Fast Detection of Material Flow and Deformation in Paper Deep Drawing

This thesis explores the deep drawing process of paper-based materials into small packaging boxes, focusing on tracking and analyzing the deformation of the paper during the forming process. Paper is a sustainable alternative to traditional packaging materials but it brings unique challenges due to its anisotropic and heterogeneous nature. Optical flow methods and motion vector analysis were applied to investigate deformation patterns, particularly examining how different optical flow techniques handle the specific properties of paper during the deep drawing process. The experimental analyses included various types of paper with plain and patterned samples, and with backlighting techniques to enhance the visibility of structural details. Displacement accuracy and factors contributing to potential measurement deviations are discussed and so providing insights into the application of computer vision techniques in the evaluation of paper deformation. Findings contribute to a better understanding of the material behavior under stress.

Diese Arbeit untersucht den Tiefziehprozess papierbasierter Materialien zu kleinen Verpackungsschachteln, wobei der Fokus auf der Verfolgung und Analyse der Deformation des Papiers liegt. Papier stellt als nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Verpackungsmaterialien besondere Herausforderungen dar, bedingt durch seine anisotropen und heterogenen Eigenschaften. Um Deformationsmuster zu erfassen, wurden optische Flussmethoden und Bewegungsvektoranalysen eingesetzt, insbesondere um zu untersuchen, wie verschiedene optische Flussverfahren die spezifischen Eigenschaften von Papier im Tiefziehprozess handhaben. Die experimentellen Analysen umfassten unterschiedliche Papiersorten, darunter unbedrucktes sowie gemustertes Papier, wobei mit Durchlichttechniken die Strukturdetails besser sichtbar gemacht wurden. Die Genauigkeit der Verschiebungsmessungen sowie Faktoren, die potenziell zu Messabweichungen führen, werden diskutiert, um Einblicke in die Anwendung von Computer-Vision-Methoden bei der Beurteilung der Papierdeformation zu gewinnen. Die Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis des Materialverhaltens unter Belastung bei.