Tomolibri – Messen mit 3-D-Computertomographie

Die 3-D-Röntgencomputertomographie (CT) steht seit einiger Zeit auch für industrielle Anwendungen zur Verfügung und kann komplexe Objekte schnell, vollständig und zerstörungsfrei einschließlich aller inneren Strukturen erfassen und auf Mängel hin überprüfen. Um auch messtechnische Anforderungen mit exakten Absolutwerten zu erfüllen, wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts der Fraunhofer-Gesellschaft ein vollständig automatisches System entwickelt, das auf Knopfdruck Daten von inneren und äußeren Strukturen mit einer möglichen Genauigkeit von bis zu 10 Mikrometern liefert. Das neue Multisensor-Messgerät wird bei der Control 2007 am Fraunhofer Vision-Stand erstmals dem Fachpublikum präsentiert.

Systemrealisierung
Eine hochauflösende Computertomographieanlage mit präzisem Manipulator liefert zunächst Daten aller inneren und äußeren Strukturen des Objekts. Ein zusätzlich integrierter Oberflächenscanner liefert Messpunkte der zugänglichen Oberflächen des Objektes im gleichen Koordinatensystem wie die CT-Daten. Die CT-Daten werden durch den Einsatz einer „Virtuellen CT“ verbessert. Hierbei wird unter Verwendung des optischen Systems eine Korrektur der Strahlaufhärtungsartefakte erreicht.

Ein für die messtechnische Auswertung kritischer Schritt ist die Extraktion von Messpunkten aus CT-Daten. Die Schwierigkeit liegt dabei in der Detektion des Grenzverlaufs zwischen Objekt und Hintergrund. Ein neu entwickeltes Verfahren verwendet zusätzlich Messpunkte des optischen Sensors, um lokale Materialgrenzen zu definieren. Mit dieser Fusion zweier unterschiedlicher Messverfahren kann die Genauigkeit der erzeugten Messpunktewolke im Vergleich zu herkömmlicher Röntgentomographie deutlich gesteigert werden. In diese präzise Messpunktewolke können nun mit einer speziellen BestFit-Software zusätzlich regelgeometrische Elemente, wie z. B. Bohrungen oder auch Langlöcher, eingepasst werden. Damit kann die Messgenauigkeit bezüglich makroskopischer Parameter weiter verbessert werden.

In der Praxis ist ein Soll-Ist-Vergleich der gemessenen Punktewolke zu den CAD-Modelldaten und eine farbliche Darstellung der Differenzen von großem Nutzen. Mit einem neuen Verfahren wird die hierzu notwendige Registrierung, d. h. die Ausrichtung der Messpunktewolke auf die Modelldaten, vereinfacht und kann auf Knopfdruck automatisch ausgeführt werden.

Das System ist eine gemeinsame Entwicklung der Fraunhofer-Institute IZFP, IIS, IPA und IOF. Weitere Informationen finden Sie unter www.tomolibri.de.

Das System wird auf der Control 2007, 8.-11. Mai, in Sinsheim (Halle 6, Stand 6306) vorgestellt.

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Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.