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Comparative performance of DIC and optical flow algorithms for displacement and strain analysis in laser beam welding

  • The measurement of strain and displacement in the context of the welding process represents a significant challenge. Optical methods, such as digital image correlation (DIC) or optical flow algorithms, have demonstrated their efficacy in robust and reliable data acquisition in harsh environments, including those encountered in welding processes. Concurrently, a trade-off between the accuracy of the measurement and the computational resources required for the associated calculations must be evaluated on a case-by-case basis. The application of filters to initial images represents a technique that serves to enhance the quality and accuracy of the strain and displacement prediction. In the present study, the estimated error of two algorithms, namely the Lucas-Kanade (LK) and the inverse compositional Gauss-Newton (IC-GN), is compared on the basis of both synthetic and real welding images. The displacement field is evaluated for different zones in the laser weld seam with varying contrastThe measurement of strain and displacement in the context of the welding process represents a significant challenge. Optical methods, such as digital image correlation (DIC) or optical flow algorithms, have demonstrated their efficacy in robust and reliable data acquisition in harsh environments, including those encountered in welding processes. Concurrently, a trade-off between the accuracy of the measurement and the computational resources required for the associated calculations must be evaluated on a case-by-case basis. The application of filters to initial images represents a technique that serves to enhance the quality and accuracy of the strain and displacement prediction. In the present study, the estimated error of two algorithms, namely the Lucas-Kanade (LK) and the inverse compositional Gauss-Newton (IC-GN), is compared on the basis of both synthetic and real welding images. The displacement field is evaluated for different zones in the laser weld seam with varying contrast performance. Based on the aforementioned results, a strain calculation was conducted for both methods, which yielded comparable results for the LK and IC-GN algorithms.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Viktor Savitsky, Lennart Schmies, Andrey GumenyukORCiD, Michael RethmeierORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Optics and Lasers in Engineering
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier Ltd.
Jahrgang/Band:187
Aufsatznummer:108870
Erste Seite:1
Letzte Seite:15
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:DIC; Error estimation; Laser beam welding; Laser speckle; Optical flow; Strain measurement
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradationsmechanismen
DOI:10.1016/j.optlaseng.2025.108870
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-625919
ISSN:1873-0302
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International
Datum der Freischaltung:20.02.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:10.03.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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