EP2636020A1 - Verfahren und röntgenprüfsystem zur prüfung von baugleichen bauteilen mittels röntgenstrahlung - Google Patents

Verfahren und röntgenprüfsystem zur prüfung von baugleichen bauteilen mittels röntgenstrahlung

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EP2636020A1
EP2636020A1 EP11776790.5A EP11776790A EP2636020A1 EP 2636020 A1 EP2636020 A1 EP 2636020A1 EP 11776790 A EP11776790 A EP 11776790A EP 2636020 A1 EP2636020 A1 EP 2636020A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test
test data
data sets
reference data
component
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11776790.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Stocker
Thomas Wenzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2636020A1 publication Critical patent/EP2636020A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
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    • G06T2207/10116—X-ray image
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
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    • G06T2207/20032—Median filtering
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the invention relates to a method and an X-ray inspection system for testing components of identical construction by means of X-radiation.
  • the automatic and non-destructive testing of components by means of X-ray radiation is an important component in the test chain of safety-related components, such as chassis components in the automotive sector.
  • Material defects such as pores or voids, can be detected by means of an X-ray inspection system and bad parts automatically sorted out of the production process.
  • the distinction between good and bad parts is made by a target-actual comparison, in which a belonging to a good part reference data set is compared with a corresponding test record of the component to be tested. If unacceptable defects are detected in this target / actual comparison, the component belonging to the test data record is classified as a bad part and sorted out. Otherwise, the component belonging to the test data record is classified as a good part which corresponds to the desired quality requirements.
  • a disadvantage of this method is that it comes increasingly in the course of the production process of the components to pseudodetections, so components are classified as bad parts, however, meet the quality requirements.
  • the invention has for its object to provide a method for testing components of identical design by means of X-radiation, are reliably avoided in the pseudodetections. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • respective reference datasets are dynamically calculated from a plurality of similar test datasets, which datasets are then used to test a component that is currently produced in each case.
  • the test dataset for a currently produced component is compared with the current reference dataset and the component is classified as a good or bad part based on the comparison.
  • Permissible changes in the components may result, for example, from wear of the mold used to produce the components. This is the case, for example, in the production of metal or aluminum die-cast components.
  • the die-cast components change as a result of abrasion processes and regular sandblasting processes of the casting tool. These changes in the casting tool lead to creeping changes in the die cast components produced with this, which are reflected in the respective test data record.
  • a comparison of a current test data record to a component to be tested with an initial reference data record for a component that was older in the production process leads to the changes to pseudodetections on a regular basis. This applies not only to the production of die-cast components, but also to other original and forming processes and a wide variety of materials accordingly.
  • the reference data records and the test data records can be two-dimensional data records which each characterize a projection of the component in a specific projection direction.
  • a reference projection data set is calculated from a plurality of test projection data records and this is compared with a current test projection data record for testing the corresponding component.
  • the reference datasets and the test datasets may be three-dimensional datasets which each characterize a volume of the component to be examined.
  • a current reference volume data set is calculated from several test volume data records, which is compared with a test volume data record of a component currently to be tested.
  • the volume data sets are reconstructed in the usual way from a multiplicity of projection data sets which characterize the component in different projection directions.
  • the constant, dynamic adaptation of the reference data sets compensates for changes and fluctuations in the production of the components. This leads to an extremely reliable testing of the components, which is characterized on the one hand by an extremely low number of pseudodetections and on the other hand by a reliable error detection.
  • a method according to claim 2 allows in a simple and reliable way the calculation of suitable reference data sets.
  • the averaging function can be, for example, the median and / or the mean value function.
  • a reference value or reference value is determined for each data record unit of a reference data record, ie for two dimensional data records for each pixel or for three-dimensional data records for each voxel, from the values or gray values to the corresponding data record units of the test data records. Gray value calculated.
  • the median function for example, the median or central value of the values of the test data records for a specific data record unit is determined as the reference value.
  • the arithmetic mean of the values of the test data records for a specific data unit is calculated as the reference value.
  • the values of the test data sets can be weighted by means of the averaging function so that outliers or measurement errors in the values are not or only to a minor extent taken into account.
  • a method according to claim 3 ensures a reliable calculation of suitable reference data sets. By using the median function or the non-linear median operator outliers or measurement errors in the test data sets are ignored. In this way it is prevented that defects in a component, which enter as extreme values or gray values in the associated test data record, can be found in the reference precipitate. Thus, it is excluded that corresponding defects are not detected in subsequent test data sets.
  • such a method generates reference data sets which contain reference values suitable for all areas of the components to be tested so that the reference data sets represent an idealized image of the components, which come significantly closer to the average of the components in a production process , as a single check record declared as the reference record for all subsequently manufactured components.
  • the reference value results directly as the median or central value of the values of the test data records.
  • the arithmetic mean value is calculated as the reference value from the two mean values or central values of the test data records.
  • a method according to claim 4 ensures a reliable calculation of suitable reference data sets, since a sufficient number of test data sets is used. Preferably, between 3 and 15, in particular between 5 and 13 and in particular between 7 and 11 test data sets are used to calculate the reference data sets.
  • a method according to claim 5 simplifies the calculation of the reference data sets by means of the median function.
  • the respective reference value results directly as the median or central value of the values of the test data records.
  • a method according to claim 6 ensures a reliable calculation of suitable reference data sets. Test records for components that are classified as bad due to defects are not included in the calculation of the reference data sets. This ensures provided that as a quality criterion only test records for components that are classified as good part, enter into the calculation of the reference data sets. This is particularly advantageous if the mean value function is used as an averaging function and arithmetic mean values are calculated as reference values and thus outliers would also be included in the calculation of the reference values. Similar defects in test data records to subsequently manufactured components can thus be reliably detected.
  • a method according to claim 7 increases the reliability in the calculation of suitable reference data sets.
  • quality criteria can be, for example, a maximum permissible positional shift of the component to a reference position, a maximum permissible structural deviation of the component from the virtual reference component defined by the reference data set or a maximum permissible deviation of the brightness of the values or gray values of the test data set to the reference values of the reference data set.
  • Such deviations can be taken into account, for example, by a correlation analysis in which a similarity measure between the test data record and the reference data record is calculated as the quality criterion, which is compared with a threshold value.
  • a similarity measure between the test data record and the reference data record is calculated as the quality criterion, which is compared with a threshold value.
  • a new calculation is triggered with which an updated reference data record is calculated.
  • a method according to claim 8 increases reliability in the calculation of suitable reference data sets.
  • the registration ensures that the values of the test data records, which respectively represent the same location or transmission direction of the components, are made to coincide.
  • the basis for the registration can be, for example, an initial reference data record or a current reference data record or a previous test data record.
  • a registration method for example, a landmark-based registration or a moment-based registration can be used. Such registration methods are known in principle.
  • a method according to claim 9 ensures a simple and reliable registration of the test records.
  • a method according to claim 10 enables in a simple manner the provision of test data sets for calculating the reference data sets.
  • a method according to claim 11 ensures a high timeliness of the calculated reference data sets.
  • the temporary memory having a constant number of memory locations operates according to the FIFO principle (First In First Out).
  • the buffer thus operates at fully occupied memory locations such that the oldest and longest in the buffer memory check record is overwritten when a current test record is newly stored in the cache.
  • a method according to claim 12 ensures reliable testing of the components at the beginning of the production process. If a sufficient minimum number of test data records is not available at the beginning of the production process, an initial reference data record is used to test the components. As an initial reference data record, for example, a test data record determined before the test can be used for a good part. The calculation of the reference data sets starts when a sufficient minimum number of test data records has been stored in the buffer.
  • a method according to claim 13 ensures a reliable calculation of suitable reference data records at the beginning of the production process. If the buffer is filled with test data records at the beginning of the production process, the calculation of the reference data records is started as of a minimum number of stored test data records. Starting from the minimum number, the calculation is performed with an increasing number of test data records until all memory locations of the buffer are occupied and the calculation of the reference data records is carried out with a constant maximum number of test data records. During the filling of the buffer, the calculation of the reference data sets can always be carried out with the maximum number of test data records stored. Alternatively, the calculation can only be performed with an odd or even number of test data sets. For example, if the median function is used to calculate the reference data records, then a calculation can only be initiated if an odd number of test data records are stored. A method according to claim 14 ensures a constant quality of the calculated reference data sets.
  • the invention is further based on the object of providing an X-ray inspection system for testing components of identical construction by means of X-radiation, by means of which pseudodetections can be reliably avoided.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an inline test system with an X-ray inspection system for testing of identical components
  • FIG. 2 is a schematic representation of an evaluation device of the X-ray inspection system in Fig. 1,
  • Fig. 3 is a schematic representation of the procedure for testing the components
  • FIG. 4 is a schematic representation of the calculation of a reference data set of several similar test data sets.
  • An in-line inspection system 1 has a production device 2, a handling device 3 and an X-ray inspection system 4.
  • the inline test system 1 is used to test identical components 5, immediately after their production.
  • the components 5 are metal die-cast components 5, which can be produced in the production apparatus 2 by means of a molding tool (not shown).
  • the handling device 3 the components 5 produced in the manufacturing device 2 can be fed to the X-ray inspection system 4, which carries out a test of the manufactured components 5.
  • the X-ray inspection system 4 has an X-ray source 6 and an associated X-ray detector 7.
  • the X-ray inspection system 4 is used to test the components 5 by means of X-ray computed tomography and / or radioscopy.
  • a positioning niervorraum is arranged in the form of a component carrier 8, by means of which the components to be tested 5 can be positioned.
  • the handling device 3 can serve as a positioning device, so that the components to be tested 5 are positioned directly with the handling device 3 between the X-ray source 6 and the X-ray detector 7 and can be dispensed with a component carrier.
  • the X-ray source 6 serves to generate an X-ray radiation 9 which conically exits in the direction of the components 5.
  • the X-ray radiation 9 essentially runs in the direction of a central longitudinal axis 10 of the X-ray examination system 4.
  • the X-ray source 6 is designed, for example, as an X-ray tube or as a linear accelerator whose construction is known is.
  • the X-ray detector 7 extends substantially in an xy plane, which passes through an x-direction and a y-direction extending perpendicularly thereto is defined.
  • the central longitudinal axis 10 defines a z-direction that is perpendicular to the xy-plane.
  • the X-ray detector 7 is designed, for example, as a flat-panel detector, the structure of which is known.
  • the component carrier 8 is rotatable by means of an electric drive motor 11 about an axis of rotation 12 extending parallel to the y-direction.
  • the rotational position of the component carrier 8 and thus of the component 5 arranged thereon is characterized by a twist angle ⁇ , which defines a projection direction.
  • the projection direction will also be denoted by ⁇ below.
  • the X-ray source 6, the X-ray detector 7 and the drive motor 11 are connected via signal lines 13 to a Ausensevorrich- device 14.
  • the evaluation device 14 serves, on the one hand, to control the X-ray source 6 and the drive motor 11 and, on the other hand, to evaluate the X-radiation 9 detected by means of the X-ray detector 7.
  • the evaluation device 14 has a computing unit 15, a memory unit 16 and a comparison unit 17.
  • the corresponding memory locations 18 of the buffer memory 19 are designated below by ⁇ to Z n .
  • a component 5 is produced and tested by means of the production device 2, that a good part is and is defined as an initial reference component.
  • the component 5 is removed from the manufacturing device 2 by means of the handling device 3 and arranged on the component carrier 8.
  • the component 5 can be positioned directly with the handling device 3 between the X-ray source 6 and the X-ray detector 7.
  • the component 5 is irradiated in a conventional manner with X-radiation 9.
  • the x-ray detector 7 detects the x-ray radiation 9 impinging on it.
  • the detected x-ray radiation 9 is converted into a corresponding gray value g (x, y).
  • the corresponding test projection data set ⁇ ( ⁇ ) with these gray values g (x, y) is transmitted to the evaluation device 14.
  • the abbreviated designation test dataset is used below.
  • the test data set ⁇ ( ⁇ ) is examined, for example manually by a user for defects of the component 5. If the component 5 has defects, this is discarded as a reference component and a further component 5 is checked in a corresponding manner. If the component 5 has no defects, this is defined as a reference component and the associated test data record ⁇ ( ⁇ ) is stored as an initial reference data record Ro (cp) on a memory location 18 which does not belong to the buffer memory 19. If test data sets ⁇ ( ⁇ ) belonging to different projection directions ⁇ are required for the testing of the components 5, the associated test data set ⁇ ( ⁇ ) is stored as an initial reference data record Ro (cp) for each projection direction ⁇ .
  • test records are referred to briefly as P and the initial reference record as Ro.
  • the initial reference data record Ro is stored in the memory unit 19.
  • the memory locations ix to Z n are initially empty.
  • a component 5 to be tested is first removed from the production device 2 in the manner described by means of the handling device 3 and arranged on the component carrier 8 in the position corresponding to the reference component. Subsequently, by means of the X-ray inspection system 4 in the manner described a similar first test record P 2 is determined and transmitted to the evaluation device 14.
  • the comparison unit 17 By means of the comparison unit 17, it is first checked in step S 1 as a quality criterion whether the component 5 belonging to the test data set P 2 is a defect-free good part. For this purpose, the comparison unit 17 compares the test data record P 2 with the current reference data record, which is the initial reference data record Ro at the beginning of the production process. If the comparison reveals that the component 5 is not in order and is a bad part, then the evaluation device 14 outputs a message in step S 2 . The component 5 can then be sorted out automatically or manually.
  • the arithmetic unit 15 checks in step S 3 whether, as a further quality criterion, a similarity measure between the test data record P x and the initial reference data record Ro fulfills a predefined requirement. For this purpose, the arithmetic unit 15 carries out a correlation analysis between the test data record P 2 and the reference data record RQ. Between the test record P 2 and the reference data Ro, a similarity measure is calculated, which is compared with a threshold value. If the similarity measure does not have the required relationship to the threshold value, then the test data record P 2 is rejected in step S 3 .
  • a registration of the test data record Pi with the initial reference data record Ro is carried out in step S 4 .
  • the registration aligns the check record P 2 relative to the initial reference record Ro.
  • registration method a landmark-based registration is used in which distinctive areas are aligned with each other.
  • step S 5 a query is made by means of the arithmetic unit 15 as to whether the intermediate memory 19 is already completely filled, that is to say the target number or maximum number N of test data records P has already been stored in the intermediate memory 19. Since the buffer 19 is still empty, the test record P 2 is stored in the first free memory space ⁇ in step S 6 .
  • step S 9 it is first queried in step S 9 whether the number of test data sets ⁇ to P 5 stored in the intermediate memory 19 is odd. Since this is the case, the current reference data set Ri is calculated from the test data sets P 2 to P 5 by an averaging function. The median function is used as the averaging function for the calculation. The calculation is illustrated in FIG.
  • the test data sets ⁇ to P 5 have corresponding data sets di (x, y) to d 5 (x, y), which correspond in number to the pixels p (x, y) of the X-ray detector 7.
  • the values of the values g ⁇ x, y) to g 5 (x, y) at these coordinates are used to determine the median or centroid value.
  • the reference data set Ri to be calculated is subdivided according to the test data sets ⁇ to P 5 into data records D ⁇ x, y). These data record units D ⁇ x, y) must be assigned an associated reference value Gi (x, y) in the calculation.
  • the arithmetic unit 15 informs the comparison unit 17 in step S 9 that the reference data set Ri is to be used in the test of the subsequent component 5 in step S 1.
  • test of the subsequently produced component 5 is then carried out in the manner described by a comparison of the associated test
  • step S 9 it is first queried again whether the number of test data records contained in the buffer memory 19 Pi until P 6 is odd. Since this is not the case, no new calculation is performed.
  • the arithmetic unit 15 notifies the comparison unit 17 in step S 9 that the reference data set Ri is to be used to test the following component 5 in step S 1.
  • an updated reference data R 2 to the stored test data sets Pi until P becomes the stored test data sets Pi to P 7 9, an updated reference data R 3 and to the stored test records Pi to P n an updated reference data set R 4 calculated in the manner described.
  • the respective current reference data set Ri to R 3 is used in step Si for the purpose of testing subsequently produced components 5 until a more recent reference data set R 2 to R 4 is calculated.
  • the reference data sets Ri to R 4 thus calculated with an increasing number of test records P x to P n .
  • the calculation of the subsequent reference data records R is carried out with a constant number of test data records P with the maximum number N.
  • the test of the component 5 made below obtains the query in step S 5 that the maximum number N of test data sets P 2 to P n in the buffer memory 19 is reached.
  • the test data records P 2 to P n are first successively stored in the memory locations ⁇ to Z 10 in step S 10 , so that the memory location Z n becomes free.
  • the oldest check record P 2 located in the buffer memory 19 is deleted or overwritten.
  • the current test data record P 12 is stored in the memory location Z n in step S 6 .
  • a current reference data record R 5 is calculated in the manner described from the test data sets P 2 to P 12 .
  • the described method is repeated in the examination of subsequently produced components 5 each time a current test record P is stored in the buffer 19 and the oldest test record P therein is deleted.
  • the method uses constantly updated test records P to calculate an updated reference data set R that is used to test at least one subsequently produced component 5.
  • a reference data record R is only used repeatedly to test components 5 if a test data record P is rejected in steps S 2 or S 3 . Due to the fact that constantly updated reference data records R can be calculated from the test data sets P located in the buffer 19, creeping changes in the components 5, which are, however, within the quality requirements, are taken into account so that pseudodetections can be reliably avoided.
  • test data sets P can be used for the calculation of the reference data sets R, as long as current test data sets P are continuously included in the calculation of the reference data sets R.
  • the method according to the invention can be carried out with two-dimensional projection data sets or three-dimensional volume data sets. If the method is carried out with two-dimensional projection data records, then the testing of the components 5 can take place on the basis of a projection direction ⁇ or on the basis of a plurality of projection directions ⁇ . In this case, the described method is to be used for each projection direction ⁇ .

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Abstract

Bei einem Verfahren und Röntgenprüfsystem zur Prüfung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung wird ein erster Referenz-Datensatz (R4) aus mehreren gleichartigen Prüf-Datensätzen (P1 bis P11), die mittels des Röntgenprüf Systems jeweils zu einem Bauteil ermittelt wurden, berechnet. Der Referenz-Datensatz (R4) wird zur Prüfung eines nachfolgend hergestellten Bauteils mit einem Prüf-Datensatz (P12) dieses Bauteils verglichen. Anschließend wird aus diesem Prüf-Datensatz (P12) und vorher ermittelten Prüf-Datensätzen (P2 bis P11) ein aktualisierter Referenz-Datensatz (R5) berechnet, der wiederum zur Prüfung eines nachfolgend hergestellten Bauteils mit einem Prüf-Datensatz (P13) dieses Bauteils verglichen wird. Dadurch, dass für die Prüfung der Bauteile ständig ein aktualisierter Referenz-Datensatz (R4, R5) berechnet wird, können schleichende Veränderungen der Bauteile, die jedoch innerhalb der Qualitätsanforderungen liegen, berücksichtigt werden, so dass Pseudodetektionen zuverlässig vermieden werden.

Description

Verfahren und Röntgenprüfsystem zur Prüfung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Röntgenprüfsystem zur Prü- fung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung.
Die automatische und zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen mittels Röntgenstrahlung ist ein wichtiger Bestandteil in der Prüfkette von sicherheitsrelevanten Bauteilen, wie beispielsweise von Fahrwerksteilen im Au- tomobilbereich. Materialfehler, wie beispielsweise Poren oder Lunker können mittels eines Röntgenprüfsystems detektiert und Schlechtteile automatisch aus dem Produktionsprozess aussortiert werden. Die Unterscheidung zwischen Gut- und Schlechtteilen erfolgt durch einen Soll-Ist- Vergleich, bei dem ein zu einem Gutteil gehöriger Referenz-Datensatz mit einem ent- sprechenden Prüf-Datensatz des zu prüfenden Bauteils verglichen wird. Werden bei diesem Soll-Ist- Vergleich inakzeptable Fehlstellen detektiert, wird das zu dem Prüf-Datensatz gehörige Bauteil als Schlechtteil klassifiziert und aussortiert. Anderenfalls wird das zu dem Prüf-Datensatz gehörige Bauteil als Gutteil klassifiziert, das den gewünschten Qualitätsanforde- rungen entspricht. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es im Laufe des Produktionsprozesses der Bauteile vermehrt zu Pseudodetektionen kommt, also Bauteile als Schlechtteile klassifiziert werden, die jedoch den Qualitätsanforderungen entsprechen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung zu schaffen, bei dem Pseudodetektionen zuverlässig vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden während des Produktionsprozesses der Bauteile dynamisch aus mehreren gleichartigen Prüf-Datensätzen jeweilige Referenz-Datensätze berechnet, die dann zur Prüfung eines jeweils aktuell hergestellten Bauteils verwendet werden. Der Prüf-Datensatz zu einem aktuell hergestellten Bauteil wird mit dem aktuellen Referenz-Datensatz verglichen und das Bauteil anhand des Vergleichs als Gut- oder Schlechtteil klassifiziert. Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei dem ein Referenz- Datensatz zu einem initialen Gutteil zur Prüfung aller Bauteile verwendet wird, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Produktionsprozesses durch die Einbeziehung des jeweils aktuell ermittelten Prüf- Datensatzes fortwährend aktualisierte Referenz-Datensätze berechnet. Hierdurch können Pseudodetektionen vermieden werden, da schleichende Veränderungen der Bauteile im Laufe des Produktionsprozesses, die innerhalb der Qualitätsanforderungen bzw. der Spezifikation der Bauteile liegen, in den Referenz-Datensätzen berücksichtigt werden, so dass tolerierbare Veränderungen nicht dazu führen, dass ein Gutteil als Schlechtteil klassifiziert wird.
Zulässige Veränderungen der Bauteile können sich beispielsweise aus einer Abnutzung des zur Herstellung der Bauteile dienenden Formwerkzeugs ergeben. Dies ist beispielsweise bei der Herstellung von Metall- bzw. Alu- miniumdruckguss-Bauteilen der Fall. Während der Laufzeit eines entspre- chenden Gießwerkzeugs verändern sich die Druckguss-Bauteile durch Abrasionsprozesse und regelmäßige Sandstrahlvorgänge des Gießwerkzeugs. Diese Veränderungen des Gießwerkzeugs führen zu schleichenden Veränderungen der mit diesem hergestellten Druckguss-Bauteile, die sich in dem jeweiligen Prüf-Datensatz niederschlagen. Durch diese schleichen- den Veränderungen führt ein Vergleich eines aktuellen Prüf-Datensatzes zu einem zu prüfenden Bauteil mit einem initialen Referenz-Datensatz zu einem im Produktionsprozess länger zurückliegenden Bauteil regelmäßig zu Pseudodetektionen. Dies gilt nicht nur für die Herstellung von Druckguss- Bauteilen, sondern auch für andere Ur- und Umformverfahren und unterschiedlichste Werkstoffe entsprechend.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Referenz- Datensätze im Laufe des Produktionsprozesses ständig mit aktuellen Prüf- Datensätzen aktualisiert werden, werden derartige zulässige Veränderungen in den ständig neu berechneten Referenz-Datensätzen berücksichtigt und führen somit nicht zu Pseudodetektionen.
Bei den Referenz-Datensätzen und den Prüf-Datensätzen kann es sich um zweidimensionale Datensätze handeln, die jeweils eine Projektion des Bauteils in einer bestimmten Projektionsrichtung charakterisieren. Hierbei wird aus mehreren Prüf-Projektionsdatensätzen ein Referenz-Projektionsdatensatz errechnet und dieser mit einem aktuellen Prüf-Projektionsdatensatz zur Prüfung des entsprechenden Bauteils verglichen. Weiterhin kann es sich bei den Referenz-Datensätzen und den Prüf-Datensätzen um dreidimensionale Datensätze handeln, die jeweils ein Volumen des zu untersuchenden Bauteils charakterisieren. Hierbei wird aus mehreren Prüf- Volumendatensätzen ein aktueller Referenz- Volumendatensatz errechnet, der mit einem Prüf- Volumendatensatz eines aktuell zu prüfenden Bauteils verglichen wird. Die Volumendatensätze werden in üblicher Weise aus einer Vielzahl von Projektionsdatensätzen, die das Bauteil in verschiedenen Projektionsrichtungen charakterisieren, rekonstruiert. Durch die ständige, dynamische Anpassung der Referenz-Datensätze werden Veränderungen und Schwankungen in der Herstellung der Bauteile ausgeglichen. Dies führt zu einer extrem zuverlässigen Prüfung der Bauteile, die sich einerseits durch eine extrem geringe Anzahl an Pseudodetektio- nen und andererseits durch eine zuverlässige Fehlerdetektion auszeichnet.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht auf einfache und zuverlässige Weise die Berechnung von geeigneten Referenz-Datensätzen. Die Mittelungsfunktion kann beispielsweise die Median- und/oder die Mittelwert- funktion sein. Durch die Mittelungsfunktion wird zu jeder Datensatzeinheit eines Referenz-Datensatzes, also bei zwei dimensionalen Datensätzen zu jedem Pixel oder bei dreidimensionalen Datensätzen zu jedem Voxel, aus den Werten bzw. Grauwerten zu den entsprechenden Datensatzeinheiten der Prüf-Datensätze ein Referenz- Wert bzw. Referenz-Grauwert berechnet. Bei der Medianfunktion wird beispielsweise als Referenz- Wert der Median bzw. Zentralwert der Werte der Prüf-Datensätze zu einer bestimmten Datensatzeinheit ermittelt. Demgegenüber wird bei der Mittelwertfunktion als Referenz- Wert der arithmetische Mittelwert der Werte der Prüf-Datensätze zu einer bestimmten Datensatzeinheit berechnet. Zusätzlich kann mittels der Mittelungsfunktion eine Gewichtung der Werte der Prüf-Datensätze erfolgen, so dass Ausreißer bzw. Messfehler in den Werten nicht oder nur in geringem Ausmaß berücksichtigt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 gewährleistet eine zuverlässige Berech- nung von geeigneten Referenz-Datensätzen. Durch die Verwendung der Medianfunktion bzw. des nichtlinearen Medianoperators werden Ausreißer bzw. Messfehler in den Prüf-Datensätzen ignoriert. Auf diese Weise wird verhindert, dass Defekte in einem Bauteil, die als extreme Werte bzw. Grauwerte in den zugehörigen Prüf-Datensatz eingehen, sich in dem Refe- renz-Datensatz niederschlagen. Somit wird ausgeschlossen, dass entsprechende Defekte in nachfolgenden Prüf-Datensätzen nicht detektiert werden. Darüber hinaus erzeugt ein derartiges Verfahren Referenz-Datensätze, die für alle Bereiche der zu prüfenden Bauteile geeignete Referenz- Werte enthalten, so dass die Referenz-Datensätze ein idealisiertes Abbild der Bauteile darstellen, die dem Durchschnitt der Bauteile in einem Produkti- onsprozess deutlich näher kommen, als ein einzelner Prüf-Datensatz, der zum Referenz-Datensatz für alle nachfolgend hergestellten Bauteile deklariert wird. Bei einer ungeraden Anzahl an Prüf-Datensätzen ergibt sich der Referenz- Wert unmittelbar als Median bzw. Zentralwert der Werte der Prüf-Datensätze. Bei einer geraden Anzahl an Prüf-Datensätzen wird beispielsweise aus den beiden mittleren Werten bzw. Zentralwerten der Prüf- Datensätze der arithmetische Mittelwert als Referenz- Wert berechnet. Ein Verfahren nach Anspruch 4 gewährleistet eine zuverlässige Berechnung von geeigneten Referenz-Datensätzen, da eine ausreichende Anzahl an Prüf-Datensätzen verwendet wird. Vorzugsweise werden zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 5 und 13 und insbesondere zwischen 7 und 11 Prüf-Datensätze zur Berechnung der Referenz-Datensätze verwendet.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 vereinfacht die Berechnung der Referenz- Datensätze mittels der Medianfunktion. Der jeweilige Referenz- Wert ergibt sich unmittelbar als Median bzw. Zentralwert der Werte der Prüf- Datensätze.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 gewährleistet eine zuverlässige Berechnung von geeigneten Referenz-Datensätzen. Prüf-Datensätze zu Bauteilen, die auf Grund von Defekten als Schlechtteile klassifiziert werden, gehen nicht in die Berechnung der Referenz-Datensätze ein. Hierdurch ist sicher- gestellt, dass als Gütekriterium lediglich Prüf-Datensätze zu Bauteilen, die als Gutteil klassifiziert werden, in die Berechnung der Referenz-Datensätze eingehen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Mittelungsfunktion die Mittelwertfunktion verwendet wird und als Referenz- Werte arithmetische Mittelwerte berechnet werden und somit auch Ausreißer in die Berechnung der Referenz- Werte einfließen würden. Gleichartige Defekte in Prüf-Datensätzen zu nachfolgend hergestellten Bauteilen können somit zuverlässig detektiert werden. Ein Verfahren nach Anspruch 7 erhöht die Zuverlässigkeit bei der Berechnung von geeigneten Referenz-Datensätzen. Neben dem Gütekriterium, dass ein Prüf-Datensatz zu einem Gutteil gehören muss, können noch weitere Gütekriterien definiert werden, die erfüllt werden müssen, damit ein Prüf-Datensatz in die Berechnung eines Referenz-Datensatz eingehen darf. Auf diese Weise kann ausgeschlossen werden, dass ein Prüf-Datensatz in die Berechnung eingeht, der den zu berechnenden Referenz-Datensatz verschlechtern würden. Derartige Gütekriterien können beispielsweise eine maximal zulässige Positionsverschiebung des Bauteils zu einer Referenz- Position, eine maximal zulässige Strukturabweichung des Bauteils von dem durch den Referenz-Datensatz definierten virtuellen Referenz-Bauteil oder eine maximal zulässige Abweichung der Helligkeit der Werte bzw. Grauwerte des Prüf-Datensatzes zu den Referenz- Werten des Referenz- Datensatzes sein. Derartige Abweichungen können beispielsweise durch eine Korrelationsanalyse berücksichtigt werden, bei der als Gütekriterium ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem Prüf-Datensatz und dem Referenz- Datensatz berechnet wird, das mit einem Schwellwert verglichen wird. Vorzugsweise wird mit jedem Prüf-Datensatz, der die vordefinierten Gütekriterien erfüllt, eine neue Berechnung angestoßen, mit der ein aktualisierter Referenz-Datensatz berechnet wird. Ein Verfahren nach Anspruch 8 erhöht die Zuverlässigkeit bei der Berechnung geeigneter Referenz-Datensätze. Durch die Registrierung wird sichergestellt, dass die Werte der Prüf-Datensätze, die jeweils die gleiche Stelle bzw. Durchstrahlungsrichtung der Bauteile repräsentieren, zur Deckung gebracht werden. Basis für die Registrierung kann beispielsweise ein initialer Referenz-Datensatz oder ein aktueller Referenz-Datensatz bzw. ein früherer Prüf-Datensatz sein. Als Registrierverfahren kann beispielsweise eine Landmarken basierende Registrierung oder eine auf Momenten basie- rende Registrierung verwendet werden. Derartige Registrierverfahren sind grundsätzlich bekannt.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 gewährleistet eine einfache und zuverlässige Registrierung der Prüf-Datensätze. Dadurch, dass als Basis ein initialer Referenz-Datensatz verwendet wird, der sich über den gesamten Produkti- onsprozess nicht ändert, wird ein Wegdriften der Basis für die Registrierung verhindert.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 ermöglicht auf einfache Weise die Bereit- Stellung von Prüf-Datensätzen zur Berechnung der Referenz-Datensätze.
Ein Verfahren nach Anspruch 11 gewährleistet eine hohe Aktualität der berechneten Referenz-Datensätze. Der eine konstante Anzahl an Speicherplätzen aufweisende Zwischenspeicher arbeitet nach dem FIFO-Prinzip (First In First Out). Der Zwischenspeicher arbeitet bei vollständig belegten Speicherplätzen somit derart, dass der älteste und am längsten im Zwischenspeicher sich befindliche Prüf-Datensatz überschrieben wird, wenn ein aktueller Prüf-Datensatz neu in dem Zwischenspeicher gespeichert wird. Ein Verfahren nach Anspruch 12 gewährleistet eine zuverlässige Prüfung der Bauteile zu Beginn des Produktionsprozesses. Wenn zu Beginn des Produktionsprozesses noch keine ausreichende Mindestanzahl an Prüf- Datensätzen zur Verfügung steht, wird ein initialer Referenz-Datensatz zur Prüfung der Bauteile verwendet. Als initialer Referenz-Datensatz kann beispielsweise ein vor der Prüfung ermittelter Prüf-Datensatz zu einem Gutteil verwendet werden. Die Berechnung der Referenz-Datensätze startet, wenn in dem Zwischenspeicher eine ausreichende Mindestanzahl an Prüf- Datensätzen gespeichert ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 13 gewährleistet eine zuverlässige Berechnung von geeigneten Referenz-Datensätzen zu Beginn des Produktionsprozesses. Wird der Zwischenspeicher zu Beginn des Produktionsprozesses mit Prüf-Datensätzen gefüllt, so wird ab einer Mindestanzahl an gespeicherten Prüf-Datensätzen die Berechnung der Referenz-Datensätze gestartet. Ab der Mindestanzahl wird die Berechnung mit einer zunehmenden Anzahl an Prüf-Datensätzen durchgeführt, bis alle Speicherplätze des Zwischenspeichers belegt sind und die Berechnung der Referenz-Datensätze mit einer konstanten Maximalanzahl an Prüf-Datensätzen durchgeführt wird. Während der Füllung des Zwischenspeichers kann die Berechnung der Referenz-Datensätze immer mit der maximal gespeicherten Anzahl an Prüf-Datensätzen durchgeführt werden. Alternativ kann die Berechnung ausschließlich bei einer geraden oder ungeraden Anzahl an Prüf- Datensätzen durchgeführt werden. Wird zur Berechnung der Referenz- Datensätze die Medianfunktion verwendet, so kann eine Berechnung beispielsweise ausschließlich dann angestoßen werden, wenn eine ungerade Anzahl an Prüf-Datensätzen gespeichert ist. Ein Verfahren nach Anspruch 14 gewährleistet eine gleichbleibende Güte der berechneten Referenz-Datensätze.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenprüfsystem zur Prüfung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung zu schaffen, mittels dem Pseudodetektionen zuverlässig vermeidbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Röntgenprüfsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Röntgenprüfsys- tems entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere kann das Röntgenprüfsystem entsprechend den Ansprüchen 2 bis 14 weitergebildet werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Inline-Prüfanlage mit einem Röntgenprüfsystem zur Prüfung von baugleichen Bauteilen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Auswertevorrichtung des Röntgenprüf Systems in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verfahrensablauf zur Prüfung der Bauteile, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Berechnung eines Referenz- Datensatzes aus mehreren gleichartigen Prüf-Datensätzen. Eine Inline-Prüfanlage 1 weist eine Herstellungsvorrichtung 2, ein Handhabungsgerät 3 und ein Röntgenprüfsystem 4 auf. Die Inline-Prüfanlage 1 dient zur Prüfung von baugleichen Bauteilen 5, unmittelbar nach deren Herstellung. Bei den Bauteilen 5 handelt es sich um Metalldruckguss- Bauteile 5, die mittels eines nicht näher dargestellten Formwerkzeuges in der Herstellungsvorrichtung 2 herstellbar sind. Mittels des Handhabungsgeräts 3 sind die in der Herstellungsvorrichtung 2 hergestellten Bauteile 5 dem Röntgenprüfsystem 4 zuführbar, das eine Prüfung der hergestellten Bauteile 5 durchführt.
Das Röntgenprüfsystem 4 weist eine Röntgenquelle 6 und einen zugehörigen Röntgendetektor 7 auf. Das Röntgenprüfsystem 4 dient zur Prüfung der Bauteile 5 mittels Röntgencomputertomografie und/oder Radioskopie. Zwischen der Röntgenquelle 6 und dem Röntgendetektor 7 ist eine Positio- niervorrichtung in Form eines Bauteilträgers 8 angeordnet, mittels dem die zu prüfenden Bauteile 5 positionierbar sind. Alternativ kann als Positioniervorrichtung das Handhabungsgerät 3 dienen, sodass die zu prüfenden Bauteile 5 unmittelbar mit dem Handhabungsgerät 3 zwischen der Röntgenquelle 6 und dem Röntgendetektor 7 positioniert werden und auf einen Bauteilträger verzichtet werden kann.
Die Röntgenquelle 6 dient zum Erzeugen einer in Richtung der Bauteile 5 kegelförmig austretenden Röntgenstrahlung 9. Die Röntgenstrahlung 9 verläuft im Wesentlichen in Richtung einer Mittellängsachse 10 des Röntgen- prüf Systems 4. Die Röntgenquelle 6 ist beispielsweise als Röntgemöhre oder als Linearbeschleuniger ausgebildet, deren Aufbau bekannt ist.
Der Röntgendetektor 7 erstreckt sich im Wesentlichen in einer x-y-Ebene, die durch eine x-Richtung und eine senkrecht dazu verlaufende y-Richtung definiert ist. Die Mittellängsachse 10 definiert eine z-Richtung, die senkrecht zu der x-y-Ebene verläuft. Der Röntgendetektor 7 weist in x- und y- Richtung eine Vielzahl von Pixeln p auf, die im Einzelnen mit p (x, y) bezeichnet werden, wobei für x = 1 bis nx und für y = 1 bis ny gilt. Der Rönt- gendetektor 7 ist beispielsweise als Flachbilddetektor ausgebildet, dessen Aufbau bekannt ist.
Der Bauteilträger 8 ist mittels eines elektrischen Antriebsmotors 11 um eine parallel zu der y-Richtung verlaufende Drehachse 12 drehbar. Die Verdrehstellung des Bauteilträgers 8 und somit des darauf angeordneten Bauteils 5 wird durch einen Verdrehwinkel φ gekennzeichnet, der eine Projektionsrichtung definiert. Die Projektionsrichtung wird nachfolgend ebenfalls mit φ bezeichnet. Die Röntgenquelle 6, der Röntgendetektor 7 und der Antriebsmotor 11 sind über Signalleitungen 13 mit einer Auswertevorrich- tung 14 verbunden. Die Auswertevorrichtung 14 dient einerseits zur Steuerung der Röntgenquelle 6 sowie des Antriebsmotors 11 und andererseits zur Auswertung der mittels des Röntgendetektors 7 detektierten Röntgenstrahlung 9. Die Auswertevorrichtung 14 weist eine Recheneinheit 15, eine Speichereinheit 16 und eine Vergleichseinheit 17 auf. Die Speichereinheit 16 weist eine Vielzahl von Speicherplätzen 18 auf, wobei eine Anzahl bzw. Maximalanzahl N von Speicherplätzen 18 einen Zwischenspeicher 19 ausbilden. Im vorliegenden Beispiel ist N = 11. Die entsprechenden Speicher- plätze 18 des Zwischenspeichers 19 werden nachfolgend mit Ζ bis Zn bezeichnet.
Nachfolgend wird die Prüfung der baugleichen Bauteile 5 während des Herstellungsvorgangs bzw. Produktionsprozesses beschrieben. Vor dem Beginn des serienmäßigen Produktionsprozesses wird mittels der Herstellungsvorrichtung 2 ein Bauteil 5 hergestellt und geprüft, dass ein Gutteil ist und als initiales Referenz-Bauteil definiert wird. Hierzu wird das Bauteil 5 mittels des Handhabungsgerätes 3 aus der Herstellungsvorrichtung 2 ent- nommen und auf dem Bauteilträger 8 angeordnet. Alternativ kann das Bauteil 5 unmittelbar mit dem Handhabungsgerät 3 zwischen der Röntgenquelle 6 und dem Röntgendetektor 7 positioniert werden. Mittels der Röntgenquelle 6 wird das Bauteil 5 in üblicher Weise mit Röntgenstrahlung 9 bestrahlt. Der Röntgendetektor 7 detektiert die auf ihn treffende Röntgen- Strahlung 9. Für jedes Pixel p(x y) wird die detektierte Röntgenstrahlung 9 in einen entsprechenden Wert bzw. Grauwert g(x, y) gewandelt. Der entsprechende Prüf-Projektionsdatensatz Ρ(φ) mit diesen Grauwerten g(x, y) wird an die Auswertevorrichtung 14 übertragen. Anstelle der Bezeichnung Prüf-Projektionsdatensatz wird nachfolgend die kürze Bezeichnung Prüf- Datensatz verwendet.
Der Prüf-Datensatz Ρ(φ) wird beispielsweise manuell durch einen Benutzer auf Defekte des Bauteils 5 untersucht. Weist das Bauteil 5 Defekte auf, wird dieses als Referenz-Bauteil verworfen und ein weiteres Bauteil 5 in entsprechender Weise überprüft. Weist das Bauteil 5 keine Defekte auf, so wird dieses als Referenz-Bauteil definiert und der zugehörige Prüf- Datensatz Ρ(φ) als initialer Referenz-Datensatz Ro(cp) auf einem nicht zu dem Zwischenspeicher 19 gehörigen Speicherplatz 18 gespeichert. Sind für die Prüfung der Bauteile 5 Prüf-Datensätze Ρ(φ) erforderlich, die zu verschiedenen Projektionsrichtungen φ gehören, so wird für jede Projektionsrichtung φ der zugehörige Prüf-Datensatz Ρ(φ) als initialer Referenz- Datensatz Ro(cp) gespeichert. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass für die Prüfung der Bauteile 5 ein Prüf-Datensatz Ρ(φ) für eine bestimmte Projektionsrichtung φ ausreichend ist, um das jeweilige Bauteil 5 als Gutteil oder Schlechtteil zu klassifizieren. Dementsprechend werden Prüf- Datensätze kurz mit P und der initiale Referenz-Datensatz mit Ro bezeichnet.
Zu Beginn des serienmäßigen Produktionsprozesses ist in der Speichereinheit 19 der initiale Referenz-Datensatz Ro gespeichert. Die Speicherplätze ix bis Zn sind zunächst leer. Ein zu prüfendes Bauteil 5 wird zunächst in der beschriebenen Weise mittels des Handhabungsgeräts 3 aus der Herstel- lungs Vorrichtung 2 entnommen und in der zu dem Referenz-Bauteil entsprechenden Position auf dem Bauteilträger 8 angeordnet. Anschließend wird mittels des Röntgenprüfsystems 4 in der beschriebenen Weise ein gleichartiger erster Prüf-Datensatz P2 ermittelt und an die Auswertevorrichtung 14 übermittelt.
Mittels der Vergleichseinheit 17 wird im Schritt Si als Gütekriterium zunächst überprüft, ob das zu dem Prüf-Datensatz P2 gehörige Bauteil 5 ein defektfreies Gutteil ist. Hierzu vergleicht die Vergleichs einheit 17 den Prüf-Datensatz P2 mit dem aktuellen Referenz-Datensatz, der zu Beginn des Produktionsprozesses der initiale Referenz-Datensatz Ro ist. Ergibt der Vergleich, dass das Bauteil 5 nicht in Ordnung und ein Schlechtteil ist, so gibt die Auswertevorrichtung 14 im Schritt S2 eine Meldung aus. Das Bauteil 5 kann dann automatisch oder manuell aussortiert werden. Ergibt der Vergleich, dass das Bauteil 5 in Ordnung und ein Gutteil ist, so überprüft die Recheneinheit 15 im Schritt S3, ob als weiteres Gütekriterium ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem Prüf-Datensatz Px und dem initialen Referenz- Datensatz Ro eine vordefinierte Anforderung erfüllt. Hierzu führt die Recheneinheit 15 eine Korrelationsanalyse zwischen dem Prüf-Datensatz P2 und dem Referenz-Datensatz RQ durch. Zwischen dem Prüf-Datensatz P2 und dem Referenz-Datensatz Ro wird ein Ähnlichkeitsmaß berechnet, dass mit einem Schwellwert verglichen wird. Weist das Ähnlichkeitsmaß nicht die geforderte Beziehung zu dem Schwellwert auf, so wird der Prüf- Datensatz P2 im Schritt S3 verworfen.
Weist das Ähnlichkeitsmaß die geforderte Beziehung zu dem Schwellwert auf, so wird im Schritt S4 eine Registrierung des Prüf-Datensatzes Pi zu dem initialen Referenz-Datensatz Ro durchgeführt. Durch die Registrierung wird der Prüf-Datensatz P2 relativ zu dem initialen Referenz-Datensatz Ro ausgerichtet. Als Registrierverfahren wird eine Landmarken basierende Registrierung verwendet, bei der markante Bereiche zueinander ausgerichtet werden.
Anschließend wird im Schritt S5 mittels der Recheneinheit 15 abgefragt, ob der Zwischenspeicher 19 bereits vollständig gefüllt ist, also die Sollanzahl bzw. Maximalanzahl N an Prüf-Datensätzen P bereits im Zwischenspeicher 19 gespeichert ist. Da der Zwischenspeicher 19 noch leer ist, wird im Schritt S6 der Prüf-Datensatz P2 auf dem ersten freien Speicherplatz Ζ gespeichert.
Daraufhin wird im Schritt S7 mittels der Recheneinheit 15 abgefragt, ob bereits eine vordefinierte Mindestanzahl M an Prüf-Datensätzen P in dem Zwischenspeicher 19 gespeichert ist. Im vorliegenden Beispiel ist M=5. Nachdem die Mindestanzahl M an gespeicherten Prüf-Datensätzen P noch nicht erreicht ist, teilt die Recheneinheit 15 der Vergleichseinheit 17 im Schritt S8 mit, bei der Prüfung des nächsten Bauteils 5 im Schritt Si weiter den initialen Referenz-Datensatz RQ ZU verwenden. Das beschriebene Verfahren wiederholt sich bei der Prüfung nachfolgender Bauteile 5 solange, bis die Abfrage im Schritt S7 ergibt, dass die Mindestanzahl von M = 5 Prüf-Datensätze Pi bis P5 in dem Zwischenspeicher 19 erreicht ist. Ist die Mindestanzahl M erreicht, so wird im Schritt S9 mittels der Recheneinheit 15 ein aktueller bzw. aktualisierter Referenz-Datensatz Ri aus den Prüf-Datensätzen P2 bis P5 berechnet. Hierzu wird im Schritt S9 zunächst abgefragt, ob die Anzahl der in dem Zwischenspeicher 19 gespeicherten Prüf-Datensätze Ϋι bis P5 ungerade ist. Da dies der Fall ist, wird aus den Prüf-Datensätzen P2 bis P5 durch eine Mittelungsfunktion der aktuelle Referenz-Datensatz Ri berechnet. Für die Berechnung wird als Mittelungsfunktion die Medianfunktion verwendet. Die Berechnung ist in Figur 4 veranschaulicht.
Die Prüf-Datensätze Ϋι bis P5 weisen einander entsprechende Datensatz- einheiten di(x, y) bis d5(x, y) auf, die in ihrer Anzahl den Pixeln p(x, y) des Röntgendetektors 7 entsprechen. Zu jeder der Datensatzeinheiten di(x, y) bis d5(x, y) ist ein zugehöriger Wert bzw. Grauwert gi(x, y) bis g5(x, y) gespeichert. Beginnend mit den Koordinaten x = 1 und y = 1 wird zu den Werten g^x, y) bis g5(x, y) an diesen Koordinaten der Median bzw. Zent- raiwert ermittelt. Der zu berechnende Referenz-Datensatz Ri ist entsprechend den Prüf-Datensätzen Ϋι bis P5 in Datensatzeinheiten D^x, y) unterteilt. Diesen Datensatzeinheiten D^x, y) muss bei der Berechnung ein zugehöriger Referenz- Wert Gi(x, y) zugeordnet werden. Die Datensatzeinheit Di(x, y) mit den Koordinaten x = 1 und y = 1 erhält als zugehörigen Refe- renz-Wert Gi(x, y) mit x = 1 und y = 1 den ermittelten Zentralwert zu den Datensatzeinheiten di(x, y) bis d5(x, y) mit x = 1 und y = 1. Ist der Zentralwert an den Koordinaten x = 1 und y = 1 beispielsweise der Wert g5(x, y), so wird der Referenz- Wert Gi(x, y) gleich diesem Wert g5(x, y) gesetzt. Entsprechend erfolgt die Ermittlung der Referenz- Werte Gi(x, y) für die weiteren Koordinaten x und y der Prüf-Datensätze Pi bis P5, also für x = 1 und nx und y = 1 bis ny
Nach der Berechnung des Referenz-Datensatzes Ri teilt die Recheneinheit 15 der Vergleichseinheit 17 im Schritt S9 mit, dass bei der Prüfung des nachfolgenden Bauteils 5 im Schritt Si der Referenz-Datensatz Ri zu verwenden ist.
Die Prüfung des nachfolgend hergestellten Bauteils 5 erfolgt daraufhin in der beschriebenen Weise durch einen Vergleich des zugehörigen Prüf-
Datensatzes P6 mit dem Referenz-Datensatz Ri. Wird nach der Prüfung des Bauteils 5 der Prüf-Datensatz P6 in dem Zwischenspeicher^ gespeichert, so wird im Schritt S9 zunächst wieder abgefragt, ob die Anzahl der im Zwischenspeicher 19 befindlichen Prüf-Datensätze Pi bis P6 ungerade ist. Da dies nicht der Fall ist, wird keine neue Berechnung durchgeführt. Die Recheneinheit 15 teilt der Vergleichseinheit 17 im Schritt S9 mit, dass zur Prüfung des nachfolgenden Bauteils 5 im Schritt Si der Referenz-Datensatz Ri zu verwenden ist. Bei der Prüfung nachfolgend hergestellter Bauteile 5 wird zu den gespeicherten Prüf-Datensätzen Pi bis P7 ein aktualisierter Referenz-Datensatz R2, zu den gespeicherten Prüf-Datensätzen Pi bis P9 ein aktualisierter Referenz- Datensatz R3 und zu den gespeicherten Prüf-Datensätzen Pi bis Pn ein aktualisierter Referenz-Datensatz R4 in der beschriebenen Weise berechnet. Der jeweils aktuelle Referenz-Datensatz Ri bis R3 wird im Schritt Si solange zur Prüfung nachfolgend hergestellter Bauteile 5 verwendet, bis ein aktuellerer Referenz-Datensatz R2 bis R4 berechnet wird. Während der Füllung des Zwischenspeichers 19 werden die Referenz-Datensätze Ri bis R4 somit mit einer zunehmenden Anzahl an Prüf-Datensätzen Px bis Pn berechnet.
Nachdem der Zwischenspeicher 19 vollständig gefüllt ist und die Speicher- plätze 7 bis Zn mit den Prüf-Datensätzen P2 bis Pn belegt sind, wird die Berechnung der nachfolgenden Referenz-Datensätze R mit einer konstanten Anzahl an Prüf-Datensätzen P durchgeführt, nämlich mit der Maximalanzahl N. Nach der Prüfung des nachfolgend hergestellten Bauteils 5 ergibt die Abfrage im Schritt S5, dass die Maximalanzahl N an Prüf- Datensätzen P2 bis Pn im Zwischenspeicher 19 erreicht ist. Deswegen werden zunächst im Schritt S10 die Prüf-Datensätze P2 bis Pn sukzessive auf den Speicherplätzen Ζ bis Z10 gespeichert, so dass der Speicherplatz Zn frei wird. Hierdurch wird der älteste sich im Zwischenspeicher 19 befindliche Prüf-Datensatz P2 gelöscht bzw. überschrieben. Auf dem Spei- cherplatz Zn wird im Schritt S6 der aktuelle Prüf-Datensatz P12 gespeichert. Im nachfolgenden Schritt S9 wird ein aktueller Referenz-Datensatz R5 in der beschriebenen Weise aus den Prüf-Datensätzen P2 bis P12 berechnet. Das beschriebene Verfahren wiederholt sich bei der Prüfung nachfolgend hergestellter Bauteile 5 jedes Mal, wenn ein aktueller Prüf-Datensatz P in dem Zwischenspeicher 19 gespeichert und der älteste sich darin befindliche Prüf-Datensatz P gelöscht wird. Somit berechnet das Verfahren anhand von ständig aktualisierten Prüf-Datensätzen P einen aktualisierten Referenz- Datensatz R, der zur Prüfung mindestens eines darauffolgend hergestellten Bauteils 5 verwendet wird. Bei einem vollständig gefüllten Zwischenspeicher 19 wird ein Referenz-Datensatz R nur dann mehrfach zur Prüfung von Bauteilen 5 verwendet, wenn ein Prüf-Datensatz P in den Schritten S2 oder S3 verworfen wird. Dadurch, dass ständig aktuelle Referenz-Datensätze R aus den im Zwischenspeicher 19 befindlichen Prüf-Datensätzen P berechnet werden, können schleichende Veränderungen der Bauteile 5, die jedoch innerhalb der Qualitätsanforderungen liegen, berücksichtigt werden, so dass Pseudodetektionen zuverlässig vermieden werden.
Prinzipiell kann für die Berechnung der Referenz-Datensätze R eine beliebige Anzahl und eine beliebige Kombination von Prüf-Datensätzen P verwendet werden, solange ständig aktuelle Prüf-Datensätze P in die Berechnung der Referenz-Datensätze R einfließen. Das erfindungsgemäße Ver- fahren kann mit zweidimensionalen Projektionsdatensätzen oder dreidimensionalen Volumendatensätzen durchgeführt werden. Wird das Verfahren mit zweidimensionalen Projektionsdatensätzen durchgeführt, so kann die Prüfung der Bauteile 5 anhand einer Projektionsrichtung φ oder anhand von mehreren Projektionsrichtungen φ erfolgen. Hierbei ist das beschrie- bene Verfahren für jede Projektionsrichtung φ anzuwenden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Prüfung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung, umfassend die Schritte:
- Berechnen eines ersten Referenz-Datensatzes (R3, R4) aus mehreren gleichartigen Prüf-Datensätzen (Pi bis P9, Pi bis Pn), die mittels eines Röntgenprüfsystems (4) jeweils zu einem Bauteil (5) ermittelt wurden,
- Ermitteln eines ersten Prüf-Datensatzes (Pn, P12) eines ersten zu prüfenden Bauteils (5) mittels des Röntgenprüfsystems (4),
- Vergleichen des ersten Prüf-Datensatzes (Pn, P12) mit dem ersten Referenz-Datensatz (R3, R4) zur Prüfung des ersten Bauteils (5),
- Berechnen eines zweiten Referenz-Datensatzes (R4, R5) aus dem ersten Prüf-Datensatz (Pn, P12) und mindestens einem der vorher ermittelten Prüf-Datensätze (Pi bis P10, P2 bis Pn),
- Ermitteln eines zweiten Prüf-Datensatzes (P12, P13) eines zweiten zu prüfenden Bauteils (5) mittels des Röntgenprüfsystems (4), und
- Vergleichen des zweiten Prüf-Datensatzes (P12, P13) mit dem zweiten Referenz-Datensatz (R4, R5) zur Prüfung des zweiten Bauteils (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Referenz-Datensätze (R3, R4, R5) durch eine Mittelungsfunktion in Abhängigkeit der Prüf-Datensätze (Pi bis P9, Pi bis Pn, P2 bis P12) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Referenz-Datensätze (R3, R4, R5) durch eine Medianfunktion erfolgt, indem für jede Datensatzeinheit (D3(x, y), D4(x, y), D5(x, y)) als Referenz- Wert (G3(x, y), G4(x, y), G5(x, y)) der Median über die Werte (gj(x, y) bis g9(x, y), gj(x, y) bis gn(x, y), g2(x, y) bis g12(x, y)) der entsprechenden Datensatzeinheiten (di(x, y) bis d9(x, y), di(x, y) bis dn(x, y), d2(x, y) bis d12(x, y)) der Prüf-Datensätze (Pi bis P9, Pi bis Pn, P2 bis P12) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Datensätze (R4, R5) aus mindestens 3, insbesondere mindestens 5, und insbesondere mindestens 7 Prüf- Datensätzen (Pi bis Pn, P2 bis P12) berechnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Datensätze (R4, R5) aus einer ungeraden Anzahl an Prüf-Datensätzen (Pi bis Pn, P2 bis P12) berechnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prüf-Datensatz (Pi bis P9, Pi bis Pn, P2 bis P12) nur dann zur Berechnung eines Referenz-Datensatzes (R3, R4, R5) verwendet wird, wenn das zugehörige Bauteil (5) bei der Prüfung für in Ordnung befunden wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prüf-Datensatz (Pi bis P9, Pi bis Pn, P2 bis P12) nur dann zur Berechnung eines Referenz-Datensatzes (R3, R4, R5) verwendet wird, wenn dieser mindestens ein vordefiniertes Gütekriterium erfüllt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Berechnung eines Referenz-Datensatzes (R3, R4, R5) verwendeten Prüf-Datensätze (Pi bis P9, Pi bis Pn, P2 bis P12) zueinander registriert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung anhand eines initialen Referenz-Datensatzes (Ro) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Berechnung der Referenz-Datensätze (R3, R4, R5) verwendeten Prüf-Datensätze (Pi bis P9, Pi bis Pn, P2 bis P12) in einem Zwischenspeicher (19) gespeichert sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der älteste sich in dem Zwischenspeicher (19) befindliche Prüf-Datensatz (Pi) aus dem Zwischenspeicher (19) entfernt wird, wenn ein aktueller Prüf-Datensatz (P12) in dem Zwischenspeicher (19) gespeichert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnung der Referenz-Datensätze (R3, R4, R5) erst dann erfolgt, wenn in dem Zwischenspeicher (19) eine Mindestanzahl (M) an Prüf-Datensätzen (Pi bis P9, Ϋι bis Pn, P2 bis P12) gespeichert ist und vor Erreichen der Mindestanzahl (M) ein initialer Referenz-Datensatz (Ro) zur Prüfung der Bauteile (5) verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ab einer Mindestanzahl (M) an in dem Zwischenspeicher (19) gespeicherten Prüf-Datensätzen (Pi bis P9, Pi bis Pn) aufeinanderfolgende Berechnungen von Referenz-Datensätzen (R3, R4) mit einer zunehmenden Anzahl an Prüf-Datensätzen (Pi bis P9, Pi bis Pn) erfolgen, bis eine Maximalanzahl (N) an Prüf-Datensätzen (Pi bis Pn) in dem Zwischenspeicher (19) gespeichert ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass ab Erreichen einer Maximalanzahl (N) an in dem Zwischenspeicher (19) gespeicherten Prüf-Datensätzen (Pi bis Pn, P2 bis P12) die Berechnung der Referenz-Datensätze (R4, R5) mit einer konstanten Anzahl an Prüf-Datensätzen (Pi bis Pn, P2 bis P12) erfolgt.
15. Röntgenprüfsystem zur Prüfung von baugleichen Bauteilen mittels Röntgenstrahlung, mit
- einer Röntgenquelle (6) zum Bestahlen von zu prüfenden Bauteilen (5) mit Röntgenstrahlung (9),
- einem Röntgendetektor (7) zum Detektieren der Röntgenstrahlung (9),
- einer Positioniervorrichtung (3, 8) zum Positionieren der Bauteile (5) zwischen der Röntgenquelle (6) und dem Röntgendetektor (7), und
- einer Aus werte Vorrichtung (14) zum Ermitteln von Prüf- Datensätzen (Pi bis P13) aus der detektierten Röntgenstrahlung (9) und Auswerten der Prüf-Datensätze (Pi bis P13), wobei die Auswertevorrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass
ein erster Referenz-Datensatz (R3, R4) aus mehreren gleichartigen Prüf-Datensätzen (Pi bis P9, Pi bis Pn) berechenbar ist, die jeweils zu einem Bauteil (5) ermittelt wurden, ein erster Prüf-Datensatz (Pn, P12) eines ersten zu prüfenden Bauteils (5) ermittelbar ist, der erste Prüf-Datensatz (Pn, P12) mit dem ersten Referenz- Datensatz (R3, R4) zur Prüfung des ersten Bauteils (5) vergleichbar ist,
ein zweiter Referenz-Datensatz (R4, R5) aus dem ersten Prüf- Datensatz (Pn, P12) und mindestens einem der vorher ermittelten Prüf-Datensätze (Pi bis P10, P2 bis Pn) berechenbar ist, ein zweiter Prüf-Datensatz (P12, P13) eines zweiten zu prüfenden Bauteils (5) ermittelbar ist, und
der zweite Prüf-Datensatz (P12, P13) mit dem zweiten Referenz-Datensatz (R4, R5) zur Prüfung des zweiten Bauteils (5) vergleichbar ist.
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