-
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Messung eines Objekts.
-
Bei der massenhaften Produktion von Bauteilen unterliegen die einzelnen Bauteile Fertigungstoleranzen und möglichen Defekten. Zur Überprüfung ob die Toleranzen eingehalten werden und ob Defekte in dem Bauteil vorhanden sind, werden Messungen an den Bauteilen durchgeführt. Ein zu messendes Bauteil ist bei der Messung zunächst unbekannt. Dies kann die gesamte Geometrie des Bauteils oder lediglich Teile der Geometrie des Bauteils betreffen. Auch bei bekannter Soll-Geometrie, weist das zu messende Bauteil unbekannte Abweichungen hiervon auf, wobei diese Abweichungen oftmals zu prüfen sind.
-
Bekannt ist, vor dem Start der Messung zu definieren, wie die gesamte Ermittlung der Messdaten durchgeführt wird. Dabei können jedoch Nachmessungen nötig werden, wenn bei der anfänglichen Messung Bereiche des Bauteils, die für die Ermittlung der Geometrie des Bauteils benötigt werden, nicht mit genügend höher Qualität erfasst wurden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein computerimplementiertes Verfahren bereitzustellen, das eine erhöhte Effizienz aufweist.
-
Hauptmerkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 15 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
-
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zur Messung eines Objekts, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte aufweist: Ermitteln von Messdaten mittels einer Vorrichtung zur Messung des Objekts, wobei die Messdaten eine digitale Darstellung des Objekts mit einer Vielzahl von Bildinformationen des Objekts erzeugen; und Durchführen der nachfolgenden Schritte zumindest vor einem Beenden des Schritts Ermitteln von Messdaten: Analysieren mindestens einer dimensionellen Messgröße zumindest eines Teils der digitalen Darstellung des Objekts; Ermitteln mindestens eines Konformitätsergebnisses über den analysierten Teil der digitalen Darstellung des Objekts, wobei das Konformitätsergebnis anzeigt, wie weit die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße mindestens ein vordefiniertes Konformitätskriterium für das Objekt erfüllt; und Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des mindestens einen Konformitätsergebnisses.
-
Mit der Erfindung wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Messung eines Objekts bereitgestellt, das während der Ermittlung der Messdaten Informationen verwendet, die sich aus der Ermittlung der Messdaten ergeben, um die Ermittlung der Messdaten zu beeinflussen. Diese Informationen können aus einer Analyse mindestens einer dimensionellen Messgröße der digitalen Darstellung des Objekts erhalten werden, wobei lediglich ein Teil der digitalen Darstellung analysiert werden muss. Die Analyse untersucht dabei die Konformität mindestens einer dimensionellen Messgröße des Objekts im Hinblick auf mindestens ein vordefiniertes Konformitätskriterium für das Objekt. Das daraus resultierende mindestens eine Konformitätsergebnis umfasst dabei Informationen, die während der Messung des Objekts gewonnen wurden. Die Verwendung der Informationen, d. h. des Konformitätsergebnisses, die sich aus der Ermittlung der Messdaten ergeben, können im laufenden Messbetrieb desselben Objekts mit dem Schritt Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des mindestens einen Konformitätsergebnisses die Messung des Objekts, d. h. die Ermittlung der Messdaten des Objekts beeinflussen. Die Ermittlung des Konformitätsergebnisses und das Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten wird vor der Beendigung des Schritts Ermitteln von Messdaten durchgeführt. Falls das Konformitätsergebnis angibt, dass die vordefinierten Konformitätskriterien für das Objekt sicher nicht erfüllt werden, kann der laufende Messbetrieb, d. h. die Ermittlung der Messdaten daher abgebrochen werden, da eine weitere Messung dieses Konformitätsergebnis nicht mehr ändern würde. Der Rest des Objekts wird damit nicht mehr gemessen und die Vorrichtung zur Messung eines Objekts kann vor Ablauf der regulären Messdauer für eine komplette Ermittlung der Messdaten des Objekts für eine weitere Messung eines anderen Objekts verwendet werden. Weiter kann das Konformitätsergebnis alternativ anzeigen, dass das gemessene Objekt auf jeden Fall das mindestens eine vordefinierte Konformitätsergebnis erfüllt. Auch in diesem Fall kann die Messung des Objekts vorzeitig abgebrochen werden, da eine weitere Messung das Konformitätsergebnis nicht mehr ändern würde. Die Vorrichtung zur Messung eines Objekts kann daher vorzeitig für eine weitere Messung eines anderen Objekts verwendet werden. Weiter kann das Konformitätsergebnis bereits vor dem Ende des Ermittelns der Messdaten anzeigen, dass eine weitere Untersuchung mit einem anderen Messverfahren notwendig sein kann, um eine sichere Aussage über die Konformität des Objekts zu erhalten. Damit kann die laufende Messung ebenfalls abgebrochen werden und eine Ermittlung von weiteren Messdaten mit anderen Messungen durchgeführt werden. Auch in diesem Fall wird Zeit eingespart, da vor dem Ende der vollständigen Messung mittels der Vorrichtung zur Messung des Objekts die notwendige weitere Messung mit anderen Verfahren und Vorrichtungen durchgeführt werden kann. Damit stellt das computerimplementierte Verfahren eine adaptive Messung des Objekts bereit, die zeitliche Ressourcen effizient nutzt. Die gewonnene Zeit kann dann z. B. dafür verwendet werden, um die Qualität der Messdaten der Messungen zu erhöhen.
-
Bei der Messung kann es sich in einem Beispiel um eine durchstrahlende Messung, z. B. mit Röntgenstrahlung, handeln. In einem anderen Beispiel kann die Messung eine optische Messung, z. B. Photogrammetrie oder Streifenprojektion, sein. In einem weiteren Beispiel kann es sich um eine taktile Messung oder eine andere Art Messung handeln.
-
Bei einer durchstrahlenden Messung kann die Analyse auf Grundlage von 2D-Durchstrahlungsbildern, eines rekonstruierten 3D-Volumens oder beides in Kombination durchgeführt werden.
-
Die digitale Darstellung des Objekts kann eine Volumendarstellung, eine Schnittdarstellung, eine Projektionsdarstellung und/oder eine Oberflächendarstellung sein. Die Volumendarstellung kann z. B. aus einer Vielzahl von Projektionsdarstellungen abgeleitet werden. Die Oberflächendarstellung kann z. B. aus einer Volumendarstellung oder im Falle der Photogrammetrie und Streifenprojektion aus einer Vielzahl von Kamerabildern bzw. Messbildern abgeleitet werden.
-
Die durchstrahlende Messung wird mittels einer Vorrichtung durchgeführt, die Messdaten aus einer Durchstrahlungsgeometrie um das Objekt ermittelt. Dabei wird das Objekt aus verschiedenen Durchstrahlungsrichtungen durchstrahlt. Eine Durchstrahlungsgeometrie beschreibt die Richtung, in der das Objekt durchstrahlt wird, aber auch Position des durchstrahlten Bereichs und die Vergrößerung. Ganz allgemein kann die Durchstrahlungsgeometrie durch die Lage der Röntgenquelle und des Detektors relativ gesehen zu dem Messobjekt beschrieben werden. Daraus ergeben sich neun geometrische Freiheitsgrade: für die Translation jeweils drei Freiheitsgrade für die Röhre und den Detektor und für die Rotation drei Freiheitsgrade für den Detektor. Eine Durchstrahlungsgeometrie kann bzgl. des Messobjektes, aber auch bzgl. der Vorrichtung zur Messung des Objekts definiert sein.
-
Das Konformitätsergebnis kann eine Unsicherheit aufweisen, z. B. an Anfang der Ermittlung der Messdaten, wenn am Beispiel der durchstrahlenden Messung erst wenige Projektionen, am Beispiel der Photogrammetrie bzw. Streifenprojektion erst wenige Messbilder, bzw. bei einem taktilen Sensor erst wenige Messpunkte, aufgenommen wurden.
-
Unter Analysieren mindestens einer dimensionellen Messgröße zumindest eines Teils der digitalen Darstellung des Objekts kann z. B. eine Rekonstruktion, eine Segmentierung und/oder eine Oberflächenbestimmung der Messdaten verstanden werden, auf die eine weitere Analyse folgen kann. Dabei kann z. B. eine dimensionelle Analyse, insbesondere auf Maß, Form, Lage, Welligkeit, Rauheit, Wandstärken, Soll-Ist-Vergleich von definierten Geometrien bzw. in definierten Bereichen durchgeführt werden, wobei eine Defektanalyse, insbesondere auf Poren, Lunker, Einschlüsse, Risse, Porositäten oder Gefügeauflockerungen, und/oder eine Materialanalyse, insbesondere eine Faserverbundanalysen oder eine Schaumstrukturanalyse folgen . Weiter kann alternativ oder zusätzlich eine Erfassung der Oberfläche, eine Erfassung des Bauteilinneren, d. h. des Materials oder eine Analyse nach Vollständigkeit bei Baugruppen, z. B. nach einem fehlenden Element, durchgeführt werden.
-
Um die Analyse hinsichtlich dieser Eigenschaften durchzuführen, können unterschiedliche Herangehensweisen gewählt werden, z. B. die Auswertung von dreidimensionalen Messdaten, die aus durchstrahlenden Messungen eines Objekts ermittelt werden.
-
Es kann alternativ oder zusätzlich eine Auswertung von zweidimensionalen Messdaten durchgeführt werden. Damit können auch ohne Rekonstruktion die durchstrahlenden Messungen direkt analysiert werden. Dies kann direkt auf unbearbeiteten Durchstrahlungsbildern geschehen. Hierzu können auch mehrere Durchstrahlungsbilder unterschiedlicher Durchstrahlungsgeometrien gemeinsam berücksichtigt werden.
-
Alternativ kann ein Referenzbild verwendet werden, um etwaige Defekte in den Bildern besser ermitteln zu können, z. B. ein Differenzbild bzgl. einer durchstrahlenden Vergleichsmessung einer vorherigen Messung eines ähnlichen Objekts, das gemittelt sein kann, oder ein Differenzbild bzgl. einer Simulation einer zumindest ähnlichen Durchstrahlung der Soll-Geometrie. Neben konventionellen Algorithmen zur Defekterkennung von zweidimensionalen Messungen kann auch eine künstliche Intelligenz trainiert werden, um mit großer Zuverlässigkeit die Defekte zu identifizieren. Vorteilhaft kann sein, lokal Informationen von anderen Sensoren für die Auswertung heranzuziehen, insbesondere Ultraschall für Defekt- und sonstige Material-Analysen oder optische und taktile Sensoren für die dimensionelle Messtechnik.
-
Wird die vorläufige Analyse der bereits vorliegenden Messdaten durchgeführt, können diese zum Beispiel insbesondere hinsichtlich der Fragestellung untersucht werden, ob die benötigte Qualität der Messdaten bereits erreicht wurde, wobei dies nicht zwingend global, sondern auch lokal durchgeführt werden kann. Dies kann eine für das gesamte Messvolumen vorgegebene globale Mindestqualität der Messdaten sein, oder eine in Abhängigkeit vom Ort oder von einer zu messenden Eigenschaft definierte lokale Mindestqualität der Messdaten. Die Mindestqualität kann dabei auch automatisch anhand der in einem Auswerteplan vorgegebenen, zu prüfenden Messgrößen, ggf. inkl. Toleranzen, ermittelt werden. Weiter wird die Lage des aktuellen Messergebnisses bezüglich des Toleranzintervalls ermittelt. Wird zusätzlich eine Abschätzung der Messunsicherheit, z. B. auf Basis der derzeitigen Qualität der Messdaten, aber auch auf Basis von Erfahrungswerten, berücksichtigt, kann ermittelt werden, ob sich die Größe sicher innerhalb oder außerhalb des Toleranzintervalls befindet. Dadurch wäre bereits eine sichere Aussage über die benötigte Qualität der Messdaten möglich. Lässt sich diese Aussage nicht treffen, sind noch weitere Informationen in diesem Bereich bzw. für diese Messgröße nötig. Falls keine Mindestqualität der Messdaten, explizit oder implizit über Messaufgaben, definiert wurde, kann die Qualität der Messdaten dennoch analysiert werden, um diejenigen Bereiche zu identifizieren, in denen die Qualität der Messdaten am geringsten ist.
-
Anhand dieser Informationen kann entschieden werden, ob eine weitere Durchführung der Messung noch nötig ist, oder ob die vorliegenden Informationen ausreichen, um die definierte Messaufgabe zu bearbeiten. Falls weitere Informationen nötig sind, können optimierte Aufnahmeparameter für die folgenden Durchstrahlungsbilder ermittelt werden.
-
Es kann jeweils ein Toleranzbereich vorgegeben sein, der für die Entscheidung über die Konformität des Bauteils relevant sind. Die durchzuführenden Messungen sind oftmals in einem Auswerteplan definiert.
-
Ein Konformitätskriterium kann z. B. eine vorgegebene Toleranz sein, die geprüft wird.
-
Der Teil der digitalen Darstellung des Objekts wird aus den bisher ermittelten Messdaten gebildet.
-
Das Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des mindestens einen Konformitätsergebnisses kann optimierte Aufnahmeparameter als Resultat haben. Aufnahmeparameter einer Projektion können die Durchstrahlungsgeometrie der Projektion sein, und/oder Einstelloptionen, die bei der Durchstrahlung eines Objektes eingestellt werden können, beispielsweise Strom, Spannung und Vorfilterung der Röhre, die Belichtungszeit, der Gain-Faktor, die verwendete Röhre, z. B. Mikro- oder Nanofokus-Röhre, das verwendete Target, z. B. Reflektions- oder Transmissionstarget, der verwendete Detektor, z. B. Flächen- oder Zeilendetektor, oder ein mögliches Binning des Detektors. Falls energieselektive Detektoren verwendet werden, kann die Wahl der Energie-Bins eine Einstelloption sein.
-
Die Entscheidung, ob anhand der vorliegenden Informationen die Messaufgabe bearbeitet und die Ermittlung der Messdaten somit beendet werden kann und/oder ob bzw. wo weitere Messdaten benötigt werden, können verschiedene Fälle auftreten. Im Fall einer global oder lokal definierten Mindestqualität kann die Ermittlung der Messdaten beendet werden, wenn diese überall erreicht wurde. In vielen Fällen reicht es, dass eine kritische Größe der dimensionellen Messung außerhalb der Toleranz ist, um ein gemessenes Objekt als Ausschuss zu behandeln. In diesen Fällen kann die Ermittlung der Messdaten abgebrochen werden, wenn eine kritische Größe sicher außerhalb der Toleranz ist. Die Messergebnisse der restlichen Größen sind für die Entscheidung dann in der Regel nicht mehr relevant.
-
Für eine statistische Kontrolle des Fertigungsprozesses kann die Ermittlung der Messdaten trotz der Möglichkeit, die Ermittlung der Messdaten abzubrechen, fortgeführt werden. In diesem Fall kann die Ermittlung der Messdaten weitergeführt werden, bis sie eine maximale erlaubte Unsicherheit aufweisen. Die Messdaten werden dann nicht mehr nur dafür verwendet, über die Konformität des Objekts zu urteilen, sondern um den Fertigungsprozess zu regeln.
-
Um ein Objekt sicher als gut bzw. konform bewerten zu können, d. h. mit einem positiven Konformitätsergebnis, müssen üblicherweise sämtliche zu prüfenden kritischen Größen innerhalb der Toleranz sein. Sobald alle diese Größen sicher innerhalb der Toleranz sind, kann die Ermittlung der Messdaten abgebrochen werden. Auch komplexere und/oder kombinierte Entscheidungsregeln sind prinzipiell denkbar.
-
In vielen Fällen ist somit eine Bestimmung der, ggf. lokalen, Qualität der Messdaten nötig. Zusätzlich kann eine Bestimmung der lokalen Unsicherheit aus der Qualität der Messdaten durchgeführt werden, die in Bezug zu dem ermittelten Messergebnis und einer Toleranz, sowie der Lage des ermittelten Messergebnisses innerhalb dieser Toleranz, gesetzt werden kann. Im Fall der dimensionellen Messtechnik können die lokalen Volumendaten analysiert werden, um eine lokale Unsicherheit der Messung, z. B. die Position der Oberfläche oder an die Oberfläche angepasste Geometrieelemente abzuschätzen. Bei der Defektanalyse und anderen Materialanalysen können beispielsweise die Auflösung der Daten, z. B. anhand der Punktspreizfunktion, und das Rauschen, z. B. des Signal-Rausch-Verhältnisses, herangezogen werden, um die Qualität der Messdaten zu ermitteln. Hieraus kann abgeleitet werden, ob geometrische Eigenschaften von Details einer gewissen Größe, z. B. kleine Strukturen, Defekte oder Fasern, bei der vorliegenden Qualität der Messdaten mit einer gewissen Sicherheit bzw. Unsicherheit gemessen werden können.
-
In einem anderen Beispiel einer durchstrahlenden Messung kann die Fragestellung sein, ob bei der Qualität der Messdaten Details der Oberfläche einer definierten Größe, die üblicherweise Grauwertschwankungen in den Messdaten verursachen, überhaupt von den von Rauschen und/oder von Artefakten verursachten Grauwertschwankungen sicher unterschieden werden können.
-
Die Qualität der Messdaten kann weiter mittels einer Analyse der Homogenität der Daten, um z. B. Streifen- oder Strahlaufhärtungsartefakte zu erkennen, sowie weiteren Methoden ermittelt werden.
-
Weiterhin können für unterschiedliche Analysen Erfahrungswerte verwendet werden, um die lokale Qualität der Messdaten und/oder Unsicherheit abzuschätzen. Dazu kann in einem bestimmten Bereich eine gewisse Qualität der Messdaten bzw. Unsicherheit der Messdaten erwartet werden, wenn dieser Bereich von einer gewissen Anzahl von Durchstrahlungsbildern erfasst wurde. Dies kann z. B. aus der Spezifikation des verwendeten CT-Systems abgeleitet werden.
-
Bei einer zweidimensionalen Messung bzw. Analyse kann eine Unsicherheit beispielsweise aus Aufnahmeparametern wie der Größe des Röntgenspots oder der Auflösung des Detektors abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich können Parameter wie das Rauschen oder der Kontrast in den Durchstrahlungsbildern analysiert werden.
-
Der Schritt Durchführen der nachfolgenden Schritte zumindest vor einem Beenden des Schritts Ermitteln von Messdaten kann mehrmals hintereinander mit zusätzlichen oder anderen durch den Schritt Ermitteln von Messdaten erhaltenen Messdaten durchgeführt werden.
-
Gemäß einem Beispiel kann der Schritt Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des Konformitätsergebnisses den folgenden Unterschritt aufweisen: Beenden des Schritts Ermitteln von Messdaten, wenn das Konformitätsergebnis anzeigt, dass die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße das gesamte mindestens eine Konformitätskriterium erfüllt, oder wenn das Konformitätsergebnis anzeigt, dass die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße zumindest einen Teil des mindestens einen Konformitätskriterium nicht erfüllt.
-
Dies ist beispielsweise der Fall, wenn Messgrößen identifiziert wurden, die außerhalb der Toleranz liegen, dann ist das Bauteil nicht in Ordnung. In einem anderen Beispiel kann dies der Fall sein, wenn für alle Messgrößen sichergestellt wurde, dass diese innerhalb der Toleranz liegen, dann ist das Bauteil in Ordnung. Teilweise kann dies nicht an einzelnen Messgrößen festgemacht werden, wenn es z. B. komplexere Entscheidungskriterien, d. h. Konformitätskriterien, für das Konformitätsergebnis gibt.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Erfüllung und/oder die Nicht-Erfüllung des Konformitätskriteriums lediglich dann festgestellt wird, wenn die Erfüllung und/oder die Nicht-Erfüllung zu 100 % sicher sind.
-
Weiter kann zum Beispiel der Schritt Ermitteln eines Konformitätsergebnisses folgenden Unterschritt aufweisen: Berücksichtigen mindestens einer Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße.
-
Die mindestens eine Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße kann beispielsweise global für alle dimensionellen Messgrößen in der digitalen Darstellung des Objekts definiert sein.
-
Dabei können unterschiedlichen Arten von Messgrößen, z. B. Kreisradien, Abstände von Kreismittelpunkten, Wandstärken, Positionen einzelner Oberflächenpunkte, jeweils unterschiedliche Unsicherheiten zugeordnet werden.
-
Beispielgemäß kann der Schritt Ermitteln eines Konformitätsergebnisses folgenden weiteren Unterschritt aufweisen: Ermitteln mindestens einer Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße aus einer lokalen Analyse der Messdaten, auf denen die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße basiert.
-
Die Unsicherheit für jede Messgröße, z. B. jedes gemessene Geometrieelement, kann separat abgeschätzt werden. Es können Qualitätsparameter der Messdaten, auf denen die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße basiert, ermittelt werden, um eine Unsicherheit ermitteln. Hierbei kann es sich beispielsweise um das lokale Rauschen oder die lokale Auflösung von Volumendaten oder Projektionsdaten handeln.
-
In einem weiteren Beispiel kann im Schritt Ermitteln von Messdaten mittels einer Vorrichtung zur Messung des Objekts eine durchstrahlende Messung des Objekts durchgeführt werden, wobei der Schritt Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des Konformitätsergebnisses den folgenden Unterschritt aufweist: Ermitteln mindestens einer Region in dem zumindest einen Teil der digitalen Darstellung des Objekts, wobei in der Region das Konformitätsergebnis anzeigt, dass keine Aussage möglich ist, ob die analysierte dimensionelle Messgröße das mindestens eine vordefinierte Konformitätskriterium erfüllt oder nicht erfüllt; Ändern einer Durchstrahlungsgeometrie der durchstrahlenden Messung des Objekts im Schritt Ermitteln von Messdaten derart, dass weitere Messdaten für die ermittelte mindestens eine Region ermittelt werden.
-
In diesem Beispiel kann identifiziert werden, für welche Messgrößen bzw. Bereiche noch keine sicheren Aussagen über die Konformität möglich sind. Die weitere Durchstrahlungsgeometrie bzw. Trajektorie wird so gewählt, dass für diese Messgrößen eine genauere Aussage ermöglicht wird. Dies kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass die entsprechenden Bereiche in den aufzunehmenden Projektionen häufiger und/oder in größerer geometrischer Vergrößerung abgebildet werden.
-
Weiter kann der Schritt Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des Konformitätsergebnisses zum Beispiel weiter folgenden Unterschritt aufweisen: Ändern mindestens einer Einstelloption einer Vorrichtung zum Durchführen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung der geänderten Durchstrahlungsgeometrie.
-
In diesem Beispiel können Einstelloptionen optimiert werden, insbesondere Spannung, Strom oder Belichtungszeit, um für die weitere Durchstrahlungsgeometrie bzw. Trajektorie eine ideale Qualität der Messdaten zu erreichen.
-
Der Unterschritt Ändern einer Durchstrahlungsgeometrie und/oder einer Trajektorie der durchstrahlenden Messung des Objekts im Schritt Ermitteln von Messdaten kann weiter beispielsweise den folgenden Unter-Unterschritt aufweisen: Ändern der Durchstrahlungsgeometrie der durchstrahlenden Messung des Objekts unter Vermeidung einer gleichzeitigen durchstrahlenden Messung von vordefinierten und/oder aus den Messdaten ermittelten stark absorbierenden Regionen des Objekts und der ermittelten Regionen des Objekts, in der das Konformitätsergebnis anzeigt, dass keine Aussage möglich ist, ob die analysierte dimensionelle Messgröße das mindestens eine vordefinierte Konformitätskriterium erfüllt oder nicht erfüllt.
-
In diesem Beispiel kann eine Abdeckung der relevanten bzw. zu messenden Geometrien des Objekts durch stark absorbierende Bereiche vermieden werden.
-
Weiter kann zum Beispiel im Schritt Ermitteln von Messdaten mittels einer Vorrichtung zur Messung des Objekts eine durchstrahlende Messung des Objekts durchgeführt werden, wobei das Verfahren vor dem Schritt Ermitteln von Messdaten den folgenden Schritt aufweist: Ermitteln mindestens eines Kalibrierwerts für eine Vorrichtung zur Durchführung einer durchstrahlenden Messung für mindestens eine vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie; wobei der Schritt Ermitteln von Messdaten den folgenden Unterschritt aufweist: Ermitteln mindestens einer benötigten Durchstrahlungsgeometrie; Verwenden der mindestens einen vordefinierten Durchstrahlungsgeometrie, wenn die mindestens eine vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie der mindestens einen benötigten Durchstrahlungsgeometrie entspricht oder, wenn keine der mindestens einen vordefinierten Durchstrahlungsgeometrie der mindestens einen Durchstrahlungsgeometrie entspricht, einen vordefinierten Umgebungsbereich um die benötigte Durchstrahlungsgeometrie überdeckt.
-
Durch das Ermitteln von Kalibrierwerten können vorab definierte Durchstrahlungsgeometrien eingemessen werden. Die können während der Messung flexibel verwendet werden. Wenn mehrere vordefinierte Durchstrahlungsgeometrien ermittelt wurden, die den vordefinierten Umgebungsbereich überdecken, wird im Unterschritt Verwenden der mindestens einen vordefinierten Durchstrahlungsgeometrie, die vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie verwendet, die eine größte Überdeckung mit dem Umgebungsbereich der benötigten Durchstrahlungsgeometrie aufweist. Alternativ kann diejenige vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie verwendet werden, die im Phasenraum der geometrischen Parameter, welche die Durchstrahlungsgeometrie definieren, am nächsten zu der benötigten Durchstrahlungsgeometrie liegt. Hier können verschiedene Metriken definiert werden. Weiter kann zwischen den vordefinierten Durchstrahlungsgeometrien eine Interpolation der Kalibrierwerte für benötigten Durchstrahlungsgeometrien durchgeführt werden, wenn keine der vordefinierten Durchstrahlungsgeometrien zu einer benötigten Durchstrahlungsgeometrie passt.
-
Gemäß einem anderen Beispiel kann im Schritt Ermitteln von Messdaten mittels einer Vorrichtung zur Messung des Objekts eine durchstrahlende Messung des Objekts durchgeführt werden, wobei das Verfahren nach den Schritten Ermitteln von Messdaten und Durchführen der Schritte Analysieren, Ermitteln mindestens eines Konformitätsergebnisses und Anpassen, den folgenden Schritt aufweist: Ermitteln von Kalibrierwerten für eine Vorrichtung zur Durchführung einer durchstrahlenden Messung mittels mindestens einer Durchstrahlungsgeometrie, die während des Schritts Ermittlung der Messdaten verwendet wurde; Erzeugen einer zumindest teilweisen digitalen Darstellung des Objekts aus den Messdaten mittels der Kalibrierwerte; und Durchführen der Schritte Analysieren zumindest eines Teils der zumindest teilweisen digitalen Darstellung des Objekts und Ermitteln mindestens eines Konformitätsergebnisses über den analysierten Teil der zumindest teilweisen digitalen Darstellung des Objekts.
-
In diesem Fall werden die bei der Ermittlung der Messdaten verwendeten Durchstrahlungsgeometrien, nachträglich kalibriert, um eine verbesserte zumindest teilweise digitale Darstellung des Objekts zu erhalten. Falls vor dem Schritt Ermitteln von Kalibrierwerten für eine Vorrichtung zur Durchführung einer durchstrahlenden Messung mittels mindestens einer Durchstrahlungsgeometrie, die während des Schritts Ermittlung der Messdaten verwendet wurde, bereits Kalibrierwerte ermittelt wurden, können erneut Kalibrierwerte ermittelt werden, wobei insbesondere die verwendete Durchstrahlungsgeometrie stärker berücksichtigt werden kann.
-
Weiter kann beispielsweise der Schritt Ermitteln von Messdaten mittels einer axialen computertomographischen Messung mit mindestens einer Folge von mindestens zwei Gruppen von mindestens zwei durchstrahlenden Messungen durchgeführt werden, wobei sich innerhalb einer Gruppe die durchstrahlenden Messungen um einen innerhalb eines vordefinierten Toleranzwinkelbereiches äquidistanten Durchstrahlungswinkels zum Objekt voneinander unterscheiden, wobei die durchstrahlenden Messungen verschiedener Gruppen der Folge Durchstrahlungswinkel aufweisen, die innerhalb des vordefinierten Toleranzwinkelbereiches äquidistant zwischen den Durchstrahlungswinkeln der durchstrahlenden Messungen anderer Gruppen angeordnet sind.
-
Die geometrische Kalibrierung, die mittels eines axialen CT-Systems durchgeführt wurde, ist vergleichsweise genau. Dies ist insbesondere für die dimensionelle Messtechnik von Vorteil. Allerdings ist die Wahl der Durchstrahlungsgeometrien in diesem Fall nicht so flexibel wie bei Roboter-CT-Systemen. Durch eine ansteigende, über den Raum konstante Dichte der Durchstrahlungsrichtungen wird ermöglicht, dass tendenziell immer vollständige Informationen, d. h. eine Abdeckung über 360°, vorliegen, so dass Zwischenergebnisse vergleichsweise hoher Qualität rekonstruiert und ausgewertet werden können. Dies kann beispielsweise in der Reihenfolge umgesetzt werden, dass zuerst die Gruppe der Winkel 0° und 180° verwendet werden. Danach wird die Gruppe der Winkel 90° und 270° ergänzt werden. Danach kann die Gruppe der Winkel 45°, 135°, 225° und 315° folgen. Die nächste Gruppe in der Folge kann die Winkel 22,5°, 67,5°, 112,5°, 157,5°, 202,5°, 247,5°, 292,5° und 337,5° aufweisen. Danach können weitere Gruppen folgen, die die Lücken zwischen den bereits verwendeten Winkeln auffüllen. Damit wird die Dichte der verwendeten Winkel schrittweise gleichmäßig erhöht, so dass die Qualität der Daten verbessert wird. Die Qualität der Daten kann dabei durch die Anzahl der verwendeten Gruppen flexibel gewählt werden.
-
Der Schritt Durchführen der Schritte: Analysieren mindestens einer dimensionellen Messgröße zumindest eines Teils der digitalen Darstellung des Objekts, Ermitteln mindestens eines Konformitätsergebnisses über den analysierten Teil der digitalen Darstellung des Objekts, wobei das Konformitätsergebnis anzeigt, wie weit die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße mindestens ein vordefiniertes Konformitätskriterium für das Objekt erfüllt, und Anpassen des Schritts Ermitteln von Messdaten unter Berücksichtigung des mindestens einen Konformitätsergebnisses; kann zum Beispiel durchgeführt werden, während der Schritt Ermitteln von Messdaten durchgeführt wird.
-
Es dauert vergleichsweise lange, die Auswertungen durchzuführen und optimierte Aufnahmeparameter zu identifizieren bzw. eine Entscheidung zu treffen, ob weitere Durchstrahlungsbilder überhaupt nötig sind. In der Zwischenzeit liegen somit keine aktualisierten bzw. optimierten Aufnahmeparameter vor. Anstatt abzuwarten, bis diese Berechnungen abgeschlossen sind, um erst danach weitere Durchstrahlungsbilder aufzunehmen, können während der Auswertung weitere Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden. In der für die Berechnungen benötigten Zeit können beispielsweise zehn bis zwanzig Bilder zusätzlich aufgenommen werden. Da jedoch noch keine optimierten Aufnahmeparameter vorliegen, können beispielsweise Aufnahmeparameter gewählt werden, die noch aus der letzten Iteration stammen und eine geringere Optimierung aufweisen, als die nach Abschluss der Berechnung vorliegenden Aufnahmeparameter.
-
Weiter kann der Schritt Analysieren mindestens einer dimensionellen Messgröße zum Beispiel den folgenden Unterschritt aufweisen: Erzeugen einer digitalen Darstellung des Objekts, die lediglich die Teile des Objekts, in denen das mindestens eine vordefinierte Konformitätskriterium definiert ist, und einen vordefinierten Umgebungsbereich um die Teile des Objekts aufweist.
-
Es werden damit lediglich die für die Konformität relevanten Bereiche des Objekts für die Erzeugung der digitalen Darstellung des Objekts verwendet. Die restlichen Bereiche des Objekts werden nicht digital dargestellt. Damit wird die Datenmenge für die Auswertung reduziert. Da die simultane Messdatenauswertung große Anforderungen an die Rechenleistung stellt, ist die Reduktion der auszuwertenden Datenmenge besonders von Vorteil, da damit die benötigte Rechenleistung verringert wird. Für diesen Schritt kann eine Vorausrichtung der Messdaten durchgeführt werden, d. h. die Messdaten können vorläufig an einer Soll-Geometrie des Objekts ausgerichtet werden. Dies kann z. B. auf Basis einer einmaligen, schnellen Rekonstruktion durchgeführt werden. Dann werden hiervon nur diejenigen Bereiche neu rekonstruiert, in denen bisher noch keine sichere Aussage über die Konformität möglich ist. Alternativ oder zusätzlich können das gesamte Volumen oder größere Bereiche mit niedriger Auflösung rekonstruiert werden und lediglich die Bereiche, in denen auf Grundlage der geringen Auflösung keine klare Aussage möglich ist, in voller Auflösung rekonstruiert werden.
-
Wenn die Art des Objekts in der Vorrichtung zur Messung des Objekts bekannt ist, kann die räumlichen Orientierung, d. h. die Ausrichtung, der Messdaten bzw. des Objekts zunächst unbekannt sein. Diese ist allerdings relevant, um eventuell vorher definierte Durchstrahlungsgeometrien, zum Beispiel Trajektorien, anfahren zu können. Dazu können anhand der ersten Durchstrahlungsbilder die räumliche Orientierung des Objekts in der Vorrichtung zur Messung des Objekts ermittelt und die folgenden Durchstrahlungsgeometrien dementsprechend angefahren werden.
-
Der Schritt Analysieren mindestens einer dimensionellen Messgröße kann beispielsweise weiter den folgenden Unterschritt aufweisen: Ermitteln einer Oberflächenposition in lediglich dem zumindest einen Teil der digitalen Darstellung des Objekts, in dem der Schritt Analysieren zumindest eines Teils der digitalen Darstellung des Objekts durchgeführt werden soll.
-
Damit erfolgt lediglich an den für die Analyse relevanten Positionen eine Analyse der digitalen Darstellung des Objekts. Dazu kann eine Vorausrichtung der Messdaten durchgeführt werden, die z. B. auf Basis einer einmaligen, schnellen Rekonstruktion durchgeführt werden kann. Dabei kann lediglich in denjenigen Bereichen die digitale Darstellung analysiert werden, z. B. die Oberfläche des Objekts bestimmt werden, in denen bisher noch keine sichere Aussage über die Konformität möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann die gesamte Oberfläche mit einer schnellen Analyse bestimmt werden, die jedoch lediglich ungenaue Daten liefert, z. B. zur Orientierung bzw. groben Ausrichtung. Danach können die genannten Bereiche exakt bestimmt werden. Damit kann die benötigte Rechenleistung für die Analyse weiter verringert werden.
-
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit auf einem Computer ausführbaren Instruktionen, dir auf einem Computer ausgeführt den Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach der vorhergehenden Beschreibung durchzuführen.
-
Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Computerprogrammprodukts ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Verfahrens. Es wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. Unter einem Computerprogrammprodukt kann z. B. ein Datenträger verstanden werden, auf dem ein Computerprogrammelement gespeichert ist, das für einen Computer ausführbare Instruktionen aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann unter einem Computerprogrammprodukt beispielsweise auch ein dauerhafter oder flüchtiger Datenspeicher, wie Flash-Speicher oder Arbeitsspeicher, verstanden werden, der das Computerprogrammelement aufweist. Weitere Arten von Datenspeichern, die das Computerprogrammelement aufweisen, seien damit jedoch nicht ausgeschlossen.
-
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
- 1 ein Flussdiagramm des computerimplementierten Verfahrens.
-
Das computerimplementierte Verfahren zur Messung eines Objekts wird im Folgenden in seiner Gesamtheit wie in 1 angegeben mit dem Bezugszeichen 100 referenziert.
-
In einem ersten Schritt 102 umfasst das Verfahren 100 das Ermitteln von Messdaten mittels einer Vorrichtung zur Messung des Objekts. Die Messdaten erzeugen dabei eine digitale Darstellung des Objekts, die eine Vielzahl von Bildinformationen des Objekts aufweist. Dies kann z. B. eine zweidimensionale Darstellung des Objekts sein oder eine dreidimensionale Darstellung des Objekts. Ebenso kann die digitale Darstellung des Objekts aus den Messdaten abgeleitet werden, z. B. bei durchstrahlenden Messungen durch eine tomographische Rekonstruktion.
-
Ein weiterer Schritt 104 wird zumindest vor dem Beenden des Schritts 102 durchgeführt. Der Schritt 104 kann dabei den Schritt 102 unterbrechen. Alternativ kann der Schritt 104 vor dem Beenden des Schritts 102 gleichzeitig mit dem Schritt 102, d.h. während der Schritt 102 durchgeführt werden, ausgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind noch nicht alle Messdaten, die ermittelt werden sollen, von dem Objekt ermittelt worden. D.h., dass lediglich ein Teil der digitalen Darstellung des Objekts vorliegt. Der Schritt 104 umfasst dabei die Schritte 106, 108 und 110.
-
Im Schritt 106 wird mindestens eine dimensionellen Messgröße von zumindest einem Teil der digitalen Darstellung des Objekts analysiert. Dies ist der Teil der digitalen Darstellung des Objekts, der bisher durch den Schritt 102 ermittelt wurde, da der Schritt 102 bei Durchführung des Schritts 106 noch nicht beendet ist.
-
Im Schritt 108 wird mindestens ein Konformitätsergebnis über den analysierten Teil der digitalen Darstellung des Objekts ermittelt. Dabei zeigt das Konformitätsergebnis an, wie weit die analysierte mindestens eine dimensionellen Messgröße mindestens ein vordefiniertes Konformitätskriterium für das Objekt erfüllt. Ein Konformitätskriterium kann zum Beispiel sein, dass die Maße in dem Teil der digitalen Darstellung des Objekts innerhalb eines Toleranzintervalls liegen müssen. Alternativ oder zusätzlich kann das Konformitätskriterium zum Beispiel fordern, dass lediglich Poren einer vordefinierten Anzahl mit einer vordefinierten Größe in dem Teil der digitalen Darstellung vorhanden sein dürfen. Weitere Konformitätskriterien sind möglich.
-
Im Schritt 110 wird der Schritt 102 entsprechend dem Konformitätsergebnis angepasst. D.h., wenn das Konformitätsergebnis anzeigt, dass die dimensionelle Messgröße das mindestens eine Konformitätskriterium nicht erfüllt, wird das Objekt als Ausschuss behandelt und im Schritt 110 der Schritt 102 entsprechend dem Konformitätsergebnis angepasst. Eine weitere Ermittlung von Messdaten aus anderen Teilen des Objekts wird das Konformitätsergebnis in diesem Fall nicht mehr ändern.
-
Wenn das Konformitätsergebnis anzeigt, dass die dimensionelle Messgröße das mindestens eine Konformitätskriterium erfüllt, wird eine weitere Ermittlung von Messdaten aus weiteren Teilen des Objekts das Konformitätsergebnis ebenfalls nicht mehr ändern. Das Objekt kann als ordnungsgemäßes Objekt behandelt werden.
-
In beiden Fällen kann gemäß dem Unterschritt 112 des Schritts 110 der Schritt 102 beendet werden. D.h., dass die Ermittlung der Messdaten beendet wird, sobald mit dem Konformitätsergebnis festgestellt wird, dass mit dem bisher gemessenen Teil des Objekts das Konformitätskriterium nicht erfüllt werden kann oder dass mit dem bisher gemessenen Teil des Objekts das Konformitätskriterium auf jeden Fall erfüllt wird. Die weitere Messung des Objekts würde das Konformitätsergebnis nicht mehr ändern ist daher unnötig. Die Zeit die für diese weitere Messung verwendet wird kann damit eingespart werden.
-
In dem Fall, dass das Konformitätsergebnis anzeigt, dass nicht sicher ist, ob das Konformitätskriterium erfüllt wird oder nicht, wird die Ermittlung der Messdaten gemäß Schritt 102 fortgeführt.
-
Der Schritt 106 kann einen optionalen Schritt 140 aufweisen, bei dem eine digitale Darstellung des Objekts erzeugt wird, die lediglich die Teile des Objekts, in denen das mindestens eine vordefinierte Konformitätskriterium definiert ist, und einen vordefinierten Umgebungsbereich um diese Teile des Objekts aufweist. Es werden damit lediglich die relevanten Teile des Objekts in eine digitale Darstellung des Objekts umgewandelt. Die nicht für die Analyse relevanten Teile des Objekts werden demnach nicht in die digitale Darstellung des Objekts aufgenommen. Dazu wird ein Umgebungsbereich um die Teile des Objekts ebenfalls für die Erzeugung der digitalen Darstellung des Objekts verwendet, um Oberflächen des Objekts abbilden und analysieren zu können.
-
Der Schritt 106 kann einen weiteren optionalen Schritt 142 aufweisen. In diesem Schritt wird eine Oberflächenposition in dem lediglich zumindest einen Teil der digitalen Darstellung des Objekts ermittelt. In diesem Teil der digitalen Darstellung des Objekts soll dabei im Schritt 106 eine Analyse durchgeführt werden. Es werden damit lediglich diejenigen Teile der digitalen Darstellung des Objekts ermittelt, in denen Oberflächen analysiert werden sollen. Teile des Objekts, in denen keine Analyse notwendig ist, werden nicht in die digitale Darstellung des Objekts aufgenommen.
-
Der Schritt 108 kann optional Unterschritt 114 aufweisen. Dabei wird mindestens eine Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße bei der Ermittlung des Konformitätsergebnisses berücksichtigt. D.h., wenn das Konformitätsergebnis selbst anzeigt, dass alle Konformitätskriterien erfüllt sind oder dass das Konformitätskriterium nicht erfüllt wird, kann die Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße einen Teilbereich aufweisen, in dem das Konformitätsergebnis bzw. die Messgröße das Konformitätskriterium nicht mehr erfüllen würde bzw. erfüllen würde. In diesem Fall wird das Konformitätsergebnis noch nicht als sicheres Konformitätsergebnis gewertet. Erst wenn auch unter Berücksichtigung der Unsicherheit das Konformitätskriterium entweder erfüllt wird oder nicht erfüllt wird, wird das Konformitätsergebnis als sicheres Ergebnis gewertet.
-
Die mindestens eine Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße ist dabei global für alle dimensionellen Messgrößen in der digitalen Darstellung des Objekts definiert. D.h., es ist für die Größe der Unsicherheit unerheblich, welche dimensionelle Messgröße verwendet wird. Es wird jedes Mal die gleiche Unsicherheit für jede dimensionelle Messgröße angenommen.
-
Alternativ kann der Schritt 108 weiter den optionalen Unterschritt 116 aufweisen, wenn der Schritt 114 vorgesehen wird. Dabei wird mindestens eine Unsicherheit der analysierten mindestens einen dimensionellen Messgröße aus einer lokalen Analyse der Messdaten ermittelt. Die analysierte mindestens eine dimensionelle Messgröße basiert dabei auf diesen Messdaten. Es wird damit für jede dimensionelle Messgröße eine eigene Unsicherheit ermittelt, die bei der Ermittlung des Konformitätsergebnisses berücksichtigt wird.
-
Im Folgenden wird in diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die Vorrichtung zur Messung des Objekts eine durchstrahlende Messung des Objekts durchführt. Damit sei jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Vorrichtung zur Messung des Objekts in einer anderen Ausführungsformen des Verfahrens die Messdaten auf eine andere, nicht-durchstrahlende Weise, beispielsweise per Streifenprojektion, Photogrammetrie oder mittels eines taktilen Sensors, ermittelt.
-
In einem optionalen Schritt 126 kann mindestens ein Kalibrierwert für die Vorrichtung zur Messung des Objekts ermittelt werden. Dabei wird der Kalibrierwert für mindestens eine vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie ermittelt. D.h., dass entweder ein Benutzer oder ein Auswerteplan mindestens eine Durchstrahlungsgeometrie vorgibt, die für die Messung des Objekts verwendet werden kann.
-
Wenn der optionale Schritt 124 vorgesehen ist, werden im Schritt 102 zwei optionale Unterschritte 128 und 130 vorgesehen. Im Unterschritt 128 wird mindestens eine für die Analyse benötigte Durchstrahlungsgeometrie ermittelt. Die mindestens eine vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie aus dem Schritt 126 wird im Schritt 130 verwendet, wenn sie eine der benötigten Durchstrahlungsgeometrie in entspricht. D.h., wenn eine der vordefinierten Durchstrahlungsgeometrien auch eine benötigte Durchstrahlungsgeometrie ist, wird diese bei der Ermittlung der Messdaten im Schritt 102 verwendet. Es reicht dabei aus, wenn die vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie in einem Umgebungsbereich, dessen Größe ebenfalls vordefiniert ist, um die benötigte Durchstrahlungsgeometrie angeordnet ist. D.h., dass leichte Abweichungen zwischen der benötigten Durchstrahlungsgeometrie und der vordefinierten Durchstrahlungsgeometrie toleriert werden können. In diesem Fall kann z. B. die vordefinierte Durchstrahlungsgeometrie ebenfalls verwendet werden, um im Schritt 102 Messdaten zu ermitteln. Alternativ kann zwischen mehreren vordefinierten Durchstrahlungsgeometrien eine Interpolation durchgeführt werden, um einen Kalibrierwert für die benötigte Durchstrahlungsgeometrie zu erhalten.
-
Einige weniger komplexe Durchstrahlungsgeometrien, z. B. eine Kreisbahn eines axialen CT-Systems und leichte Abwandlungen davon, können von einer gefilterten Rückprojektion rekonstruiert werden. Für Durchstrahlungsgeometrien mit freien Trajektorien können iterative Verfahren verwendet werden.
-
Es können dabei auch Rekonstruktionsverfahren verwendet werden, die auf Grundlage der Rekonstruktion eines vorherigen, z. B. letzten, Durchlaufs eine neue Rekonstruktion durchführen. Dies wird lediglich für die Bereiche, die von den zusätzlichen Durchstrahlungsbildern betroffen sind, durchgeführt bzw. aktualisiert. Auf diese Weise kann Rechenzeit gespart werden.
-
Die neue Auswertung, z. B. eine Oberflächenbestimmung oder Analysen, kann beispielsweise in den Bereichen durchgeführt werden, in denen vorher die Rekonstruktion aktualisiert wurde bzw. sich die Volumendaten, ggf. signifikant, geändert haben. Somit wird verhindert, dass Rechenzeit für Bereiche verwendet wird, in welchen keine neuen Messdaten vorhanden sind.
-
Nach der Beendigung der Schritte 102 und 104 können folgende optionale Schritte 132, 134, 136 und 138 vorgesehen werden. Durch das
-
Im optionalen Schritt 132 werden Kalibrierwerte für die Vorrichtung zur Untersuchung von Objekten mittels mindestens einer Durchstrahlungsgeometrie ermittelt. Die verwendete mindestens eine Durchstrahlungsgeometrie wurde dabei während des Schritts 102 zur Ermittlung der Messdaten verwendet. Es findet damit eine nachträgliche Kalibrierung der Vorrichtung zur Untersuchung von Objekten für die im Schritt 102 mindestens eine zur Ermittlung der Messdaten verwendete Durchstrahlungsgeometrie statt.
-
Mit den Kalibrierwerten wird in Schritt 134 eine zumindest teilweise digitale Darstellung des Objekts aus den Messdaten erzeugt. Auch wenn vorher bereits eine digitale Darstellung des Objekts erzeugt wurde, wird im Schritt 134 eine neue digitale Darstellung erzeugt, die wegen der Kalibrierwerte genauer ist.
-
Ein Teil der neuen digitalen Darstellung des Objekts wird im Schritt 136 analysiert und in Schritt 138 ein Konformitätsergebnis darüber ermittelt. Dieses Konformitätsergebnis ist aufgrund der Kalibrierwerte genauer als das während der Ermittlung der Messdaten ermittelte Konformitätsergebnis. Damit kann eine nachträgliche Korrektur der Analyse stattfinden. Dabei wird die Vorrichtung in Bezug auf die verwendeten Durchstrahlungsgeometrien nachträglich kalibriert, sodass prinzipiell alle Messdaten für die Korrektur der Analyse verwendet werden können. Auf diese Weise kann das Konformitätsergebnis nachträglich geändert werden.
-
Der Schritt 110 kann dabei die optionalen Unterschritte 118, 120 und 122 aufweisen.
-
Im Unterschritt 118 wird mindestens eine Region in dem zumindest einen Teil der digitalen Darstellung des Objekts ermittelt. Das Konformitätsergebnis zeigt in dieser Region dabei an, dass keine Aussage darüber möglich ist, ob das vordefinierte Konformitätskriterium für die analysierte dimensionelle Messgröße erfüllt ist oder nicht erfüllt ist. Regionen, in denen ein sicheres Konformitätsergebnis vorliegt, werden in diesem Schritt nicht berücksichtigt.
-
Im Unterschritt 120 wird die Durchstrahlungsgeometrie im Schritt 102 derart geändert, dass weitere Messdaten für die im Schritt 118 ermittelte Region ermittelt werden. Dies kann im laufenden Betrieb der Messung geschehen, d.h. während der Schritt 102 durchgeführt wird. Für die ermittelte Region, in der bisher noch kein sicheres Konformitätsergebnis vorliegt, werden damit weitere Messdaten gesammelt, um bei einer weiteren Analyse aufgrund der breiteren Basis an Messdaten ein sicheres Konformitätsergebnis zu erlangen.
-
Der Unterschritt 120 kann dabei einen Unter-Unterschritt 124 aufweisen. Dabei wird die Durchstrahlungsgeometrie der durchstrahlenden Messung des Objekts derart geändert, dass stark absorbierende Regionen des Objekts sowie Regionen des Objekts, bei denen ermittelt wurde, dass keine Aussage über die Konformität möglich ist, nicht gleichzeitig durchstrahlt werden bzw. dass die stark absorbierenden Regionen des Objekts die Regionen, bei denen ermittelt wurde, dass keine Aussage über die Konformität möglich ist, in der Durchstrahlung nicht verdecken. Eine Durchstrahlung dieser Regionen wird bei der Änderung der Durchstrahlungsgeometrie vermieden. Die stark absorbierenden Regionen können dabei vordefiniert sein oder aus den Messdaten ermittelt worden sein. Es werden damit unter anderem Verfälschungen bzw. Ungenauigkeiten der Messdaten durch die Strahlaufhärtung vermieden. Weiter werden bei der Analyse Korrelationen mit den Regionen des Objekts vermieden, in denen keine Aussage über die Konformität möglich ist.
-
Im Unterschritt 122 wird mindestens eine Einstelloption der Vorrichtung, mit der die Messung der Objekte durchgeführt wird, so geändert, dass die geänderte Durchstrahlungsgeometrie berücksichtigt wird.
-
Wenn die Messung des Objekts eine durchstrahlende Messung ist, kann im Schritt 102 die Messung mit einer axialen computertomographischen Messung durchgeführt werden. Dabei kann die Messung so durchgeführt werden, dass sich die Dichte der Durchstrahlungsgeometrien nach jeder Messung erhöht. Dabei werden Bestrahlungswinkel für die Durchstrahlungsgeometrien gewählt, die innerhalb eines Toleranzwinkelbereiches äquidistant sind. Die Messungen werden dabei in mindestens zwei Gruppen aufgeteilt. Innerhalb einer Gruppe sind die durch Strahlungswinkel der Messungen äquidistant voneinander beabstandet. Die Winkel der nachfolgenden Gruppe sind dabei zwischen die durch Strahlungswinkel der vorherigen Gruppe gesetzt. Wenn die erste Gruppe zum Beispiel die Winkel 0° und 180° aufweist, sind die Winkel der zweiten Gruppe zum Beispiel bei 90° und 270° angesiedelt. Eine dritte Gruppe weist dann die Winkel 45°, 135°, 225° und 315° auf. Die darauffolgende Gruppe dieses Beispiels umfasst dann die Winkel 22,5°, 67,5°, 112,5°, 157,5°, 202,5°, 247,5°, 292,5° und 337,5°. Weitere Gruppen umfassen dann Winkel die, die ebenfalls zwischen den bereits vorhandenen Winkeln, bei denen durch Strahlungsmessungen für die Ermittlung der Messdaten durchgeführt wurden, positioniert sind.
-
Auf diese Weise kann die Dichte der Winkel kontinuierlich erhöht werden. Je größer die Dichte der Winkel ist, unter denen eine durchstrahlende Messung durchgeführt wurde, desto höher ist in der Regel die Qualität der Messdaten. Die Dichte der Winkel kann dabei so lange erhöht werden, bis eine gewünschte Qualität für die Messdaten erreicht wurde.
-
Das computerimplementierte Verfahren führt damit eine vorläufige Analyse durch, die auf verschiedene Weisen implementiert werden kann.
-
In einem ersten Beispiel werden die Daten fortlaufend analysiert und die Ermittlung der Messdaten während der Messung optimiert. Hierbei müssen die Berechnungen zur Ermittlung der optimierten Aufnahmeparameter kontinuierlich durchgeführt werden, was hohe Rechenleistungen erfordert. Dies kann als interaktives Beispiel bezeichnet werden.
-
Bei einer durchstrahlenden Messung könnte die Analyse der Messdaten prinzipiell nach jeder Ermittlung einer Projektion oder nach einer gewissen Anzahl von Projektionen gestartet werde. Die Analyse der Messdaten wird dabei allerdings meist länger dauern als die Aufnahme eines weiteren Durchstrahlungsbildes. Im Idealfall wird also parallel zur Analyse der Messdaten die Ermittlung der Messdaten weiter durchgeführt. Die neue Analyse der Messdaten kann gestartet werden, wenn die vorherige Analyse der Messdaten abgeschlossen ist. Die neue Analyse wird dann mit den in der Zwischenzeit zusätzlich aufgenommenen Durchstrahlungsbildern durchgeführt. Während einer Analyse der Messdaten werden die in der vorherigen Analyse der Messdaten identifizierten Aufnahmeparameter verwendet.
-
Gemäß einem anderen Beispiel kann für bekannte und insbesondere für vielfach durchzuführende Messaufgaben vorab berechnet werden, wie die Ermittlung der Messdaten bzw. der Auswertplan inkl. der zu prüfenden Toleranzen optimiert umgesetzt werden kann. Die kann als kompiliertes Beispiel bezeichnet werden.
-
Je nachdem, ob die prognostizierte Qualität der Messdaten erreicht bzw. die Analyse der Messdaten wie geplant durchgeführt werden kann, kann während der Ermittlung der Messdaten noch reagiert werden. Dies kann wiederum wie oben beschrieben interaktiv geschehen, oder an vordefinierten Entscheidungspunkten, ggf. mit vorberechneten alternativen optimierten Aufnahmeparametern je nach Ergebnis der Analyse.
-
In einem weiteren Beispiel sind Mischformen der beiden oben erläuterten Beispiele möglich.
-
Das Beenden des Schritts 102 durch den Schritt 110 kann bei der Erfüllung eines der folgenden Abbruchkriterien erfolgen.
-
Falls keine sichere Aussage durch das Konformitätsergebnis getroffen wird und kein anderes Abbruchkritierium erreicht wurde, wird die Ermittlung der Messdaten weiter durchgeführt. Dies kann in Einzelfällen dazu führen, dass die Messung sehr lange dauert. Um dies zu vermeiden, kann ein Abbruchkritierium zusätzlich von einer Abschätzung abhängen, ob es überhaupt noch möglich ist, in einer sinnvollen Zeit zu einer sicheren Aussage über die Konformität des gemessenen Objekts zu gelangen. Falls dies nicht der Fall ist, kann der Schritt 102 ebenfalls abgebrochen werden und das Teil beispielsweise als nicht in Ordnung gewertet werden oder mit einer weiteren Messmethode untersucht werden. Alternativ oder zusätzlich kann als Abbruchkriterium eine maximale Zeit für die Ermittlung der Messdaten definiert werden.
-
Vorteilhafterweise kann die Trajektorie frei gewählt werden. Die Vorrichtung zur Messung des Objekts kann z. B. ein CT-System sein, das freie Trajektorien ermöglicht. Dies kann z. B. ein Roboter-CT-System für mindestens eine der Komponenten: Röntgenquelle und/oder Detektor, und für die Manipulation von Objekten umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann ein konventionelles axiale CT-System mit einem Drehtisch vorgesehen sein.
-
Weiter kann z. B. ein Algorithmus zur Reduzierung von Artefakten und/oder ein Filter auf die Messdaten, insbesondere für Durchstrahlungsbilder und/oder Volumendaten, verwendet werden, um eine Auswertung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
-
Bei der Rekonstruktion kann eventuell vorhandenes Vorwissen über die Geometrie des zu messenden Objekts verwendet werden, z. B. aus einem CAD-Modell, von Messungen des Objekts mit einem anderen Sensor oder von Messungen nominal gleicher Objekte. Dies ermöglicht, insbesondere bei einer geringen Anzahl von zur Verfügung stehenden Durchstrahlungsbildern, die Rekonstruktion eines 3D-Volumens höherer Qualität. Weiter können iterative Rekonstruktionsalgorithmen verwendet werden, um dies umzusetzen.
-
Es ist vorteilhaft, wenn die Posen von Röntgenquelle, zu messendem Objekt und Detektor zueinander bekannt sind. Insbesondere in der dimensionellen Messtechnik kann dann die geometrische Kalibrierung mit großer Genauigkeit bestimmt werden und eine geometrisch exakte Rekonstruktion durchgeführt werden, die den Anforderungen der dimensionellen Messtechnik entspricht.
-
Die verwendeten und ggf. während der Messung interaktiv ausgewählten Durchstrahlungsgeometrien können gespeichert werden und nach dem Messvorgang erneut angefahren werden, um sie einzumessen. Dies kann z. B. mit Hilfe eines geeigneten Kalibrierkörpers, z. B. ein (Mehr-)Kugelnormal, der durchstrahlt wird, durchgeführt werden. Im Nachhinein können somit den Durchstrahlungsgeometrien die entsprechende exakte Kalibrierung zugeordnet werden, wodurch eine exakte Rekonstruktion möglich wird.
-
Alternativ oder zusätzlich können vorab gewisse Durchstrahlungsgeometrien eingemessen werden, z. B. häufig verwendete Geometrien und/oder verschiedene Geometrien über den gesamten Phasenraum verteilt. Die kann mehr oder weniger gleichmäßig und vollständig durchgeführt werden, um eine gewisse Flexibilität zu erhalten. Während der Messung können dann ausschließlich eingemessene Geometrien verwendet werden. Wird während der Messung eine vorteilhafte Durchstrahlungsgeometrie ermittelt, wird beispielsweise die nächste eingemessene Geometrie in der Umgebung gewählt. Es ist somit vorab festgelegt, welche Durchstrahlungsgeometrien hierfür überhaupt verwendet werden dürfen; welche hiervon dann im Einzelfall auch verwendet werden, kann sich von Objekt zu Objekt unterscheiden.
-
Das Auftreten von Artefakten wie Streifenartefakten und/oder Metallartefakten kann, ggf. in Abhängigkeit von der Durchstrahlungsgeometrie, vorhergesagt werden. Es kann somit eine Durchstrahlungsgeometrie für die Ermittlung der Messdaten gewählt werden, für die diese Artefakte möglichst nicht in Bereichen auftreten, in denen eine Analyse durchgeführt werden soll.
-
Ebenso wird bei der Optimierung der Aufnahmeparameter berücksichtigt, ob gewisse Durchstrahlungsgeometrien aufgrund der Kinematik des CT-Systems eine größere Unsicherheit der geometrischen Kalibrierung aufweisen.
-
Zum Produktions-Monitoring ist es wichtig, dass die Messergebnisse (unabhängig von der Entscheidung über die Lage innerhalb oder außerhalb der Toleranz) eine gewisse Maximalunsicherheit bzw. Minimalqualität aufweisen, um Drifts des Produktionsprozesses erkennbar zu machen. Demnach kann es nötig sein, eine Messung noch weiter durchzuführen bis dies erreicht wurde, obwohl die Entscheidung über die Konformität des Bauteils schon vorher nötig war.
-
Das computerimplementierte Verfahren 100 kann mittels eines Computerprogrammprodukts auf einem Computer ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt weist dabei auf einem Computer ausführbaren Instruktionen auf. Wenn diese Instruktionen auf einem Computer ausgeführt werden, veranlassen sie den Computer dazu, das Verfahren durchzuführen.
-
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
