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Automatische Röntgenprüfung

28.02.2008
Das Röntgenprüfsystem ISAR V.6 ist die erste und bisher einzige Bildauswertungsanwendung, die zwei Ansätze der automatischen Defekterkennung in einem System vereint: hochgenaue referenzbasierte Auswertung für exakt arbeitende Manipulationssysteme und einfach parametrierbare referenzfreie Auswertung für Standardapplikationen.
ISAR ermöglicht die sichere Erkennung und Klassifikation nicht nur von Gießfehlern wie Lunkern und Poren, sondern detektiert darüber hinaus auch Oxide, die im Bereich von 1 Prozent der durchstrahlten Wandstärke liegen. ISAR verfügt über eine Reihe von Standardmodulen, die eine optimale Anpassung an die Aufgabenstellung und die vorhandene Infrastruktur erlauben. Neben Modulen wie der Kokillenzahlerkennung, welche das Lesen der Kokillenzahl aus dem Röntgenbild erlaubt, stehen Module zur Anbindung des ISAR an ein bestehendes Betriebsdatenerfassungssystem (BDE) zur Verfügung.

Automatische Bildauswertung mit V.6

Das vollautomatische Röntgenprüfsystem ISAR (Intelligentes System zur automatischen Radioskopie) vereint zwei Ansätze zur Auswertung von Röntgenbildern zur Erkennung von Gießfehlern und Fremdkörpern. Für automatisierte Röntgenprüfgeräte, welche keine wiederholgenaue Positionierung des Prüflings erlauben (z. B. Räderprüfsysteme) stellt ISAR die referenzfreie Prüfung zur Verfügung. Die referenzbasierte Prüfung kann überall dort eingesetzt werden, wo z. B. Roboter das Teilehandling übernehmen und für ein wiederholgenaues Positionieren des Prüflings im Strahlengang sorgen. Beide Verfahren haben ihre spezifischen Eigenschaften, die in den nachfolgenden Abschnitten beschrieben werden. Als erstes Prüfsystem erlaubt das ISAR V.6 die Anwendung der referenzbasierten und referenzfreien Methoden innerhalb eines Prüfschritts (d.h. die Auswertung einer Prüfposition). Die Kombination beider Methoden ermöglicht es, flexibel auf die Anforderungen der Qualitätsvorschrift einzugehen.

Neben den Standardfunktionen, die eine flächenbezogene Vermessung eines Defekts erlauben, kann ISAR V.6 auch die Größe eines Defekts in Richtung der Durchstrahlung messen. Diese Option erfordert die Aufnahme eines Stufenkeils des zu prüfenden Materials. Anschließend stehen entsprechende Qualitätsparameter zur Verfügung, die auch die Tiefenausdehnung von Defekten berücksichtigen. Neue Verfahren zur Plausibilitätsprüfung, die nicht nur geometrische Merkmale von potentiellen Defekten überprüfen, um reale Defekte von Pseudos zu unterscheiden, helfen die Pseudoausschussrate gering zu halten. In diversen Applikationen wurde eine Pseudofehlerrate von weniger als 3 Prozent nachgewiesen. Die verwendeten Verfahren sind lernfähig, d.h. sie lassen sich optimal an eine Prüfaufgabe anpassen. Die eingelernten Muster werden unter Angabe von Datum und Uhrzeit gespeichert, womit eine vollständige Transparenz der Parametrierung sichergestellt ist.

Referenzfreie Prüfung

Die referenzfreie Prüfung wird z. B. in der Räderprüfung eingesetzt. ISAR stellt hier selbst-adaptierende Bildverarbeitungsmethoden zur Verfügung, d. h. der Benutzer legt den zu prüfenden Bereich fest und definiert einige wenige Parameter. Die Bildverarbeitungsmethoden passen sich an die im Röntgenbild enthaltenen Bildstrukturen an und sorgen somit für ein optimales Prüfergebnis. Die Erstellung der Prüfprogramme setzt somit kein spezielles Wissen des Bedieners über Bildverarbeitung voraus. Damit wird eine schnelle und sichere Parametererstellung möglich.

Referenzbasierte Prüfung

Die referenzbasierte Prüfung wird z. B. in der Prüfung von Fahrwerksteilen eingesetzt. ISAR ermöglicht eine kokillenbezogene Prüfung, um auch kleinste Defekte bis in den Bereich von 1 Prozent der durchstrahlten Wandstärke zu detektieren. Der bisherige Standard von > 3 Prozent wird damit deutlich übertroffen. Die leistungsfähigen und einfach zu bedienenden Bildverarbeitungsmethoden erlauben auch hier eine schnelle und ergebnisorientierte Erstellung der Prüfprogramme.

Bedienung

ISAR V.6 bietet eine Benutzeroberfläche der neuesten Generation. Das System stellt eine Reihe von Modi zur Verfügung, innerhalb derer alle notwendigen Funktionen auf einer Ebene ohne den Wechsel von Fenstern erreichbar sind.

Automatikmodus

Im Automatikmodus werden die Originalbilddaten auf Wunsch mit Kontrastanhebung zusammen mit einem frei wählbaren Zwischenergebnisbild angezeigt. Dies erlaubt eine optimale Nachvollziehbarkeit der Prüfergebnisse, ohne das System stoppen zu müssen. Bild 1 zeigt die Ansicht aus dem Automatikbetrieb, in dem alle wichtigen Informationen zum Röntgenbild, zum Prüfteil und zum Prüfergebnis angezeigt werden.

Einlernbetrieb (Teach-In)

Im Einlernbetrieb kann der Bediener die Prüfprogramme erstellen und überarbeiten. Dies kann sowohl online im Betrieb als auch offline anhand von abgespeicherten Bildern erfolgen. Ausgewählte Prüfschritte können separat hinterlegt werden, um sie bei unterschiedlichen Prüfprogrammen (z. B. ähnliche Teile) wiederzuverwenden. Gespeicherte Programme können einfach transferiert werden. Bild 2 zeigt eine Ansicht im Einlernbetrieb. Prüfbereiche, Bildverarbeitungsmethoden und das Röntgenbild werden übersichtlich dargestellt.

Fazit

Das vom Fraunhofer-Entwicklungszentrum EZRT entwickelte System ISAR V.6 stellt den neuesten Stand der Technik in der automatischen Röntgenprüfung dar. Moderne Bildverarbeitungsroutinen erlauben eine schnelle und einfache Parametererstellung und sichern eine zuverlässige, objektive und reproduzierbare Defekterkennung bei einer minimalen Pseudoausschussrate. Erstmalig werden Defekte als Volumen erfasst und ausgewertet. ISAR V.6 begründet mit seinen Eigenschaften eine neue Generation von Systemen in der zerstörungsfreien Prüfung von Gussteilen.

Wesentliche Eigenschaften

o Ergonomische Windows-basierte grafische Benutzeroberfläche
o Lernfähige Teileidentifikation
o Adaptierbar an viele Steuerungen (z. B. S5, S7, AllenBradley)
o Zwei-Monitor-Darstellung für eine übersichtliche Bedienung
o Mehrstufiges Sicherheitskonzept zum Schutz der Prüfprogramme und vor
unerlaubtem Zugriff
o Fernwartungszugang per ISDN, DSL, VPN; ISDN Router ist inbegriffen
o Offline-Parametrierung möglich
o Leistungsfähige Bildverarbeitung, die Ungänzen im Bereich von 1 % der
Wandstärke detektieren kann
o Defektklassifikation (Poren, Lunker, Oxide, Nester, Fremdkörper)
o Bestimmung der Tiefenausdehnung von Defekten
o Einbindung verschiedener Detektortechnologien möglich (Bildverstärker,
FlatPanel, Flouroskop, XEye)
o Optimiert für das Betriebssystem Windows XP®
Das Röntgenprüfsystem ISAR V.6 wird vom Fraunhofer EZRT am Messestand der Fraunhofer-Allianz Vision bei der Control 2008 in Stuttgart präsentiert. Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.
Fachliche Anfragen:
Dr.-Ing. Norbert Bauer
Telefon: +49 9131 776-500
E-Mail: vision@fraunhofer.de
Pressekontakt:
Fraunhofer-Allianz Vision
Regina Fischer M. A.
Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen
Telefon: +49 9131 776-530
Fax: +49 9131 776-599
E-Mail: vision@fraunhofer.de

Regina Fischer | idw
Weitere Informationen:
http://www.vision.fraunhofer.de
http://www.vision.fraunhofer.de/de/4/projekte/382.html
http://www.vision.fraunhofer.de/de/5/presse/202.html

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