Arealverfolgung in topographischen Messdaten rauer, elastischer Oberflächen (Area Tracking in Topographic Measurement Data of Rough Elastic Surfaces)

Abstract

Die Veränderung einer Oberfläche infolge äußerer Einflüsse ist häufig Gegenstand von Untersuchungen im Rahmen der Produktevaluierung und Qualitätssicherung. Der Zustand rauer Oberflächen wird dabei üblicherweise durch nichtlokale Kenngrößen bzw. Texturparameter beschrieben und über einen definierten Zeitraum beobachtet. Veränderungen der Oberfläche können so zwar auf einfache Weise quantitativ erfasst werden, jedoch stößt dieser Ansatz bei genaueren Untersuchungen schnell an seine Grenzen. Eine lokale und damit detaillierte Analyse von Oberflächenveränderungen im Vergleich zum Ausgangszustand ist auf diese Weise kaum möglich. Darüber hinaus beschreiben nichtlokale Kenngrößen und Parameter die Veränderung einer Oberfläche oftmals nur unzureichend. Das hier vorgestellte Verfahren zur Arealverfolgung in topographischen Messdaten erlaubt dagegen eine lokale Beschreibung von Oberflächenveränderungen und eine Auswertung über identische Areale bzw. Punktmengen, obwohl das Messobjekt während der Testreihe mehrfach aus dem Messaufbau genommen und neu ausgerichtet werden muss. Die Berechnung eines Verschiebungsvektorfeldes zwischen zwei Messungen bildet dafür die Grundlage. Am Beispiel der menschlichen Hautoberfläche wird gezeigt, wie Deformationen rauer, elastischer Oberflächen erkannt und ausgewertet werden können.The alteration of a surface caused by external influences is a frequently investigated subject in product evaluations or quality control. The most common approaches for describing the properties of rough surfaces are based on the calculation of non-local parameters. These parameters represent the state of the surface and are recorded during a predefined test period. Changes of the surface topography can be quantified easily by this approach but the method also has several drawbacks when detailed results are required. Non-local parameters do not allow a local and detailed analysis of alterations of surface topographies. Furthermore in some applications they describe changes of the surface insufficiently only. In this paper an approach for area tracking in topographical measurement data is presented which allows local and detailed description of changes of a surface topography and data analysis using identical areas or point sets despite the fact that the measurement object has to be placed under the measurement system for several times. The approach is based on the calculation of a displacement vector field between two measurements. The surface of human skin serves as an example to demonstrate how to detect and to analyse the deformation of a rough elastic surface.