GOM è nata nel 1990 come spin-off dell’Università Tecnica di Braunschweig, Germania. La società possiede filiali in Svizzera, Francia, Gran Bretagna, Belgio e Italia. Nel mondo, più di 35 competenti partner istallano, supportano e vendono i prodotti GOM. Lo sviluppo, la produzione, la distribuzione e il supporto da un unico fornitore permettono una risposta rapida ed efficiente alle richieste dei clienti. Referenze GOM (estratto) Adidas Salomon • Air Force • Airbus • Aircelle • Alcan • Arcelor • ASICS • Audi • BAM • BASF • Bayer • Belgrade University • BMW • Boeing • Bosch • Bridgestone • Canadian National Research Council • China Steel • CIDAUT • CNES • Corning • Daimler • DLR • DTU Copenhagen • DuPont • EADS • EDAG • EMPA • Eurocopter • Exxon • FAA • Faurecia • FIAT • Frauenhofer Gesellschaft • General Motors • GKSS • Goodyear • Henkel Loctite • Honda • Hydro Aluminium • Hyundai • IBM • ILVA • IMA • Imperial College • Indian Institute of Technology • Infineon • IUC • John Deere • Korea Institiute of Materials Science • KTH Stockholm • Lawrence Livermore National Laboratory • LFT Erlangen • LG Electronics • Magna • Max-Planck-Institut • McMaster University • Microsoft • MTU • NASA • Northrop Grumman • Novelis • ONERA • PCCL • Pintura Estampado y Montaje • Pohang University • Politechnika Warszawska • Politecnico di Bari • PSA • Renault • RWTH Aachen • Salzgitter Mannesmann Forschung • Samara State Aerospace University • Samsung • Sandia National Laboratories • Skoda Auto • Sun Microsystems • Technical University of Liberec • TU Delft • TU Dresden • TU Graz • TU München • Union College • University of Loughborough • University of Michigan • University of Stellenbosch • University of Texas • University Bucharest • Univerza v Mariboru • Växjö Universitet • Voest-Alpine Stahl • Volkswagen • VZLU • Wichita State University • ZF Sachs Australia MOSS Pty Ltd Phone +61 3 9946 1086 [email protected] Finland Cascade Computing AB Phone +358 40 515 3341 [email protected] Mexico CIM Co. Phone +52 55 5565 6633 [email protected] Sweden Cascade Computing AB Phone +46 31 84 0870 [email protected] Austria Westcam Datentechnik GmbH Phone +43 5223 5550 90 [email protected] Greece EXPERTCAM Phone +30 210 2757 410 [email protected] Pakistan Ultimate CAD Solutions Ltd Phone +92 51 5467572 [email protected] Taiwan Road Ahead Technologies Phone +886 2 2999 6788 [email protected] Belarus MCP Technology Phone +375 17 262 5612 [email protected] Hungary R-Design Studio Ltd. Phone +36 1 365 10 89 [email protected] Poland ITA Phone +48 61 843 6344 [email protected] Thailand Mentel Co., Ltd. Phone +662 719 6969 [email protected] Brazil ROBTEC DO BRASIL Phone +55 11 3318 5100 [email protected] India APM Technologies Phone +91 11 4163 1416 [email protected] Portugal S3D Phone +35 12 4457 3100 [email protected] Turkey Cadem A.S. Phone +90 216 557 64 64 [email protected] China Pro-Technic Machinery Ltd. Phone +852 2428 2727 [email protected] Indonesia PT Henindo Phone +62 21 489 9675 [email protected] Romania SPECTROMAS SRL Phone +40 21 3105190 [email protected] USA Capture 3D Inc. Phone +1 714 546 7072 [email protected] Columbia USM Columbia S.A. Phone +57 4279 9000 [email protected] Iran Fadak Sanat Gostar (FSG) Phone +98 21 88 730 735 [email protected] Russia, Kazakhstan NIAT Phone +7 495 3111198 [email protected] USA Trilion Quality Systems LLC Phone +1 215 710 3000 [email protected] Croatia, Slovenia Topomatika d.o.o. Phone +385 91 5046 239 [email protected] Israel Globus Technical Equipments Ltd. Phone +972 9 9560444 [email protected] South Africa RGC Engineering Pty Phone +27 11 531 0766 [email protected] Venezuela AT Group Software Inc Phone +58 212 9432 446 [email protected] Czech Republic MCAE Systems s.r.o. Phone +420 549 128 811 [email protected] Japan Marubeni Solutions Corp. Phone +81 3 5778 8571 [email protected] South-Korea OMA Co. Phone +82 42 822 9501 [email protected] Vietnam AIE Phone +84 43 7345 435 [email protected] GOM mbH Mittelweg 7-8 38106 Braunschweig Germany Tel +49 531 390 29 0 Fax +49 531 390 29 15 [email protected] GOM International AG Bremgarterstrasse 89B 8967 Widen Switzerland Tel +41 5 66 31 04 04 Fax +41 5 66 31 04 07 [email protected] GOM UK Ltd Business Innovation Centre Coventry, CV3 2TX United Kingdom Tel +44 2476 430 230 Fax +44 2476 430 001 [email protected] GOM France SAS 10 Quai de la Borde 91130 Ris Orangis France Tel +33 1 60 47 90 50 Fax +33 1 69 06 63 60 [email protected] GOM Branch Benelux Interleuvenlaan 15 F 3001 Leuven Belgium Tel +32 16 408 034 Fax +32 16 408 734 [email protected] GOM Italia Srl Via Lomellina 10/6 20090 Buccinasco (MI) Italy Tel +39 02 457 01 564 Fax +39 02 457 12 801 [email protected] www.gom.com Rev. B (it) 211010 Spain Metronic S.A. Phone +34 943 121400 [email protected] All rights reserved! 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