einer mechanischen Belastung, die w ¨ahrend einer ¨ublichen Verschleißdauer einer Asphaltdeck-schicht aus SMA (ca. 10 Jahre bis 15 Jahre) auftritt entspricht. Im ersten Schritt werden drei lineare Alterungsstufen realisiert:
• 3.333 Zyklen (5 Jahre),
• 6.666 Zyklen (10 Jahre),
• 10.000 Zyklen (15 Jahre).
Auf Basis der Ergebnisse wurden in einer weiteren Versuchsreihe logarithmische Alterungsschritte gew ¨ahlt:
• 20 Zyklen (0 Jahre),
• 100 Zyklen (0,25 Jahre),
• 500 Zyklen (2,5 Jahre),
• 3000 Zyklen (5 Jahre).
sind z.B. Lichtschnittverfahren, Streifenlichtprojektion, Stereo oder Lichtlaufzeitmessung, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile haben. Weitere hier relevante Verfahren sind:
• Lichtfeldist eine Verallgemeinerung von Stereo. Hier wird ein Objekt unter mehreren Beob-achtungswinkeln betrachtet. ¨Ublicherweise werden dazu mehreren Kameras herangezogen oder ein Mikrolinsen-Arrays am Sensor verwendet.
• Photometrisches Stereo ist eine Verallgemeinerung von Shape-from-Shading, bei der ein Objekt unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln betrachtet wird. Das wird ¨ublicherweise dadurch erreicht, dass die Objektbeleuchtung aus verschiedenen Richtungen erfolgt oder Licht verschiedener Frequenz verwendet wird (z.B. rot, gr ¨un, blau).
Im Gegensatz zu herk ¨ommlichen Aufnahmesystemen ber ¨ucksichtigt das vom AIT entwickelte Inli-ne Computational Imaging (ICI)-System [60] mehrere Betrachtungs- und Beleuchtungswinkel, was eine robustere Fehlererkennung erm ¨oglicht. Das ICI-System besteht aus drei Hauptkomponenten:
ein Transportsystem, ein Multizeilen-Kamerasystem und zwei Beleuchtungsquellen (siehe Abbil-dung 84). W ¨ahrend des Aufnahmeprozesses wird das untersuchte Objekt mittels Linearantrieb an der Multizeilen-Kamera und den Beleuchtungsquellen vorbeibewegt und nach und nach aufgenommen.
Dabei sieht jede Zeile der Multizeilen-Kamera das Objekt unter einem anderen Winkel. Dadurch wird jedes Pixel mehrmals und jeweils in verschiedenen Betrachtungs- und Beleuchtungsrichtungen aufgenommen. Die redundante Pixelinformation wird im genutzten Analyseverfahren zur Bildverbes-serung genutzt. Durch Fusion von Lichtfeldverfahren und photometrischem Stereoverfahren k ¨onnen die Vorteile beider Verfahren genutzt und die jeweiligen Schw ¨achen kompensiert werden:
Lichtfeld verlangt – so wie Stereo – Textur in den Bildern. Bei vollkommen texturlosen Oberfl ¨achen w ¨are es unm ¨oglich Tiefeninformation abzuleiten. Außerdem k ¨onnen sich Glanzeffekte (von z.B.
metallischen Objekten) st ¨orend auswirken, da mehrere Bilder aus unterschiedlichen Winkeln vorliegen.
Dadurch entsteht eine Tiefenbild, das nicht unbedingt vollfl ¨achig ist. Der große Vorteil ist aber, dass an den vielen Stellen, wo 3D Information vorliegt, diese sehr zuverl ¨assig ist.
Photometrisches Stereo verlangt keinerlei Textur der Oberfl ¨ache und gl ¨anzende Objekte sind ebenfalls unproblematisch. Es liegt also an jedem Punkt 3D Information vor und feinste Details werden sichtbar.
Allerdings ist die Rekonstruktion der Tiefeninformation aus den Oberfl ¨achenorientierungen global oft nicht v ¨ollig korrekt. Erst durch die Fusion der beiden Verfahren wird ein vielfl ¨achiges, global korrektes und sehr detailreiches Tiefenbild erzeugt.
Abbildung 84: Setup
”Inline Computational Imaging“
Mit dem verwendeten ICI-Aufnahmesystem sind 20.000 Lichtfeldaufnahmen/Sekunde m ¨oglich. Das bedeutet, dass bei einer optischen Aufl ¨osung von ca. 20 µm einen Aufnahme eines optimierten ICI-Farbbildes und eines 3D Tiefenbildes mit geringem Zeitaufwand erzeugt werden kann.
In der vorliegenden Aufgabenstellung wurde der gealterte Bereich der Asphalt-Probeplatten bei einer Alterungsbreite von ca. 4,5 cm auf voller L ¨ange (aufgeteilt auf mehrere Einzel-Patches) aufgenommen.
Ein Beispiel dieser Oberfl ¨achenbilder ist in Abbildung 85 gegeben. Die hohe Aufl ¨osung erlaubt es, Feinstrukturen an den Oberfl ¨achen der einzelnen K ¨ornern der Fahrbahntextur zu beschreiben.
Beim Vergleich der so aufgenommenen Oberfl ¨achentexturen mit den in Abschnitt 4 genutzen in-situ-Texturmessungen muss beachtet werden, dass sich die Aufl ¨osungen der beiden Messverfahren sowie die Aufnahmebreite unterscheiden. Das f ¨uhrt dazu, dass die Texturparameter, die aus den einzelnen Aufnahmen berechnet werden, nicht notwendigerweise unhinterfragt ineinander ¨ubergef ¨uhrt werden k ¨onnen. In den folgenden Auswertungen der Probeplatten-Texturen wurde jedoch versucht, diese Unterschiede so weit m ¨oglich zu minimieren und auch quantitative Vergleiche ¨uber die beiden Untersuchungsmethoden zu erm ¨oglichen.
(a) Gesamtaufnahme (b) Zoom
Abbildung 85: Beispiel einer ICI-Aufnahme; links der Gesamt-Patch mit einer Gr ¨oße von ca.
4,5 x 4,5 cm, rechts Zoom auf ein einzelnes Korn der Oberfl ¨achentextur. Die Einheit des rechts unten eingeblendeten Maßstabes ist [mm].
6.2.2 Schallabsorptionsmessungen
Neben den Textur wurde auch die Schallabsorption der Probeplatten gemessen um Ver ¨anderungen durch die k ¨unstliche Alterung darzustellen. Dabei wurde ebenfalls analog zur Messung der Fahrbahn-absorption in Kapitel 4.1.3 ein Linienarray an Mikrofonen verwendet, allerdings aufgrund der Gr ¨oße der Probeplatten mit deutlichen geringeren Abmessungen. Von einer Messung der Schallabsorption mittels Impedanzrohr wurde Abstand genommen, da es sich hierbei entweder um ein zerst ¨orendes Messverfahren (DIN ISO 10534 [43]) handelt, oder eine nicht komplett vollst ¨andige Abdichtung des auf die Oberfl ¨ache gepressten Impedanzrohres gew ¨ahrleistet werden kann (ISO 13472-2 [46]).
Ebenfalls wurde so versucht, eine Vergleichbarkeit mit den in-situ-Messungen aufrecht zu erhalten.
Um das Schallfeld m ¨oglichst wenig zu beeinflussen und die Mikrofone m ¨oglichst nahe zum Pr ¨ufobjekt zu positionieren wurde das Linienarray mit MEMS Mikrofonen aufgebaut. Diese auf Halbleitertechno-logie aufbauenden Mikrofone sind aufgrund ihrer kompakten Bauform direkt auf Elektronikplatinen angebracht. Abbildung 86 zeigt das verwendete Array mit 14 MEMS-Mikrofonen. Aufgrund der Ab-messungen des Arrays ergibt sich mit dem verwendeten Beamforming Algorithmus ein nutzbarer Fre-quenzbereich von 980 Hz bis 12860 Hz. Dieser umfasst hier leider nicht die in den in-situ-Messungen f ¨ur die erweiterte Modellierung genutzten Frequenzb ¨ander, weshalb aktuell nur ein qualitativer Ver-gleich zwischen den Gr ¨oßen angestellt werden kann. Um den Einfluss lokaler Inhomogenit ¨aten der Probeplatten zu mindern wurden f ¨ur jeden Alterungsschritt pro Probeplatte f ¨unf Messungen mit einem Zentimeter Abstand zueinander durchgef ¨uhrt. Die Auswertung der Schallabsorptions- bzw.
Schallreflexionsgrade erfolgt analog zu den Absorptionsmessungen in situ. Aufgrund der geringen Ausdehnungen der gealterten Fl ¨ache wurden hierbei neben denRI’s auch weitere das
Absorptions-Abbildung 86: Linienarray mit MEMS-Mikrofonen zur Messung der Schallabsorption der Probeplatten.
Am Lautsprecher wurden Linienlaser zur genauen Positionierung befestigt.
verm ¨ogen beschreibende Parameter ausgewertet. Diese beinhalten beispielsweise das sogenannte Peak Ratio, das einen Vergleich der Spitzen der einlaufenden und reflektierten Impulsantworten beschreibt und in den folgenden Auswertungen genutzt wird.