Koordinatenmesstechnik als Schlüssel- technologie der - PTB

PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4 Themenschwerpunkt • 399
3 Anwendungen als Prüftechnik
Durch die Fähigkeit der CT, Dichteunterschiede
im Prozentbereich bestimmen zu können, lassen
sich mit der industriellen CT zerstörungsfrei
qualitative Aussagen über Defektzustände
technischer Bauteile machen [16]. Weitere Prüfanwendungen
liegen z.B. in der Strukturanalyse
von geologischen Proben (Sedimenten) oder
Baustoffen (Bild 3).
Bild 3:
CT-Strukturanalyse einer Asphaltprobe zur Untersuchung
der Geräuschdämmeigenschaften (Quelle:
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung)
Durch verbesserte Anlagentechnik entwickelte
sich die industrielle CT weiter in Richtung einer
quantitativen Prüftechnik. So wird neben dem
reinen Nachweis von Materialfehlern und Diskontinuitäten
wie Einschlüssen, Lunkern oder
Ungänzen in Metallgussteilen heute auch gefordert,
Aussagen über die Größe und die Verteilung
von Fehlern zu machen (Bild 4) [17].
Bild 4:
CT-Messung eines Zylinderkopfsegments (Aluminiumguss).
Industrielle Prüfaufgabe quantitative Lunker-
erkennung (Lunkergröße farbkodiert)
4 Entwicklung in Richtung Messtechnik
zur Geometriebestimmung
Neben der automatisierten Lunkererkennung
besteht durch geeignete Software die Möglichkeit
einer automatisierten Wanddickenanalyse
(Bild 5) [17]. Diese Verwendung der CT für Koordinatenmessungen
kennzeichnet den Beginn des
dimensionellen Messens mit CT.
Eine neuere Entwicklung der industriellen CT
ist die Verschmelzung der CT mit Technologien
aus der Koordinatenmesstechnik, da dimensionelles
Messen besondere Anforderungen an die
CT‑Hardware und ‑Software stellt. Während im
medizinischen Bereich die Rückführung auf die
SI-Basiseinheit Länge bisher nur von untergeordneter
Bedeutung ist, stellt die Rückführung eine
Schlüsselanforderung an die CT zum dimen‑
sionellen Messen dar. Es werden deshalb bei aktuellen
CT‑Anlagen Präzisionskinematiken, wie
z.B. Präzisionsdrehtische, Luftlager und Linearführungen
mit Führungsfehlerkompensation
in der Kombination mit Hartgestein verwendet.
Hartgestein wird hier wegen seiner Stabilität,
zur Schwingungsdämpfung sowie teilweise zur
Strahlungsabsorption eingesetzt. Kommerziell
erhältliche industrielle CT‑Anlagen besitzen
Vollschutzkabinen und eine Bauartzulassung
nach Strahlenschutzverordnung DIN 54113. Eine
aktuelle Entwicklung ist die Kombination der
CT mit taktiler und/oder optischer Messtechnik
zu einem Multisensor‑Koordinatenmessgerät
(KMG). Diese integrierte CT‑Technik erlaubt
völlig neue Einsatzmöglichkeiten, wie z.B. den
Einsatz in der Reverse‑Engineering Technologie
[18]. Hierdurch können Bauteile rekonstruiert
werden, bei denen es erforderlich ist, fertigungsgeeignete
Information direkt aus der Geometrie
des Bauteils zu gewinnen.
Ein wichtiger Datenverarbeitungsschritt
beim dimensionellen Messen mit CT ist die
Bestimmung der Bauteiloberfläche aus den
Voxeldaten. Hierzu ist es notwendig, den Grauwertverlauf
des Übergangs vom Material zum
umgebenden Medium zu kennen und auf Grund
dessen einen Schwellwert zu bestimmen. In den
meisten Fällen werden heute noch mit Hilfe
eines Schwellwerts aus den Voxeldaten Oberflä-
Bild 5:
CT-Messung des Zylinderkopfsegments
aus
Bild 4. Industrielle MessaufgabeWanddickenanalyse