WO2020164827A1 - Computerimplementiertes verfahren zur bestimmung von oberflächen in messdaten - Google Patents

Computerimplementiertes verfahren zur bestimmung von oberflächen in messdaten Download PDF

Info

Publication number
WO2020164827A1
WO2020164827A1 PCT/EP2020/050690 EP2020050690W WO2020164827A1 WO 2020164827 A1 WO2020164827 A1 WO 2020164827A1 EP 2020050690 W EP2020050690 W EP 2020050690W WO 2020164827 A1 WO2020164827 A1 WO 2020164827A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
area
predetermined
measurement data
sub
dimensional
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/050690
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christof Reinhart
Thomas Günther
Christoph Poliwoda
Matthias Flessner
Original Assignee
Volume Graphics Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volume Graphics Gmbh filed Critical Volume Graphics Gmbh
Priority to CN202080012574.4A priority Critical patent/CN113396441A/zh
Priority to US17/430,679 priority patent/US20220148211A1/en
Priority to EP20700591.9A priority patent/EP3924934A1/de
Priority to JP2021545839A priority patent/JP2022520754A/ja
Publication of WO2020164827A1 publication Critical patent/WO2020164827A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • 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 computer-implemented method for determining surfaces in measurement data from a measurement of a volume that has an object, the measurement data generating a digital representation of the object, the object representation having a large amount of image information of the object.
  • the external and internal properties of the components are determined with the help of industrial computer tomography in order to determine deviations of the component from the nominal geometry and defects in and on the component.
  • measurement points are selected when the object's geometry is recorded or for the use of dimensional measurement technology in order to define the areas of the measurement data to be examined in which analyzes of the geometry are to be carried out.
  • the evaluation prescription for the at least one predetermined three-dimensional area can be based on information about the type of material boundary surface of the object in the at least one predetermined three-dimensional area, so that interfaces in and on the component can be determined in the measurement data.
  • This information can e.g. B. exist as coordinates.
  • a regular geometry element for example, which can be a sphere, a circle or a plane, etc., or a free form is then adapted to these surface points.
  • the measurement result is then a geometric parameter of the standard geometry element.
  • the geometric parameter can e.g. B. be the radius of the circle.
  • the position of the surface can also be represented implicitly, for example with the help of level sets.
  • the interfaces between the object material and the air or, if present, the interfaces between the materials in the object must be determined in advance. After the preliminary determination, it is possible to carry out the dimensional measurements directly by suitable selection of fit points on the surface.
  • the determination of the entire surface data requires a relatively long time if it is to be carried out with great accuracy. This is usually the case with dimensional measurement technology.
  • DE 10 2005 032 687 A1 describes a method in which a reduced data set of surface points is generated from measurement data by means of an evaluation rule, which data set is compared with a target geometry of a measurement object.
  • the surface data are provided before the evaluation rule is applied.
  • the object is thus to provide a computer-implemented method that improves the provision of surface data from the measurement data.
  • the invention relates to a computer-implemented method for determining surfaces in measurement data from a measurement of a volume that has an object, the measurement data generating a digital representation of the object, the object representation having a variety of image information of the object , wherein the method comprises the following steps: providing an evaluation rule for at least one predetermined three-dimensional area of the volume that comprises the object, determining the measurement data, defining a sub-area of the measurement data that corresponds to the at least one predetermined three-dimensional area, and determining at least one surface of the object representation in the partial area.
  • the invention thus provides a computer-implemented method which, by means of the evaluation rule, uses information about at least one three-dimensional region of the volume in which the object is located in order to determine surfaces in the object representation.
  • the computer-implemented method uses the information about the three-dimensional area to define partial areas of the measurement data in which the surfaces to be determined or required are most likely to be found.
  • the computer-implemented method determines surfaces of the object representation in the sub-area.
  • the sub-area of the measurement data does not necessarily have to be contiguous; on the contrary, the sub-area can have several separate sub-sub-areas that are assigned to different areas of the object display.
  • the surfaces to be determined can include interfaces to the air and interfaces between materials of the object. Furthermore, the evaluation rule can also provide information nen over the materials of the interfaces, so that z. B. appropriate to be certain materials and / or material combinations specialized analyzes can be carried out to determine the surfaces.
  • the evaluation rule for the at least one predetermined three-dimensional area can contain information about multiple edges or corners in the at least one predetermined three-dimensional area, i. H. the evaluation rule can include information about the presence of corners or multiple edges or small structures on the object. In this way, the analysis can be directed towards the search for the corners, multiple edges or the small structures.
  • an operator that is dependent on parameters can be applied to measuring points in a grid display.
  • the operator is designed to determine the position of at least one material interface in the grid display.
  • At least the image information of a subset of the measuring points adjacent to the measuring point in the raster representation are taken into account by the operator.
  • the surface determination in the object representation is parameterized, with the corresponding information about the parameterization, for example, being stored in the evaluation rule itself or derived from the other information in the evaluation rule.
  • the information about the parameterization can be specified manually by a user during the evaluation.
  • the source of the information can, for example, be a CAD model of the object to be measured, optionally with additional “product and manufacturing information” (PMI) or comparable information, or a programmed measurement plan, the measurement plan also being used for the automated evaluation of the measurement data can be.
  • PMI product and manufacturing information
  • the evaluation rule can also define, for example, how and on which geometric elements or surface areas the registration, i.e. the determination of the workpiece coordinate system, is carried out, where geometric elements are fitted in order to carry out dimensional measurements including specification of a tolerance with regard to size, shape and position in which areas a target / actual comparison or a wall thickness analysis is carried out the areas in which analyzes are carried out with regard to defects, inclusions, porosity, foam structure or a fiber composite analysis, in which areas numerical simulations, such as structural-mechanical simulations or the simulation of transport phenomena, or which areas or sectional images, including a Representation of the surface to be exported as an image file for a visual inspection.
  • the latter can be, for example, views of areas or Geometricele elements that are particularly important for the functionality or the structure.
  • the evaluation rule it can be defined in which areas an exact surface determination is necessary. In the remaining areas, either no surface determination is carried out, or a rapid surface determination with a lower accuracy, for example by means of a so-called marching cube algorithm with a fixed Iso50 threshold value.
  • the execution of the surface determination is thus locally linked to the individual analyzes of the measurement data to be carried out.
  • the analyzes to be carried out can define the accuracy that is required at the location of the analysis for the surface determination.
  • different algorithms can be used in different areas to determine the surface.
  • the determination of surfaces of the object representation can also be done by means of a marching cube algorithm with a defined global threshold value, e.g. B. Iso50 can be carried out.
  • locally adaptive methods can be used which search for local maximum gradients or turning points in a gray value curve of measurement data and / or determine local threshold values, for example according to the Otsu method.
  • Another alternative or additional method of determining surfaces can be, for example, convolution-based segmentations, e.g. B. according to the Canny algorithm.
  • artificial intelligence can be used to determine the surfaces in the object representation. However, this does not rule out further proceedings.
  • the algorithms can also work iteratively in some cases and thus gradually approach a final position of the surface.
  • the surface can be determined by determining at least one individual point on the surface. I.e. instead of a closed surface, borrowed at least one point on the surface to define the position of the surface. In this case, it is also possible that a partial area also contains only a single surface point to be determined.
  • z. B. surfaces in areas in which narrow or small ele ments are mapped can be determined with a high degree of accuracy.
  • the accuracy of the surface determination can be targeted to the elements of the object to be determined, such. B. on corners or multiple edges.
  • image processing or trained artificial intelligence can be provided which automatically identifies predefined geometries or areas in the image information as relevant and triggers a local surface determination based on this selection. In this way, the surface data is determined quickly and nevertheless with the locally required accuracy.
  • the method can further have the following step: Determining surfaces outside the sub-area with a lower accuracy than within the sub-area.
  • the image information can furthermore include volume data of the object.
  • the volume data can further be computed tomographic volume data.
  • the evaluation rule can define at least one surface determination method for the at least one predetermined three-dimensional area, the surface determination method determining a local extreme in the measurement data in the at least one predetermined three-dimensional area.
  • the method Before defining a sub-area of the measurement data that corresponds to the at least one predetermined three-dimensional area, the method can have the following step: Rough alignment of the coordinate system of the measurement data to a coordinate system that matches the evaluation rule.
  • a time-saving preliminary rough alignment of the coordinate system of the measurement data can thus be carried out.
  • a preliminary, rapid alignment could be carried out on the same data set with reduced resolution and / or with the use of a rapid, but imprecise algorithm for determining the surface.
  • a reduced resolution can be achieved, for example, by a smaller number of voxels in the volume, of pixels in the projection data and / or the number of projections taken into account.
  • This accelerated surface determination can also be achieved in that the surface is only determined for a low point density.
  • a rough alignment of the coordinate system can be ensured, for example by a defined clamping of the object in the measurement volume, that the object is always in a defined, known pose in the measurement volume.
  • the work piece coordinate system by further z. B. optical or tactile sensors can be detected.
  • the rough alignment can also be carried out, for example, on the basis of easily identifiable orientation points in volume data. A previous surface determination can thus be omitted.
  • these landmarks can be distinctive geometries, such as e.g. B. Corners, edges or balls. For example, areas with high or characteristic curvature of the surface or characteristic, z. B. repetitive, geometry act as landmarks. Features of the object are used as landmarks that can be reliably recognized.
  • a volume correlation can be provided, which can carry out an alignment by determining the center of gravity and main axes based on gray values.
  • the rough alignment can also be carried out by analyzing projection data, e.g. B. with previous knowledge of the component geometry, the pose of the component is determined in the volume.
  • the real with the expected projection representations are compared or defined and easily identifiable orientation points in the projection representations are used.
  • the rough alignment can be carried out by a user by means of manual alignment.
  • the method can have the following steps: Aligning the roughly aligned coordinate system to a coordinate system that matches the evaluation rule within an evaluation tolerance range based on the at least one surface, wherein the step Alignment of the roughly aligned coordinate system to a coordinate system that matches the evaluation rule within the evaluation tolerance range based on the at least one surface is carried out at least once.
  • the already roughly aligned coordinate system can thus be finely aligned in order to enable an exact surface determination.
  • the fine alignment can be carried out in a time-saving manner by means of the invention. By repeating the fine alignment, the coordinate system can be determined as precisely as possible.
  • the evaluation rule can be derived from a user's markings in a preliminary digital object representation after the measurement data have been determined.
  • the evaluation rule can thus be defined manually by a user during the evaluation of the measurement data by means of the computer-implemented method.
  • the user can mark areas of the object surface in the preliminary object display.
  • the preliminary object representation can be determined with reduced resolution or with a fast algorithm, the fast algorithm being faster or less computationally expensive than the surface determination from the step of determining at least one surface of the object representation in the partial area.
  • the method can further include at least one of the following steps: Reconstructing volume data from the object representation only in the partial area of the measurement data, and / or loading volume data from only a reconstructed partial area of the object representation into a data memory after an object representation has been at least partially reconstructed from the measurement data, with which include the image information projection data of the object.
  • the evaluation rule can have an expanded, predetermined three-dimensional area of the volume, which comprises the predetermined three-dimensional area, the method having the following steps after determining the measurement data: Defining a sub-area of the measurement data to be stored which corresponds to the at least one expanded predetermined three-dimensional area, and storing the measurement data of the sub-area to be stored in a data memory.
  • an area surrounding the predetermined three-dimensional area is defined. This means that only the volume data of the predetermined three-dimensional areas and their surroundings are stored or archived. I.e. not all of the measurement data are saved, but rather only those measurement data that are of interest for the analyzes. This saves time and space. Still they are Analyzes can still be carried out or repeated in a reproducible manner, since all local data are available by storing the surroundings of the predetermined three-dimensional areas in order to determine the relevant surface areas.
  • the definition of a sub-area of the measurement data that corresponds to the at least one predefined three-dimensional area can have the following sub-steps: Defining an extended sub-area of the measurement data that corresponds to at least one extended three-dimensional area predetermined in the evaluation specification, the at least a predetermined extended three-dimensional area comprises the at least one predetermined three-dimensional area and is larger than the at least one predetermined three-dimensional area, and determining all surfaces of the object representation in the extended partial area.
  • a gap-free surface in and around the predetermined three-dimensional area or in the case of sub-sub-areas that are separate from one another in and around the predetermined three-dimensional areas is determined. This avoids errors in the surface determination, which are caused by missing information in the surrounding volume data, at the edges of the partial area of the measurement data and increases the accuracy of the analysis.
  • the determination of at least one surface of the object representation in the partial area can include the following step: Determination of an error area for at least one point of the at least one surface.
  • the error area contains information about which error is to be expected when determining the surface. This information is helpful in order to be able to estimate to what extent the analysis results determined on the basis of the surface, for example dimensional measurements, can be trusted. It can, for. B. a characteristic value can be determined, which is to be expected the quality of the point of a surface under consideration. This quality can serve as a basis for determining a measurement uncertainty or measurement accuracy.
  • a complex determination of an error area which can be carried out, for example, on the basis of the analysis of the surrounding gray values of the volume data or other meta information, is thus only carried out for surfaces that are arranged in the predetermined three-dimensional areas. This speeds up the determination of the errors.
  • the method can have the following steps before the step of defining a sub-area of the measurement data which corresponds to the at least one predetermined three-dimensional area: determining at least one preliminary surface in the measurement data, replacing the step: determining at least one surface of the Object display in the sub-area by the step: selecting the at least one preliminary surface as a specific surface of the object display if the at least one preliminary surface is arranged within the at least one predetermined three-dimensional area and if a number of the preliminary surfaces are a number of in the sub-area corresponds to the expected surfaces based on the evaluation specification.
  • the step of determining at least one preliminary surface in the measurement data is added to the step of determining at least one surface the object display is carried out in the sub-area.
  • the sub-area can be defined on the basis of one or more individual points.
  • preliminary surfaces calculated in advance can be adopted directly as those surfaces which would otherwise have been determined by the analyzes in the partial area. If these preliminary surfaces are located in the predetermined three-dimensional area, these surfaces need not be redetermined. This accelerates the process further. If there is no previously determined surface in the required area, the surface or the required point is determined as usual. Furthermore, the evaluation rule can be used to determine individually for each sub-area whether an existing surface is used or a new surface is to be determined.
  • the invention relates to a computer program product with instructions which can be executed on a computer and which, executed on a computer, cause the computer to carry out the method according to the preceding description.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a volume which has an object, with certain three-dimensional regions of the volume in front of them;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of measurement data which correspond to predetermined three-dimensional areas
  • 4a-c show a flow diagram and variants of the flow diagram of the computer-implemented method.
  • FIG. 1 shows a volume 10 in which an object 12 is arranged.
  • the object 12 has at least one surface, the object 12 including a plurality of surfaces. It further comprises predetermined three-dimensional regions 11 which at least partially encompass the object 12.
  • the predetermined three-dimensional areas 11 can also be located within the object 12. Furthermore, the predetermined three-dimensional areas 11 can partially include the object 12 and partially air in the volume 10 outside the object, so that an outer surface of the object 12 is arranged in the predetermined three-dimensional area 11.
  • the predetermined three-dimensional areas 11 are, for example, a corner 16 of the object 12, a small sub-element 18 of the object 12, which can also include a material transition on the object 12, or an opening 20, hole or recess in the surface of the Object 12.
  • other elements of object 12, not shown such as B. multiple edges in predetermined three-dimensional areas 11 be arranged.
  • the example of the corner 16 can be a representation of a corner in a two-dimensional representation, ie when two edges of a body meet, or a corner of a three-dimensional object at which more than two edges meet.
  • the corner 16 shown does not necessarily have to have a pointed edge, but can be shown as a rounding in the object display.
  • An evaluation rule 14 includes information about the predetermined three-dimensional regions 11 of the volume 10 in which the object 12 is arranged.
  • the evaluation rule 14 can include, for example, the position of the predetermined three-dimensional area 11 of the volume 10 in an object coordinate system.
  • Planned analyzes or algorithms for evaluating the predetermined three-dimensional area 11 by the evaluation rule 14 can also be included. These analyzes can be, for example, analyzes with regard to defects, inclusions, porosity or the foam structure. Alternatively or in addition, the analysis can be a fiber composite material analysis.
  • the evaluation rule 14 can furthermore include information about the manner in which a registration is carried out, the registration describing the reference of the object coordinate system relative to the measurement coordinate system in which the measurement data are present.
  • the evaluation rule 14 can also define the geometry elements or surface areas of the object 12 on which the registration is carried out.
  • the evaluation rule 14 can also have positions at which geometric elements of the object 12 are fitted in order to carry out dimensional measurements with regard to dimension, shape, position, waviness, roughness and / or other dimensional measured variables.
  • a tolerance or a tolerance range can be specified for the results.
  • numerical simulations such as a structural mechanical simulation or simulations of transport phenomena, can also be specified by the evaluation rule 14 in the predetermined three-dimensional areas 11.
  • the evaluation rule 14 can also define which areas or sectional images, including a representation of the surface, are to be exported as an image file for a visual inspection. These can be views of particularly critical areas or geometric elements of the object 12, for example.
  • the predetermined three-dimensional regions can be provided by means of a CAD model of the object 12.
  • only partial areas of the object 12 can be provided as coordinate sets in order to define the predetermined three-dimensional areas.
  • Figure 2 shows schematically a representation of how measurement data can be determined. The determination is shown using a computer tomography device as an example. However, this does not exclude other methods for determining measurement data that generate an object representation. Examples of this are magnetic resonance tomography, ultrasound and optical coherence tomography.
  • FIG. 2 shows an X-ray source 22 which emits X-rays through an object 12, which is located on a turntable 26, onto a detector 24.
  • the object With the turntable, the object is rotated through 360 °, for example, in order to obtain a projection image from every angular position.
  • the detector 24 is used to determine measurement data 28 that are present in the computer tomography in the form of projection images of the object. These projection images of the object 12 can be converted into volume data of the object 12.
  • the evaluation rule 14 defines partial areas in the measurement data 28 which correspond to the predetermined three-dimensional areas 11.
  • the sub-area 30 of the measurement data 28 corresponds to the predetermined three-dimensional area 11 of the object 12, which in FIG. 1 includes the opening 20.
  • the sub-area 32 corresponds to the predetermined three-dimensional area 11 which the sub-element 18 has and the sub-area 34 corresponds to the predetermined three-dimensional area 11 of the object 12 which includes the corner 16.
  • the subregions 30, 32, 34 of the measurement data 28 are parts of the object representation, which can be in digital form.
  • the object representation includes a large amount of image information about the object. Even if the sub-areas 30, 32, 34 are present individually, information about the position of the individual sub-areas 30, 32, 34 is typically available in a common coordinate system. A geometric relationship to one another is therefore known.
  • FIG. 4a shows a flow chart of the method 100 for determining surfaces in measurement data from a measurement of a volume that has an object.
  • the measurement data generate a digital representation of the object, the object representation comprising a large number of image information of the object.
  • the image information can include volume data of the object.
  • the method 100 comprises the provision of an evaluation rule for at least one predetermined three-dimensional region of a volume in which the object is arranged.
  • the evaluation rule provided includes, for example, information about the areas of an object representation in which analyzes are to be carried out and which analyzes are carried out in the corresponding areas.
  • areas of the volume in which the object is located can be examined in a targeted manner with specific questions. For example, material transitions in or on the object or very narrow parts of the object can be found and marked with special search algorithms.
  • the evaluation rule can define at least one surface determination method for the at least one predetermined three-dimensional area.
  • the surface determination method can determine a local extreme in the measurement data in the at least one predetermined three-dimensional area. For example, if the measurement data is available as gray values, narrow objects that form a local minimum or local maximum in the course of the gray values in the measurement data can be recognized. For example, narrow circular grooves can be recognized on the surface of an object, since they are usually only shown as a local maximum of the gray value curve in the surface. In this case it is no longer possible to measure the opposite surface sides directly with great accuracy, but the location or position of the circular groove itself can easily be determined. The same applies analogously to structures with thin walls, for example lamellae.
  • the evaluation rule for the at least one predetermined three-dimensional area can contain information about multiple edges or corners in the at least one predetermined three-dimensional area.
  • a specifically selected search algorithm can analyze for multiple edges or in the predetermined three-dimensional area Perform corners.
  • the search algorithm can be specified by the evaluation rule.
  • the search algorithm can be defined by an evaluation method that uses the evaluation prescription.
  • the evaluation rule can define the order of magnitude of the geometry to be measured or the minimum size of the structures of the geometry.
  • a strong filter effect reduces the negative influence of noise in the volume data on the result of the surface determination, but it makes the correct measurement of small structures more difficult.
  • the surface determination can accordingly be defined locally using the evaluation rule so that different filter effects are possible, but it is nevertheless ensured that structures of the required minimum size can be measured locally correctly.
  • the evaluation rule for the at least one predetermined three-dimensional area can be derived from information that describes the type of material boundary surface of the object in the at least one predetermined three-dimensional area.
  • materials can be arranged in the object which have a similar attenuation of the X-ray radiation. This means that these materials generate similar measured values as measurement data. Information about the materials can therefore trigger the use of special analyzes, which recognize material interfaces in the predetermined three-dimensional area even in the event of slight deviations between the measured values. The prior knowledge of the material interface to be identified can in this case enable the surface determination to determine the correct material interface with greater accuracy.
  • the measurement data are determined in a step 104. This can be done by any method. An example would be using computed tomography or magnetic resonance tomography to obtain volume data. Another example could be for example be the use of strip light projection or 3-D cameras to record the outer surfaces of the object by measurement. In a further example, already existing data can be loaded into a memory by determining the measurement data.
  • the evaluation rule can be derived on the basis of a preliminary digital object representation after the determination of the measurement data from markings of a user in the preliminary digital object representation.
  • the user can then mark areas in the preliminary digital object representation in which analyzes are to take place.
  • the user can also specify the analyzes that are to take place in the respective areas marked by him.
  • a user can mark areas in 2D representations, for example in sectional images, or in 3D representations in which an analysis is to be carried out.
  • coordinates can be set directly in a 2D representation.
  • a quick surface determination is carried out beforehand, which simplifies the marking by the user.
  • 3D representations this makes it possible, for example, to mark a point or a region on the surface of the object with a mouse click.
  • the closest surface point or area can be automatically identified and selected with a mouse click in a 2D display.
  • the desired analysis is then carried out on the basis of the marked points or areas.
  • this can mean, for example, that a preliminary control geometry element is first fitted to the marked areas, which in turn can define an expanded evaluation area. In subsequent steps, an exact measurement or fine adjustment of the desired geometry can thus be carried out, optionally iteratively.
  • desired geometries or areas can be selected from a CAD model of the object, for example. An assignment to the measurement data is then made automatically.
  • a user can select desired geometries or areas in measurement data from further sensors and / or a high-quality reference measurement or averaging from several measurements, which can also be referred to as the “golden part”.
  • An automatic assignment to the measurement data can then also take place.
  • the evaluation rule can define an expanded, predetermined three-dimensional area of the volume, which includes the predetermined three-dimensional area. In this case, a surrounding area which adjoins the predetermined three-dimensional area is combined with the predetermined three-dimensional area to form the extended predetermined three-dimensional area.
  • a sub-area of the measurement data to be stored in a data memory can be defined.
  • the sub-area of the measurement data to be stored corresponds at least to the expanded, predetermined three-dimensional area.
  • the measurement data of the sub-area to be filed are filed or stored in a data memory.
  • an analysis of the partial area can be carried out at a later point in time or repeated in order to check a previously carried out analysis.
  • storage space is saved, since only the areas required for the analyzes are stored.
  • additional information about the pose of the measurement object can optionally be stored in the coordinate system in order to achieve the reproducibility of the measurement data evaluation.
  • the coordinate system in which the measurement data are determined does not include a predetermined alignment of the object
  • the coordinate system of the measurement data which corresponds to the measurement coordinate system, can be aligned with an object coordinate system in which the predetermined three-dimensional Areas of the evaluation rule are defined.
  • the coordinate system of the measurement data is roughly aligned with a coordinate system that matches the evaluation rule. This corresponds to a registration of the measurement data.
  • step 1208 at least one preliminary surface can be determined in the measurement data. This surface determination can be applied to the entire measurement data.
  • the measurement from step 128 is not limited to a predetermined three-dimensional area on the object, but can relate to the entire object.
  • an additional step 130 it is checked whether the at least one preliminary surface is arranged within the at least one predetermined three-dimensional area. It can be checked for each preliminary surface whether it is arranged in any of the predetermined three-dimensional areas of the evaluation rule. If so, i. E. if one of the preliminary surfaces is arranged in one of the three-dimensional regions, this preliminary surface is assigned to the corresponding three-dimensional region. This means that in a step 132 the one preliminary surface is selected as the surface of the object representation that is determined for the predetermined three-dimensional region. A further analysis of the three-dimensional area to which the preliminary surface was assigned as a specific surface can be avoided if all surfaces to be expected in this area are covered by the preliminary surface.
  • very fast surface determination algorithms can be used which are not specifically adapted to the properties of a special predetermined three-dimensional area.
  • the specific analyzes in the predetermined three-dimensional areas take longer to determine surfaces. Therefore, with steps 128 and 130, time can be saved in this way if a specific analysis does not have to be carried out, since all surfaces of a predetermined three-dimensional area have already been found by the rapid surface determination method.
  • a partial area of the measurement data can be defined, the partial area of the measurement data corresponding to the at least one predetermined three-dimensional area.
  • the measurement data are divided into the sub-areas which correspond to the predetermined three-dimensional areas.
  • the sub-areas correspond to sub-surfaces or sub-volumes of the object.
  • step 106 can include sub-steps 122 and 124.
  • an expanded sub-area of the measurement data can be defined which is larger than the predetermined three-dimensional area which is defined in the evaluation rule and which includes the predetermined three-dimensional area. This expanded sub-area does not necessarily have to correspond to the expanded, predetermined three-dimensional area.
  • the expanded sub-area can be larger or smaller than the expanded, predefined three-dimensional area.
  • the expanded sub-area can have a gapless surface of the object around a plurality of sub-sub-areas, each of which comprises a predetermined three-dimensional area. In this case, in step 124, all surfaces of the object representation can be determined in the expanded sub-area.
  • step 108 at least one surface of the object representation is determined in the partial area.
  • An analysis defined by the evaluation rule can be carried out to determine the surfaces in the predetermined three-dimensional area. If a preliminary surface has already been defined in step 130 as the surface to be determined in the predetermined three-dimensional area, step 108 can be omitted for this predetermined three-dimensional area in favor of step 132.
  • step 108 can include substep 126, with which an error area is determined for at least one point of the at least one surface.
  • the determination of the error area for a point of the at least one surface is complex and requires considerable IT resources.
  • step 126 an error region is only carried out for surfaces which are arranged in the predetermined three-dimensional regions. It only determines errors for the areas that are of interest for the analysis or the determination of the surfaces. In addition, step 126 conserves information technology resources and saves time.
  • a step 114 after at least one surface of the object representation has been determined in the sub-area and a roughly aligned coordinate system has been determined in step 112, the roughly aligned coordinate system can be converted to a coordinate system that matches the evaluation rule within a Evaluation tolerance range based on the at least one surface are aligned.
  • the evaluation tolerance range indicates the extent to which the object coordinate system depends on the measuring coordinate system may deviate without the analyzes in the predetermined three-dimensional areas delivering incorrect results.
  • Step 1 14 thus corresponds to the fine alignment of the coordinate system of the measurement data with the object coordinate system that matches the evaluation rule.
  • Step 114 can be repeated at least once in order to increase the accuracy of the alignment of the roughly aligned coordinate system to the coordinate system that matches the evaluation rule. In this case, step 114 can be repeated until a measurement coordinate system has been found which is arranged within the evaluation tolerance range based on the at least one surface.
  • the repetition of step 114 can be a combination of a repetition of steps 106 and 108 in order, after each implementation of step 114, to identify new partial areas that could not be assigned in the measurement data in a previous alignment of the coordinate system, and to assign further surfaces therein determine.
  • a step 110 further surfaces outside the sub-area can be determined with a lower accuracy than within the sub-area.
  • the surfaces outside the predetermined three-dimensional areas are determined with a low level of accuracy and are only used for visual orientation of a user in order to be able to correctly assign the surfaces within the predetermined three-dimensional areas to the corresponding areas on the object.
  • volume data can be reconstructed from the object representation, which only originate from the partial area of the measurement data. In this way, only the predetermined three-dimensional areas of the object representation that are of interest for the analysis are reconstructed as volume data. This saves computing time.
  • the next surface point is not searched for, but rather the distance to the next surface is searched for at the analysis point.
  • the specific surfaces can be defined using a distance field that specifies a distance to the next surface for each point.
  • a first geometric element of the object can first be adapted with the aid of a few, possibly manually, touch points set in the object representation. Starting from this, a large number of contact points are set evenly distributed over the entire element, which also touch the gray values of the object representation directly in order to measure the element more precisely. This is also possible iteratively. This enables a geometric element to be adapted quickly and precisely by manual operation, without the need for an evaluation plan.
  • Some touch points can be defined manually. From this, the type of geometry element that is presumably intended by the user can be selected automatically. This geometry element can then be adjusted temporarily. Starting from this, as described above, a more precise measurement is carried out with a larger number of automatically set contact points. This means that the user no longer has to define in advance which type of geometric elements is to be adapted.
  • the image information is analyzed at each point.
  • An unusual behavior of the image information causes the point to be discarded.
  • the manually set references could be used for this purpose, for example. This can make it easier to determine a surface of a segment of a circle if the measurement data on the opposite side of the segment have gray value fluctuations due to different geometries.
  • the number of touch points can be reduced.
  • the computing time can be further minimized by the correlation length of the measurement data, which z. B. from a Point spread function is obtained, is taken into account. This avoids touching unnecessarily many points which do not provide any additional information content.
  • prior knowledge can be used as to which points in the measurement data should not be touched due to poor data quality. This saves further computing time and enables more precise measurement results.
  • the previous knowledge can e.g. B. from an analysis of the volume data, e.g. B. in the form of signal to noise data or a point spread function can be obtained.
  • the prior knowledge can be obtained from statistics derived by means of a large number of possibly similar measurements, for example in the case of an inline or atline application.
  • the previous knowledge can be obtained from a simulation of the measurement process, which simulates the expected error influences, or from surface-based characteristic values, which are obtained from a previous surface determination, e.g. B. in the rough alignment on a low-resolution data set, were calculated and are available for this reason to be determined.
  • locally adaptive algorithms for surface determination can tend to provide more precise results for incorrect volume data.
  • a global threshold value since this surface determination can be carried out more quickly and, in these cases, can also provide more precise results in some cases.
  • a locally adaptive surface determination can be performed, and a constant or global threshold value can be used in the remaining areas.
  • a distance between two selected points can be determined in order to determine the thickness of a geometry element of the object.
  • the method described above can further be implemented as a series of instructions on a computer program product. These instructions can be carried out by a computer. When instructions are executed on the computer, the instructions cause the computer to carry out the process as described above.
  • the invention is not restricted to one of the embodiments described above, but can be modified in many ways.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Messdaten aus einer Messung eines Volumens, das ein Objekt aufweist, wobei durch die Messdaten eine digitale Darstellung des Objekts erzeugt wird, wobei die Objektdarstellung eine Vielzahl von Bildinformationen des Objekts aufweist, wobei das Verfahren (100) die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (102) einer Auswertevorschrift für mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich des Volumens, der das Objekt umfasst, Ermitteln (104) der Messdaten, Definieren (106) eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, und Bestimmen (108) mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich. Die Erfindung bewirkt, dass die Bestimmung der Oberflächen der Objektdarstellung schnell und genau erfolgt. Es wird daher ein computerimplementiertes Verfahren bereitgestellt, welches das Bereitstellen von Oberflächendaten aus den Messdaten verbessert.

Description

Computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Messdaten
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Messdaten aus einer Messung eines Volumens, das ein Objekt aufweist, wobei durch die Messdaten eine digitale Darstellung des Objekts erzeugt wird, wobei die Objektdarstellung eine Vielzahl von Bildinformationen des Objekts aufweist.
Zur Qualitätssicherung von hergestellten Bauteilen wird die äußere und innere Beschaffenheit der Bauteile mit Hilfe von industrieller Computertomographie bestimmt, um Abweichungen des Bauteils von der Nominalgeometrie und Defekte im und am Bauteil zu ermitteln. Dazu werden Messpunkte bei der Geometrieerfassung des Objekts bzw. für die Anwendung von dimensionel- ler Messtechnik ausgewählt, um die zu untersuchenden Bereiche der Messdaten zu definieren, in denen Analysen der Geometrie durchgeführt werden sollen. Weiter kann die Auswertevor schrift für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich aus Informationen über die Art einer Materialgrenzfläche des Objekts in dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich abgeleitet sein, so dass Grenzflächen in und am Bauteil in den Messdaten ermittelt werden können.
Um eine dimensioneile Messung durchzuführen, werden Informationen über eine bestimmte Anzahl von Oberflächenpunkten benötigt. Diese Informationen können z. B. als Koordinaten vorliegen. An diese Oberflächenpunkte wird dann beispielsweise ein Regelgeometrieelement, das zum Beispiel eine Kugel, ein Kreis oder eine Ebene usw. sein kann, oder eine Freiform an gepasst. Das Messergebnis ist hierbei dann ein geometrischer Parameter des Regelgeometrie elements. Am Beispiel eines Kreises kann der geometrische Parameter z. B. der Radius des Kreises sein.
Die Lage der Oberfläche kann dabei auch implizit repräsentiert werden, beispielsweise mit Hilfe von Level-Sets.
Im Fall von dimensioneller Messtechnik mit Computertomographie müssen zumeist die Grenz flächen zwischen dem Objektmaterial und der Luft bzw., sofern vorhanden, die Grenzflächen zwischen den Materialien im Objekt, vorab bestimmt werden. Nach der Vorabbestimmung ist es möglich, durch geeignete Auswahl von Fitpunkten auf der Oberfläche, die dimensioneilen Mes sungen direkt durchzuführen.
Die Bestimmung der gesamten Oberflächendaten benötigt relativ viel Zeit, falls sie mit großer Genauigkeit durchgeführt werden soll. Dies ist bei der dimensioneilen Messtechnik üblicher weise der Fall.
Weiter ist es nicht trivial, die gesamte relevante Oberfläche eines Bauteils vorab zu bestimmen. Konventionelle Oberflächenfindungsalgorithmen benötigen oftmals eine Startkontur, z. B. Iso50, welche bei Multimaterial-Objekten nur sehr schwer alle verschiedenen Arten von Grenzflächen gleichzeitig erfassen kann. Auch starke Artefakte können, sogar bei Objekten aus einem einzi gen Material, die Ermittlung einer geeigneten Startkontur erschweren oder verhindern.
DE 10 2005 032 687 A1 beschreibt dazu ein Verfahren, bei dem aus Messdaten mittels einer Auswertungsvorschrift ein reduzierter Datensatz von Oberflächenpunkten erzeugt wird, der mit einer Soll-Geometrie eines Messobjekts verglichen wird. Die Oberflächendaten werden dabei vor dem Anwenden der Auswertevorschrift bereitgestellt. Allerdings ist auch eine korrekte Segmentierung in Bereichen, in denen verschiedene Materia lien aufeinandertreffen, wenn z. B. unterschiedliche Materialübergänge auf kleinstem Raum Zusammentreffen, nicht trivial. Auch kleine Details, z. B. schmale Bohrungen, welche in Volumen daten nur schlecht abgebildet werden, werden oft nicht korrekt erfasst.
Die Aufgabe ist es damit, ein computerimplementiertes Verfahren bereitzustellen, das das Be reitstellen von Oberflächendaten aus den Messdaten verbessert.
Hauptmerkmale der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 15 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zur Be stimmung von Oberflächen in Messdaten aus einer Messung eines Volumens, das ein Objekt aufweist, wobei durch die Messdaten eine digitale Darstellung des Objekts erzeugt wird, wobei die Objektdarstellung eine Vielzahl von Bildinformationen des Objekts aufweist, wobei das Ver fahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer Auswertevorschrift für mindestens ei nen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich des Volumens, der das Objekt umfasst, Ermit teln der Messdaten, Definieren eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, und Bestimmen mindestens einer Ober fläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich.
Die Erfindung stellt damit ein computerimplementiertes Verfahren bereit, das mittels der Aus wertevorschrift Informationen über mindestens einen dreidimensionalen Bereich des Volumens, in dem sich das Objekt befindet, nutzt, um in der Objektdarstellung Oberflächen zu bestimmen. Dabei definiert das computerimplementierte Verfahren mittels der Informationen über den drei dimensionalen Bereich Teilbereiche der Messdaten, in denen die zu bestimmenden bzw. benö tigten Oberflächen am wahrscheinlichsten zu finden sind. Das computerimplementierte Verfah ren ermittelt dann in dem Teilbereich Oberflächen der Objektdarstellung. Der Teilbereich der Messdaten muss nicht zwingend zusammenhängend sein, vielmehr kann der Teilbereich meh rere voneinander getrennte Unter-Teilbereiche aufweisen, die verschiedenen Bereichen der Ob jektdarstellung zugeordnet sind.
Die zu bestimmenden Oberflächen können dabei Grenzflächen zur Luft und Grenzflächen zwi schen Materialien des Objekts umfassen. Weiter kann die Auswertevorschrift auch Informatio- nen über die Materialien der Grenzflächen umfassen, so dass z. B. entsprechende auf be stimmte Materialien und/oder Materialkombinationen spezialisierte Analysen zur Bestimmung der Oberflächen durchgeführt werden können.
Weiter kann die Auswertevorschrift für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich Informationen über Mehrfachkanten oder Ecken in dem mindestens einen vorbestimm ten dreidimensionalen Bereich aufweisen, d. h. die Auswertevorschrift kann Informationen über das Vorhandensein von Ecken oder Mehrfachkanten oder auch kleinen Strukturen an dem Ob jekt umfassen. Auf diese Weise kann die Analyse auf die Suche nach den Ecken, Mehrfachkan ten oder den kleinen Strukturen ausgerichtet werden.
Zur Erkennung von Mehrfach kanten oder Ecken kann zum Beispiel ein Operator, der von Para metern abhängig ist, auf Messpunkte einer Rasterdarstellung angewendet werden. Der Opera tor ist dabei dazu ausgebildet, die Lage von wenigstens einer Materialgrenzfläche in der Raster darstellung zu ermitteln. Dabei werden wenigstens die Bildinformationen einer Teilmenge der zu dem Messpunkt in der Rasterdarstellung benachbarten Messpunkte durch den Operator be rücksichtigt.
Durch die durchzuführenden Analysen wird die Oberflächenbestimmung in der Objektdarstel lung parametrisiert, wobei die entsprechende Information über die Parametrisierung beispiels weise in der Auswertevorschrift selbst gespeichert sein kann oder von den sonstigen Informatio nen der Auswertevorschrift abgeleitet werden kann. Alternativ kann die Information über die Pa rametrisierung von einem Benutzer während der Auswertung manuell vorgegeben werden.
Die Quelle der Informationen kann zum Beispiel ein CAD-Modell des zu messenden Objekts, optional mit zusätzlichen„product and manufacturing Information“ (PMI) oder vergleichbaren In formationen, oder ein programmierter Messplan sein, wobei der Messplan auch zur automati sierten Auswertung der Messdaten verwendet werden kann.
Weiter kann die Auswertevorschrift zum Beispiel definieren, wie und an welchen Geometrieele menten bzw. Oberflächenbereichen die Registrierung, d. h. die Bestimmung des Werkstückko ordinatensystems durchgeführt wird, wo Geometrieelemente angefittet werden, um dimensio neile Messungen inklusive Angabe einer Toleranz hinsichtlich Maß, Form und Lage durchzufüh ren, in welchen Bereichen ein Soll-Ist-Vergleich oder eine Wandstärkenanalyse durchgeführt wird, in welchen Bereichen Analysen hinsichtlich Defekten, Einschlüssen, Porosität, Schaum struktur oder eine Faserverbundwerkstoffanalyse durchgeführt werden, in welchen Bereichen numerische Simulationen, wie zum Beispiel strukturmechanische Simulationen oder die Simula tion von Transportphänomenen durchgeführt werden, oder welche Bereiche bzw. Schnittbilder, inklusive einer Darstellung der Oberfläche, für eine visuelle Inspektion als Bilddatei exportiert werden sollen. Letzteres können beispielsweise Ansichten von Bereichen bzw. Geometrieele menten sein, die für die Funktionsfähigkeit bzw. die Struktur besonders wichtig sind.
Mit Hilfe der Auswertevorschrift kann somit definiert werden, in welchen Bereichen eine exakte Oberflächenbestimmung notwendig ist. In den restlichen Bereichen wird entweder keine Ober flächenbestimmung durchgeführt, oder eine schnelle Oberflächenbestimmung mit einer geringe ren Genauigkeit, beispielsweise mittels eines sog. Marching-Cubes-Algorithmus mit festem Iso50-Schwellenwert.
Die Durchführung der Oberflächenbestimmung wird damit lokal an die einzelnen durchzuführen den Analysen der Messdaten gekoppelt. Hierbei können die durchzuführenden Analysen defi nieren, welche Genauigkeit am Ort der Analyse für die Oberflächenbestimmung gefordert ist. Zudem können, je nach durchzuführender Analyse, in verschiedenen Bereichen unterschiedli che Algorithmen zur Oberflächenbestimmung verwendet werden.
Die Bestimmung von Oberflächen der Objektdarstellung kann dabei ebenfalls mittels eines Mar- ching-Cubes-Algorithmus mit definiertem globalem Schwellenwert, z. B. Iso50 durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können lokal adaptive Verfahren, welche lokale maximale Gradienten bzw. Wendepunkte in einem Grauwertverlauf von Messdaten suchen und/oder lo kale Schwellenwerte bestimmen, beispielsweise nach dem Otsu-Verfahren, eingesetzt werden. Ein weiteres alternatives oder zusätzliches Bestimmungsverfahren für Oberflächen können bei spielsweise faltungsbasierte Segmentierungen, z. B. nach dem Canny-Algorithmus, sein. Weiter kann alternativ oder zusätzlich eine künstliche Intelligenz für die Bestimmung der Oberflächen in der Objektdarstellung genutzt werden. Weitere Verfahren seien damit jedoch nicht ausge schlossen. Weiterhin können die Algorithmen teilweise auch iterativ arbeiten und sich so schritt weise einer endgültigen Position der Oberfläche annähern.
Weiter kann die Bestimmung der Oberfläche durch das Bestimmen mindestens eines einzelnen Punktes auf der Oberfläche erfolgen. D. h. anstatt einer geschlossenen Oberfläche wird ledig- lieh mindestens ein Punkt der Oberfläche bestimmt, um die Position der Oberfläche zu definie ren. Hierbei ist es auch möglich, dass ein Teilbereich auch nur einen einzelnen zu bestimmen den Oberflächenpunkt beinhaltet.
Mit der Erfindung können z. B. Oberflächen in Bereichen, in denen schmale bzw. kleine Ele mente abgebildet werden, mit einer hohen Genauigkeit bestimmt werden. Weiter kann die Ge nauigkeit der Oberflächenbestimmung gezielt auf die zu bestimmenden Elemente des Objekts, wie z. B. auf Ecken oder Mehrfachkanten, abgestimmt werden. Weiter kann eine Bildverarbei tung oder eine trainierte künstliche Intelligenz vorgesehen sein, die in den Bildinformationen au tomatisch als relevant vordefinierte Geometrien bzw. Bereiche identifiziert und anhand dieser Auswahl eine lokale Oberflächenbestimmung auslöst. Auf diese Weise erfolgt die Bestimmung der Oberflächendaten schnell und dennoch mit der lokal benötigten Genauigkeit.
Das Verfahren kann gemäß einem Beispiel weiter den nachfolgenden Schritt aufweisen: Be stimmen von Oberflächen außerhalb des Teilbereiches mit einer geringeren Genauigkeit als in nerhalb des Teilbereichs.
Damit liegt nach der Oberflächenbestimmung immer eine geschlossene Oberfläche der Objekt darstellung vor. Dies vereinfacht einem Benutzer mit visuellen Mitteln die Orientierung an wel cher Position eine durch das computerimplementiere Verfahren bestimmte Oberfläche der Ob jektdarstellung an dem gemessenen Objekt angeordnet ist. Die Bestimmung von Oberflächen mit einer geringeren Genauigkeit bedeutet dabei, dass ein Algorithmus verwendet wird, welcher typischerweise die Oberfläche mit geringerer Genauigkeit bestimmt, aber typischerweise auch deutlich weniger Rechenzeit benötigt.
Weiter können die Bildinformationen Volumendaten des Objekts umfassen. Die Volumendaten können weiter computertomographische Volumendaten sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertevorschrift mindestens ein Oberflächenbestim mungsverfahren für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich definie ren, wobei das Oberflächenbestimmungsverfahren in dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich ein lokales Extremum in den Messdaten bestimmt.
Mittels der Bestimmung von lokalen Extrema in den Messdaten können z. B. sehr schmale Ele mente in der Objektdarstellung erkannt werden. Diese schmalen Elemente müssen nicht zwangsläufig Oberflächen sein, sondern können z. B. schmale Rundnuten oder Doppelkanten sein, welche sich in den Bildinformationen oftmals als kleinere, lokale Grauwertvariationen äu ßern. Typische, einzelne Oberflächen hingegen äußern sich üblicherweise als klar abgrenzbare Übergänge von hohen zu niedrigen Grauwerten.
Das Verfahren kann vor dem Definieren eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindes tens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, den nachfolgenden Schritt auf weisen: Grobausrichten des Koordinatensystems der Messdaten auf ein zu der Auswertevor schrift passendes Koordinatensystem.
Damit kann eine zeitsparende vorläufige Grobausrichtung des Koordinatensystems der Mess daten durchgeführt werden.
Dazu könnte zum Beispiel eine vorläufige, schnelle Ausrichtung auf dem gleichen Datensatz mit verringerter Auflösung und/oder mit Verwendung eines schnellen, aber ungenauen Algorithmus zur Bestimmung der Oberfläche durchgeführt werden. Eine verringerte Auflösung kann bei spielsweise durch eine geringere Anzahl von Voxeln im Volumen, von Pixel in den Projektions daten und/oder der Anzahl der berücksichtigten Projektionen verwirklicht sein. Diese beschleu nigte Oberflächenbestimmung kann auch dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche nur für eine geringe Punktedichte bestimmt wird. Diese Daten werden mit bekannten Methoden ausge wertet, z. B. indem die berechnete, ggf. vorläufige, Oberfläche an eine Nominalgeometrie, z. B. einem CAD-Objekt angepasst wird.
Weiter kann eine Grobausrichtung des Koordinatensystems beispielsweise durch eine definierte Aufspannung des Objekts in dem Messvolumen sichergestellt werden, dass sich das Objekt im mer in einer definierten, bekannten Pose im Messvolumen befindet.
In einem weiteren Beispiel für eine Grobausrichtung des Koordinatensystems kann das Werk stückkoordinatensystem durch weitere z. B. optische oder taktile Sensoren erfasst werden.
Weiter kann die Grobausrichtung beispielsweise anhand von gut erkennbaren Orientierungs punkten in Volumendaten durchgeführt werden. Eine vorherige Oberflächenbestimmung kann damit entfallen. Diese Orientierungspunkte können in einem Beispiel markante Geometrien sein, wie z. B. Ecken, Kanten oder Kugeln. Ebenfalls können beispielsweise Bereiche mit hoher bzw. charakteristischer Krümmung der Oberfläche oder charakteristischer, z. B. sich wiederho lender, Geometrie als Orientierungspunkte fungieren. Es werden damit Merkmale des Objekts als Orientierungspunkte verwendet, die zuverlässig erkannt werden können.
In einem weiteren Beispiel für eine Grobausrichtung kann eine Volumenkorrelation vorgesehen sein, welche durch eine grauwertbasierte Schwerpunkts- und Hauptachsenbestimmung eine Ausrichtung vornehmen kann.
Weiter kann die Grobausrichtung durch eine Analyse von Projektionsdaten, z. B. mit Vorwissen über die Bauteilgeometrie, erfolgen, wobei die Pose des Bauteils im Volumen ermittelt wird. Da bei werden beispielsweise die realen mit den zu erwartenden Projektionsdarstellungen abgegli chen oder definierte und in den Projektionsdarstellungen leicht identifizierbare Orientierungs punkte genutzt.
Weiter kann die Grobausrichtung mittels einer manuellen Ausrichtung durch einen Benutzer durchgeführt werden.
Weiter kann das Verfahren nach dem Bestimmen mindestens einer Oberfläche der Objektdar stellung in dem Teilbereich, die nachfolgenden Schritte aufweisen: Ausrichten des grob ausge richteten Koordinatensystems auf ein zu der Auswertevorschrift passendes Koordinatensystem innerhalb eines Auswerte-Toleranzbereiches basierend auf der mindestens einen Oberfläche wobei der Schritt, Ausrichten des grob ausgerichteten Koordinatensystems auf ein zu der Aus wertevorschrift passendes Koordinatensystem innerhalb des Auswerte-Toleranzbereiches ba sierend auf der mindestens einen Oberfläche, mindestens ein Mal durchgeführt wird.
Das bereits grobausgerichtete Koordinatensystem kann damit feinausgerichtet werden, um eine exakte Oberflächenbestimmung zu ermöglichen. Die Feinausrichtung kann durch die Erfindung zeitsparend durchgeführt werden. Durch die Wiederholung der Feinausrichtung kann eine mög lichst exakte Bestimmung des Koordinatensystems erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertevorschrift von Markierungen eines Benutzers in ei ner vorläufigen digitalen Objektdarstellung nach dem Ermitteln der Messdaten abgeleitet wer den. Die Auswertevorschrift kann damit während der Auswertung der Messdaten mittels des compu terimplementierten Verfahrens durch einen Benutzer manuell definiert werden. Der Benutzer kann in diesem Beispiel Bereiche der Objektoberfläche in der vorläufigen Objektdarstellung markieren. Die vorläufige Objektdarstellung kann mit verringerter Auflösung oder mit einem schnellen Algorithmus bestimmt werden, wobei der schnelle Algorithmus schneller bzw. weniger rechenaufwendig ist als die Oberflächenbestimmung aus dem Schritt Bestimmen mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich.
Das Verfahren kann weiter mindestens einen der folgenden Schritte aufweisen: Rekonstruieren von Volumendaten aus der Objektdarstellung lediglich im Teilbereich der Messdaten, und/oder Laden von Volumendaten lediglich eines rekonstruierten Teilbereichs der Objektdarstellung in einen Datenspeicher nachdem eine Objektdarstellung mindestens teilweise aus den Messdaten rekonstruiert wurde, wobei die die Bildinformationen Projektionsdaten des Objekts umfassen.
Es werden damit lediglich diejenigen Voxel bzw. Bereiche der Objektdarstellung rekonstruiert, in denen eine Oberflächenbestimmung bzw. eine Analyse durchgeführt werden soll. Damit kann Zeit für die Berechnung der Rekonstruktion gespart werden. Sollte zu einem vorherigen Zeit punkt bereits eine Rekonstruktion durchgeführt worden sein, können weiter lediglich diejenigen Datenbereiche geladen werden, in welchen eine Oberflächenbestimmung bzw. eine Analyse durchgeführt werden soll. Auf diese Weise werden insbesondere die benötigte Zeit zum Laden der Daten sowie der benötigte Arbeitsspeicher minimiert.
Die Auswertevorschrift kann einen erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich des Volumens aufweisen, der den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich umfasst, wobei das Verfahren nach dem Ermitteln der Messdaten die nachfolgenden Schritte aufweist: Definieren eines abzulegenden Teilbereichs der Messdaten, der dem mindestens einen erweiterten vorbe stimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, und Ablegen der Messdaten des abzulegenden Teilbereiches in einen Datenspeicher.
Mit dem erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich wird zusätzlich zum vorbestimm ten dreidimensionalen Bereich eine Umgebung des vorbestimmten dreidimensionalen Bereichs festgelegt. Damit werden lediglich die Volumendaten der vorbestimmten dreidimensionalen Be reiche und ihre Umgebungen gespeichert bzw. archiviert. D. h. es werden nicht die gesamten Messdaten gespeichert, sondern vielmehr lediglich diejenigen Messdaten, die für die Analysen interessant sind. Auf diese Weise werden Zeit und Speicherplatz gespart. Dennoch sind die Analysen noch reproduzierbar durchführbar bzw. wiederholbar, da durch das Speichern der Umgebungen der vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche sämtliche lokalen Daten vorlie gen, um die relevanten Oberflächenbereiche zu bestimmen.
Weiter kann das Definieren eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vor bestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, die nachfolgenden Unter-Schritte aufweisen: Definieren eines erweiterten Teilbereichs der Messdaten, der mindestens einem in der Auswer tevorschrift vorbestimmten erweiterten dreidimensionalen Bereich entspricht, wobei der mindes tens eine vorbestimmte erweiterte dreidimensionalen Bereich den mindestens einen vorbe stimmten dreidimensionalen Bereich umfasst und größer ist als der mindestens eine vorbe stimmte dreidimensionale Bereich, und Bestimmen aller Oberflächen der Objektdarstellung in dem erweiterten Teilbereich.
Durch das Bestimmen der Oberflächen der Objektdarstellung in dem erweiterten Teilbereich wird eine lückenlose Oberfläche in und um den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich bzw. bei voneinander getrennt vorliegenden Unter-Teilbereichen in und um die vorbestimmten dreidi mensionalen Bereiche bestimmt. Damit werden Fehler der Oberflächenbestimmung, die durch fehlende Informationen der umliegenden Volumendaten verursacht werden, an den Rändern des Teilbereichs der Messdaten vermieden und die Genauigkeit der Analyse erhöht.
Dabei kann das Bestimmen mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbe reich den nachfolgenden Schritt aufweisen: Bestimmen eines Fehlerbereichs für mindestens ei nen Punkt der mindestens einen Oberfläche.
Der Fehlerbereich beinhaltet dabei beispielsweise Informationen darüber, welcher Fehler bei der Bestimmung der Oberfläche zu erwarten ist. Diese Information ist hilfreich, um abschätzen zu können, wie weit den auf Grundlage der Oberfläche ermittelten Analyseergebnissen, bei spielsweise dimensioneile Messungen, vertraut werden kann. Dabei kann z. B. ein Kennwert bestimmt werden, der die Qualität des jeweils betrachteten Punktes einer Oberfläche zu erwar ten ist. Dabei kann diese Qualität eine Grundlage für die Ermittlung einer Messunsicherheit oder Messgenauigkeit dienen. Eine aufwendige Bestimmung eines Fehlerbereichs, welche beispiels weise anhand der Analyse der umliegenden Grauwerte der Volumendaten oder anderer Metain formationen durchgeführt werden kann, wird damit lediglich für Oberflächen durchgeführt, die in den vorbestimmten dreidimensionalen Bereichen angeordnet sind. Damit wird die Bestimmung der Fehler beschleunigt. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren vor dem Schritt Definieren eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich ent spricht, die nachfolgenden Schritte aufweisen: Bestimmen mindestens einer vorläufigen Ober fläche in den Messdaten, Ersetzen des Schritts: Bestimmen mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich durch den Schritt: Auswählen der mindestens einen vor läufigen Oberfläche als bestimmte Oberfläche der Objektdarstellung, wenn die mindestens eine vorläufige Oberfläche innerhalb des mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Berei ches angeordnet ist und wenn eine Anzahl der vorläufigen Oberflächen einer Anzahl von in dem Teilbereich auf Basis der Auswertevorschrift erwarteten Oberflächen entspricht. Für den Fall, dass in einem Teilbereich die Anzahl der vorläufigen Oberflächen kleiner ist als die Anzahl der Oberflächen, die in dem Teilbereich aufgrund der Auswertevorschrift erwartet werden, wird der Schritt Bestimmen mindestens einer vorläufigen Oberfläche in den Messdaten zusätzlich zu dem Schritt Bestimmen mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich durchgeführt wird. Der Teilbereich kann dabei auf Basis von einem oder mehreren Einzelpunk ten definiert sein.
Damit können, falls verfügbar, vorab berechnete, vorläufige Oberflächen direkt als diejenigen Oberflächen übernommen werden, die andernfalls durch die Analysen im Teilbereich bestimmt wurden. Falls diese vorläufigen Oberflächen in dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich angeordnet sind, müssen diese Oberflächen nicht neu bestimmt werden. Damit wird das Ver fahren weiter beschleunigt. Sollte in dem benötigten Bereich keine vorab bestimmte Oberfläche vorliegen, wird die Oberfläche bzw. der benötigte Punkt wie gewohnt bestimmt. Weiterhin kann durch die Auswertevorschrift für jeden Teilbereich einzeln festgelegt sein, ob, eine vorhandene Oberfläche verwendet wird oder eine neue Oberfläche bestimmt werden soll.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit auf einem Computer ausführbaren Instruktionen, welche auf einem Computer ausgeführt, den Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach der vorangegangenen 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. 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 zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Volumens, das ein Objekt aufweist, mit vor bestimmten dreidimensionalen Bereichen des Volumens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ermittlung von Messdaten des Objektes;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Messdaten, die vorbestimmten dreidimensio nalen Bereichen entsprechen; und
Fig. 4a-c ein Flussdiagramm und Varianten des Flussdiagramms des computerimplemen tierten Verfahrens.
In Figur 1 ist ein Volumen 10 dargestellt, in dem ein Objekt 12 angeordnet ist. Das Objekt 12 weist mindestens eine Oberfläche auf, wobei das Objekt 12 eine Vielzahl von Oberflächen um fasst. Weiter umfasst es vorbestimmte dreidimensionale Bereiche 11 , die mindestens teilweise das Objekt 12 umfassen. Die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche 11 können sich dabei auch innerhalb des Objektes 12 befinden. Weiter können die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche 1 1 teilweise das Objekt 12 und teilweise Luft in dem Volumen 10 außerhalb des Ob jekts umfassen, sodass eine Außenoberfläche des Objekts 12 in dem vorbestimmten dreidi mensionalen Bereich 1 1 angeordnet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche 1 1 zum Bei spiel eine Ecke 16 des Objekts 12, ein kleines Teilelement 18 des Objekts 12, das auch einen Materialübergang am Objekt 12 umfassen kann, oder eine Öffnung 20, Bohrung oder Vertiefung in der Oberfläche des Objekts 12. Es können jedoch weitere nicht dargestellte Elemente des Objekts 12 wie z. B. Mehrfachkanten in vorbestimmten dreidimensionalen Bereichen 11 ange ordnet sein. Weiter kann das Beispiel der Ecke 16 eine Darstellung einer Ecke in einer zweidi mensionalen Darstellung sein, d. h., wenn zwei Kanten eines Körpers aufeinandertreffen, oder eine Ecke aus einem dreidimensionalen Objekt sein, an der mehr als zwei Kanten aufeinander treffen. Bei der Messung einer Kante eines Würfels ergibt sich in den Grauwerten z. B. eines CT-Schnittbildes eine Ecke, deren Darstellung durch den Messprozess abgerundet wird. Die dargestellte Ecke 16 muss daher nicht zwingend eine spitze Kante aufweisen, sondern kann in der Objektdarstellung als eine Rundung dargestellt sein.
Eine Auswertevorschrift 14 umfasst Informationen über die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche 1 1 des Volumens 10, in dem das Objekt 12 angeordnet ist. Die Auswertevorschrift 14 kann dabei zum Beispiel die Position der vorbestimmten dreidimensionalen Bereich 11 des Vo lumens 10 in einem Objekt-Koordinatensystem umfassen. Weiter können geplante Analysen bzw. Algorithmen zur Auswertung des vorbestimmten dreidimensionalen Bereichs 11 durch die Auswertevorschrift 14 umfasst sein. Diese Analysen können zum Beispiel Analysen hinsichtlich Defekten, Einschlüssen, der Porosität, oder der Schaumstruktur sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Analyse eine Faserverbundwerkstoff-Analyse sein.
Weiter kann die Auswertevorschrift 14 Informationen darüber umfassen, auf welche Weise eine Registrierung durchgeführt wird, wobei die Registrierung den Bezug des Objekt-Koordinaten systems relativ zu dem Messkoordinatensystem beschreibt, in dem die Messdaten vorliegen. Dabei kann die Auswertevorschrift 14 auch definieren, an welchen Geometrieelementen bzw. Oberflächenbereichen des Objekts 12 die Registrierung durchgeführt wird.
Die Auswertevorschrift 14 kann ebenso Positionen aufweisen an denen Geometrieelemente des Objekts 12 angefittet werden, um dimensionale Messungen hinsichtlich Maß, Form, Lage, Welligkeit, Rauheit und/oder anderer dimensioneller Messgrößen durchzuführen. Dabei kann für die Ergebnisse eine Toleranz bzw. ein Toleranzbereich angegeben werden. Weiter können auch numerische Simulationen wie zum Beispiel eine strukturmechanische Simulation oder Si mulationen von Transportphänomenen durch die Auswertevorschrift 14 in den vorbestimmten dreidimensionalen Bereichen 1 1 vorgegeben werden.
Weiter kann die Auswertevorschrift 14 definieren, welche Bereiche oder Schnittbilder inklusive einer Darstellung der Oberfläche für eine visuelle Inspektion als Bilddatei exportiert werden sol len. Dies können zum Beispiel Ansichten besonders kritischer Bereiche bzw. Geometrieele mente des Objekts 12 sein.
In einem Beispiel können die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche mittels eines CAD- Modells des Objekts 12 bereitgestellt werden. In einem anderen Beispiel können lediglich Teil bereiche des Objekts 12 als Koordinatensätze bereitgestellt werden, um die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche zu definieren. Figur 2 zeigt schematisch eine Darstellung, wie Messdaten ermittelt werden können. Dabei ist die Ermittlung am Beispiel eines Computertomografiegerätes dargestellt. Damit werden jedoch weitere Verfahren zur Ermittlung von Messdaten, die eine Objektdarstellung erzeugen, nicht ausgeschlossen. Beispiele hierfür sind die Magnetresonanztomografie, Ultraschall und optische Kohärenztomografie.
In Figur 2 wird dabei eine Röntgenquelle 22 gezeigt, die Röntgenstrahlung durch ein Objekt 12, das sich auf einem Drehteller 26 befindet, auf einen Detektor 24 emittiert. Mit dem Drehteller wird das Objekt zum Beispiel um 360° gedreht, um aus jeder Winkelposition ein Projektionsbild zu erhalten. Mit dem Detektor 24 werden Messdaten 28 ermittelt, die bei der Computertomogra phie in Form von Projektionsbildern des Objektes vorliegen. Diese Projektionsbilder des Objekts 12 können in Volumendaten des Objekts 12 umgerechnet werden.
Gemäß Figur 3 definiert die Auswertevorschrift 14 in den Messdaten 28 Teilbereiche, die den vorbestimmten dreidimensionalen Bereichen 11 entsprechen. So entspricht zum Beispiel der Teilbereich 30 der Messdaten 28 dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich 11 des Ob jekts 12, der in der Figur 1 die Öffnung 20 umfasst. Der Teilbereich 32 entspricht dem vorbe stimmten dreidimensionalen Bereich 11 , der das Teilelement 18 aufweist und der Teilbereich 34 entspricht dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich 11 des Objekts 12, der die Ecke 16 umfasst.
Die Teilbereiche 30, 32, 34 der Messdaten 28 sind Teile der Objektdarstellung, die in digitaler Form vorliegen kann. Die Objektdarstellung umfasst dabei eine Vielzahl von Bildinformationen des Objekts. Auch wenn die Teilbereiche 30, 32, 34 einzeln vorliegen, stehen typischerweise Informationen über die Lage der einzelnen Teilbereiche 30, 32, 34 in einem gemeinsamen Ko ordinatensystem zur Verfügung. Ein geometrischer Bezug zueinander ist somit bekannt.
Mindestens eine Oberfläche der Objektdarstellung wird in jedem der Teilbereiche 30, 32, 34 er mittelt. Die Auswertevorschrift 14 kann dabei festlegen, welche Analysen in den jeweiligen Teil bereichen 30, 32, 34 durchgeführt werden, um die entsprechenden Oberflächen zu finden. Da bei kann jede Analyse in dem entsprechenden Teilbereich 30, 32, 34 auf die spezifischen in dem Teilbereich erwarteten Geometrien, wie beispielsweise Mehrfachkanten, Öffnungen, Ecken oder Teilelemente abgestimmt sein. Figur 4a zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens 100 zur Bestimmung von Oberflächen in Messdaten aus einer Messung eines Volumens, das ein Objekt aufweist. Die Messdaten erzeu gen eine digitale Darstellung des Objekts, wobei die Objektdarstellung eine Vielzahl von Bildin formationen des Objekts umfasst. Die Bildinformation kann Volumendaten des Objekts umfas sen.
Das Verfahren 100 umfasst in einem Schritt 102 das Bereitstellen einer Auswertevorschrift für mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich eines Volumens, in dem das Ob jekt angeordnet ist.
Wie bereits oben beschrieben umfasst die bereitgestellte Auswertevorschrift zum Beispiel Infor mationen darüber, in welchen Bereichen einer Objektdarstellung Analysen durchgeführt werden sollen und welche Analysen in den entsprechenden Bereichen durchgeführt werden. Damit kön nen gezielt Bereiche des Volumens, in dem sich das Objekt befindet, unter spezifischen Frage stellungen untersucht werden. So können zum Beispiel Materialübergänge im oder am Objekt oder sehr schmale Teile des Objekts mit speziellen Suchalgorithmen aufgefunden und markiert werden.
Weiter kann die Auswertevorschrift dazu mindestens ein Oberflächenbestimmungsverfahren für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich definieren. Das Oberflächen bestimmungsverfahren kann dabei in dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich ein lokales Extremum in den Messdaten bestimmen. Wenn zum Beispiel die Messdaten als Grauwerte vorliegen, können schmale Objekte, die ein lokales Minimum oder lokales Maxi mum in den Verlauf der Grauwerte in den Messdaten bilden, erkannt werden. So können zum Beispiel schmale Rundnuten auf der Oberfläche eines Objekts erkannt werden, da sie in der Regel lediglich als lokales Maximum des Grauwertverlaufs in der Oberfläche dargestellt sind. In diesem Fall ist es nicht mehr möglich, die gegenüberliegenden Oberflächenseiten direkt mit gro ßer Genauigkeit zu messen, allerdings ist die Lage bzw. Position der Rundnut selbst leicht be stimmbar. Gleiches gilt analog für Strukturen dünner Wandstärke, beispielsweise Lamellen.
Weiter kann die Auswertevorschrift für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich Informationen über Mehrfachkanten oder Ecken in dem mindestens einen vorbestimm ten dreidimensionalen Bereich aufweisen. Damit kann in dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich ein gezielt ausgewählter Suchalgorithmus eine Analyse nach Mehrfachkanten oder Ecken durchführen. Der Suchalgorithmus kann durch die Auswertevorschrift vorgegeben wer den. Alternativ kann der Suchalgorithmus durch ein Auswerteverfahren, das die Auswertevor schrift benutzt, definiert sein.
Weiterhin kann durch die Auswertevorschrift definiert sein, welche Größenordnung die zu mes sende Geometrie aufweist bzw. welche Mindestgröße die Strukturen der Geometrie aufweisen. Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, eine Oberflächenbestimmung hinsichtlich einer Filter wirkung unterschiedlich zu parametrisieren. Eine starke Filterwirkung verringert den negativen Einfluss von Rauschen in den Volumendaten auf das Ergebnis der Oberflächenbestimmung, er schwert aber das korrekte Messen von kleinen Strukturen. Die Oberflächenbestimmung kann dementsprechend anhand der Auswertevorschrift lokal so definiert werden, dass unterschiedli che Filterwirkungen möglich sind, aber trotzdem sichergestellt werden, dass Strukturen der be nötigten Mindestgröße lokal korrekt gemessen werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertevorschrift für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich aus Informationen abgeleitet sein, die die Art der Materialgrenzflä che des Objekts in dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich beschrei ben. Am Beispiel einer Computertomographie können Materialien im Objekt angeordnet sein, die eine ähnliche Abschwächung der Röntgenstrahlung aufweisen. D.h., dass diese Materialien als Messdaten ähnliche Messwerte erzeugen. Informationen über die Materialien können daher die Verwendung von speziellen Analysen anstoßen, die auch bei geringen Abweichungen zwi schen den Messwerten Materialgrenzflächen in dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich erkennen. Das Vorwissen über die zu identifizierende Materialgrenzfläche kann es in diesem Fall der Oberflächenbestimmung somit ermöglichen, die korrekte Materialgrenzfläche mit größe rer Genauigkeit zu bestimmen. Weiterhin ergibt sich hieraus die Möglichkeit nach einer Oberflä chenbestimmung zu überprüfen, ob eine Materialgrenzfläche der gewünschten Art (beispiels weise Kunststoff zu Luft oder Kunststoff zu Metall) identifiziert wurde. Auf diese Weise kann die Aussagekraft des Ergebnisses eingeschätzt werden. Dabei kann als Vorwissen weiter beispiels weise die Richtung einer Normale der Oberfläche genutzt werden. So kann insbesondere bei dünnwandigen Strukturen sichergestellt werden, dass z. B. die richtige Seite einer Oberfläche ermittelt wird.
In einem Schritt 104 werden die Messdaten ermittelt. Dies kann mit einer beliebigen Methode durchgeführt werden. Ein Beispiel wäre das Nutzen von Computertomographie oder Magnetre sonanztomographie, um Volumendaten zu erhalten. Ein anderes Beispiel könnte zum Beispiel das Nutzen von Streifenlichtprojektion oder 3-D Kameras sein, um die Außenflächen des Ob jekts messtechnisch zu erfassen. In einem weiteren Beispiel können bereits vorhandene Daten durch das Ermitteln der Messdaten in einen Speicher geladen werden.
In einem weiteren alternativen oder zusätzlichen Beispiel kann die Auswertevorschrift auf Basis einer vorläufigen digitalen Objektdarstellung nach dem Ermitteln der Messdaten aus Markierun gen eines Benutzers in der vorläufigen digitalen Objektdarstellung abgeleitet werden. Der Be nutzer kann dann in der vorläufigen digitalen Objektdarstellung Bereiche markieren, in denen Analysen stattfinden sollen. Weiter kann der Benutzer die Analysen spezifizieren, die in den je weiligen von ihm markierten Bereichen stattfinden sollen.
Hierfür sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. So kann ein Benutzer Bereiche in 2D-Darstel- lungen, beispielsweise in Schnittbildern, oder in 3D-Darstellungen markieren, in welchen eine Analyse durchgeführt werden soll. In einer 2D-Darstellung können hierfür beispielsweise direkt Koordinaten gesetzt werden. Alternativ wird vorab eine schnelle Oberflächenbestimmung durch geführt, wodurch die Markierung durch den Benutzer vereinfacht wird. Im Falle von 3D-Darstel- lungen wird auf diese Weise beispielsweise ermöglicht, durch einen Mausklick einen Punkt bzw. eine Region auf der Oberfläche des Objektes zu markieren. Analog kann auch bei einem Maus klick in einer 2D-Darstellung der nächstgelegene Oberflächenpunkt bzw. -bereich automatisch identifiziert und ausgewählt werden. Auf Basis der markierten Punkte bzw. Bereiche wird da raufhin die gewünschte Analyse durchgeführt. Im Falle einer dimensioneilen Messung kann dies beispielsweise bedeuten, dass an die markierten Bereiche zunächst ein vorläufiges Regelgeo metrieelement eingepasst wird, welches wiederum einen erweiterten Auswertebereich definie ren kann. In nachfolgenden Schritten kann somit, optional iterativ, eine genaue Messung bzw. Feinanpassung der gewünschten Geometrie durchgeführt werden.
In einer weiteren Möglichkeit kann beispielsweise eine Selektion von gewünschten Geometrien oder Bereichen aus einem CAD-Model des Objekts erfolgen. Danach wird automatisch eine Zu ordnung zu den Messdaten hergestellt.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Benutzer eine Selektion von gewünschten Geometrien oder Bereichen in Messdaten von weiteren Sensoren und/oder einer hochqualitativen Referenzmes sung bzw. einer Mittelung aus mehreren Messungen durchführen, die auch als„Golden Part“ bezeichnet werden kann. Danach kann ebenfalls eine automatische Zuordnung zu den Messda ten erfolgen. Weiter kann die Auswertevorschrift einen erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich des Volumens definieren, der den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich umfasst. Dabei wird ein Umgebungsbereich, der an den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich anschließt mit dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich zu dem erweiterten vorbestimmten dreidi mensionalen Bereich kombiniert.
In einem weiteren Schritt 1 18 kann nach dem Ermitteln der Messdaten ein in einem Datenspei cher abzulegender Teilbereich der Messdaten definiert werden. Der abzulegende Teilbereich der Messdaten entspricht dabei mindestens dem erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich.
In einem weiteren Schritt 120 werden die Messdaten des abzulegenden Teilbereiches in einen Datenspeicher abgelegt bzw. gespeichert. Auf diese Weise kann eine Analyse des Teilbereichs zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt oder wiederholt werden, um eine vorher durchge führte Analyse zu prüfen. Durch das Speichern der Umgebungsdaten des vordefinierten dreidi mensionalen Bereichs in dem erweiterten vordefinierten dreidimensionalen Bereich wird Spei cherplatz gespart, da lediglich die für die Analysen benötigten Bereiche abgelegt werden. Optio nal können bei diesem Schritt zusätzlich Informationen über die Pose des Messobjekts im Koor dinatensystem abgelegt werden, um die Reproduzierbarkeit der Messdatenauswertung zu errei chen.
Da das Koordinatensystem, in dem die Messdaten ermittelt werden, keine vorbestimmte Aus richtung des Objektes umfasst, kann in einem Schritt 1 12 das Koordinatensystem der Messda ten, das dem Messkoordinatensystem entspricht, auf ein Objekt-Koordinatensystem ausgerich tet werden, in dem die vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche der Auswertevorschrift defi niert sind. Damit wird das Koordinatensystem der Messdaten auf ein zu der Auswertevorschrift passendes Koordinatensystem grob ausgerichtet. Dies entspricht einer Registrierung der Mess daten.
Mittels dem erweiterten Teilbereich der Messdaten können an den Rändern des vordefinierten dreidimensionalen Bereichs bei der Analyse Fehlauswertungen bzw. Messfehler, die durch das Fehlen der Umgebungsdaten entstehen können, vermieden werden. Auf diese Weise wird eine genauere Analyse des vordefinierten dreidimensionalen Bereichs ermöglicht. In einem weiteren Schritt 128 kann mindestens eine vorläufige Oberfläche in den Messdaten bestimmt werden. Dabei kann diese Oberflächenbestimmung auf die gesamten Messdaten an gewendet werden. D.h. die Messung aus Schritt 128 ist nicht auf einen vorbestimmten dreidi mensionalen Bereich am Objekt beschränkt, sondern kann sich auf das gesamte Objekt bezie hen.
Dann wird in einem zusätzlichen Schritt 130 geprüft, ob die mindestens eine vorläufige Oberflä che innerhalb des mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereiches angeordnet ist. Dabei kann für jede vorläufige Oberfläche geprüft werden, ob sie in irgendeinem der vorbe stimmten dreidimensionalen Bereiche der Auswertevorschrift angeordnet ist. Wenn dies der Fall sein sollte, d.h. wenn eine der vorläufigen Oberflächen in einem der dreidimensionalen Berei che angeordnet ist, wird diese vorläufige Oberfläche dem entsprechenden dreidimensionalen Bereich zugeordnet. D.h., dass in einem Schritt 132 die eine vorläufige Oberfläche als für den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich bestimmte Oberfläche der Objektdarstellung ausge wählt wird. Eine weitere Analyse des dreidimensionalen Bereichs, dem die vorläufige Oberflä che als bestimmte Oberfläche zugeordnet wurde, kann dadurch vermieden werden, wenn alle in diesem Bereich zu erwartenden Oberflächen durch die vorläufige Oberfläche abgedeckt wer den.
Für die Bestimmung der vorläufigen Oberflächen können sehr schnelle Oberflächenbestim mungsalgorithmen genutzt werden, die nicht spezifisch auf die Eigenschaften eines speziellen vorbestimmten dreidimensionalen Bereichs abgestimmt sind. In der Regel benötigen die spezifi schen Analysen in den vorbestimmten dreidimensionalen Bereichen länger, um Oberflächen zu ermitteln. Daher kann auf diese Weise mit den Schritten 128 und 130 Zeit gespart werden, falls eine spezifische Analyse nicht durchgeführt werden muss, da bereits durch das schnelle Ober flächenbestimmungsverfahren alle Oberflächen eines vorbestimmten dreidimensionalen Be reichs aufgefunden wurden.
In einem Schritt 106 kann ein Teilbereich der Messdaten definiert werden, wobei der Teilbereich der Messdaten dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht. Damit werden die Messdaten nach der Zuordnung zu bestimmten Bereichen des Objekts in die Teilbereiche aufgeteilt, die den vorbestimmten dreidimensionalen Bereichen entsprechen. Die Teilbereiche entsprechen dabei Teiloberflächen oder Teilvolumina des Objekts. Dabei kann mit Bezug auf die Figur 4b der Schritt 106 die Unter-Schritte 122 und 124 umfas sen. In dem Schritt 122 kann ein erweiterter Teilbereich der Messdaten definiert werden, der größer ist als der vorbestimmte dreidimensionale Bereich, der in der Auswertevorschrift definiert wird, und den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich umfasst. Dieser erweiterte Teilbereich muss nicht unbedingt dem erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entsprechen. Der erweiterte Teilbereich kann größer oder kleiner als der erweiterte vordefinierte dreidimensi onale Bereich sein. Der erweiterte Teilbereich kann eine lückenlose Oberfläche des Objekts um mehrere Unter-Teilbereiche herum aufweisen, die jeweils einen vorbestimmten dreidimensiona len Bereich umfassen. Dabei können in dem Schritt 124 aller Oberflächen der Objektdarstellung in dem erweiterten Teilbereich bestimmt werden.
Mit weiterem Bezug zur Figur 4a, wird im Schritt 108 mindestens eine Oberfläche der Objekt darstellung in dem Teilbereich bestimmt. Dabei kann eine von der Auswertevorschrift definierte Analyse zur Bestimmung der Oberflächen in dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich durchgeführt werden. Falls bereits eine vorläufige Oberfläche im Schritt 130 als die zu bestim mende Oberfläche in dem vorbestimmten dreidimensionalen Bereich definiert wurde, kann für diesen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich der Schritt 108 zugunsten des Schritts 132 wegfallen.
Mit Bezug auf Figur 4c, kann der Schritt 108 den Unterschritt 126 umfassen, mit dem ein Fehlerbereich für mindestens einen Punkt der mindestens einen Oberfläche bestimmt wird. Die Bestimmung des Fehlerbereichs für einen Punkt der mindestens einen Oberfläche ist aufwendig und benötigt erhebliche informationstechnische Ressourcen. Mit dem Schritt 126 wird ein Fehlerbereich lediglich für Oberflächen durchgeführt, die in den vorbestimmten dreidimensiona len Bereichen angeordnet sind. Es werden damit lediglich Fehler für die Bereiche bestimmt, die für die Analysen bzw. die Bestimmung der Oberflächen interessant sind. Weiter werden durch den Schritt 126 informationstechnische Ressourcen geschont und Zeit gespart.
Mit weiterem Bezug auf Figur 4a, kann in einem Schritt 114, nachdem mindestens eine Oberflä che der Objektdarstellung in dem Teilbereich bestimmt wurde und mit dem Schritt 112 ein grob ausgerichtetes Koordinatensystem bestimmt wurde, das grob ausgerichtete Koordinatensystem auf ein zu der Auswertevorschrift passendes Koordinatensystem innerhalb eines Auswerte-To- leranzbereiches basierend auf der mindestens einen Oberfläche ausgerichtet werden. Der Aus- werte-Toleranzbereich gibt dabei an, inwieweit das Objekt-Koordinatensystem von dem Mess- koordinatensystem abweichen darf, ohne dass die Analysen in den vorbestimmten dreidimensi onalen Bereichen fehlerhafter Ergebnisse liefern. Der Schritt 1 14 entspricht damit dem Feinaus richten des Koordinatensystems der Messdaten auf das Objekt-Koordinatensystem, das zu der Auswertevorschrift passt.
Der Schritt 114 kann dabei mindestens ein Mal wiederholt werden, um die Genauigkeit der Aus richtung des grob ausgerichteten Koordinatensystems auf das zu der Auswertevorschrift pas sende Koordinatensystem zu erhöhen. Dabei kann der Schritt 114 weiter so lange wiederholt werden, bis ein Messkoordinatensystem gefunden wurde, das innerhalb des Auswerte-Tole- ranzbereiches basierend auf der mindestens einen Oberfläche angeordnet ist. Die Wiederho lung des Schritts 1 14 kann Kombination einer Wiederholung der Schritte 106 und 108 erfolgen, um nach jeder Durchführung des Schritts 114 neue Teilbereiche zu identifizieren, die in einer vorherigen Ausrichtung des Koordinatensystems nicht in den Messdaten zugeordnet werden konnten, und darin weitere Oberflächen zu bestimmen.
In einem Schritt 110 können weitere Oberflächen außerhalb des Teilbereichs mit einer geringe ren Genauigkeit als innerhalb des Teilbereichs bestimmt werden. Auf diese Weise kann die ge samte Oberfläche des Objekts in der Objektdarstellung, d.h. in den Messdaten, bestimmt wer den. Die Oberflächen außerhalb der vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche werden dabei mit einer geringen Genauigkeit bestimmt und dienen lediglich zur visuellen Orientierung eines Benutzers, um die Oberflächen innerhalb der vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche kor rekt dem entsprechenden Bereichen am Objekt zuordnen zu können.
Für den Fall, das die Objektdarstellung auf Basis von Projektionsdaten vorliegt, können in ei nem Schritt 115 Volumendaten aus der Objektdarstellung rekonstruiert werden, die lediglich aus dem Teilbereich der Messdaten stammen. Auf diese Weise werden lediglich die für die Analyse interessanten vorbestimmten dreidimensionalen Bereiche der Objektdarstellung als Volumenda ten rekonstruiert. Dies spart Rechenzeit.
Falls eine vollständige Objektdarstellung aus den Messdaten rekonstruiert wurde und in einem Datenspeicher abgelegt wurde, können alternativ oder zusätzlich lediglich Volumendaten von dem in dem Datenspeicher abgelegten rekonstruierten Teilbereichs der Objektdarstellung gela den werden. Dies spart wiederum Rechenzeit und verringert den Bedarf an Arbeitsspeicher. Weiter kann anhand der durchzuführenden Messungen und Analysen abgeleitet werden, ob und wie eine Bestimmung von Oberflächen durchgeführt werden soll. Damit wird diese Informa tion nicht lediglich direkt im Auswerteplan gespeichert, sondern kann auch automatisch abgelei tet werden, ohne den Auswerteplan hinzuzuziehen.
Weiter wird bei der Bestimmung der Oberfläche nicht nach dem nächsten Oberflächenpunkt ge sucht, sondern am Analysepunkt nach dem Abstand zur nächsten Oberfläche gesucht. Dabei können durch die Bestimmung der Abstände die bestimmten Oberflächen mittels eines Distanz felds definiert werden, das für jeden Punkt einen Abstand zur nächsten Oberfläche angibt.
In einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform kann zunächst mit Hilfe von wenigen, ggf. manuell, in der Objektdarstellung gesetzten Antastpunkten ein erstes Geometrie element des Objekts angepasst. Davon ausgehend wird wiederum über das gesamte Element gleichmäßig verteilt eine große Anzahl von Antastpunkten gesetzt, die ebenfalls direkt auf den Grauwerten der Objektdarstellung antasten, um das Element genauer zu messen. Dies ist auch iterativ möglich. Dies ermöglicht eine schnelle und genaue Anpassung eines Geometrieele ments durch manuelle Bedienung, ohne dass ein Auswerteplan vorliegen muss.
Dabei können einige Antastpunkte manuell definiert werden. Daraus kann automatisiert derje nige Typ von Geometrieelementen gewählt werden, der vermutlich vom Benutzer gemeint ist. Dieses Geometrieelement kann danach vorläufig angepasst werden. Hiervon ausgehend wird wiederum wie oben beschrieben eine genauere Messung mit einer größeren Anzahl von auto matisch gesetzten Antastpunkten durchgeführt. Hierdurch muss der Benutzer nicht mehr vorab definieren, welcher Typ von Geometrieelementen angepasst werden soll.
Um sicherzugehen, dass bei einem automatischen Neuantasten der Punkte über das gesamte Geometrieelement auch nur Punkte verwendet werden, die tatsächlich zum Objekt gehören, werden die Bildinformationen an jedem Punkt analysiert. Ein ungewöhnliches Verhalten der Bil dinformationen sorgt dafür, dass der Punkt verworfen wird. Dazu könnte zum Beispiel die ma nuell gesetzten Referenzen genutzt werden. Dies kann das Bestimmen einer Oberfläche eines Kreissegments erleichtern, wenn die Messdaten auf der gegenüberliegenden Seite des Kreis segments Grauwertschwankungen aufgrund anderer Geometrien aufweisen.
Weiterhin kann die Anzahl der Antastpunkte reduziert werden. Somit kann die Rechenzeit wei ter minimiert werden, indem die Korrelationslänge der Messdaten, die z. B. aus einer Punktspreizfunktion gewonnen wird, berücksichtigt wird. Hierdurch wird vermieden, dass unnö tig viele Punkte angetastet werden, welche keinen zusätzlichen Informationsgehalt bereitstellen.
Zudem kann Vorwissen darüber genutzt werden, welche Punkte der Messdaten aufgrund einer geringen Datenqualität nicht angetastet werden sollten. Dies spart weitere Rechenzeit und er möglicht genauere Messergebnisse.
Das Vorwissen kann z. B. aus einer Analyse der Volumendaten, z. B. in Form von Signal zu Rausch Daten oder einer Punktspreizfunktion, gewonnen werden. Weiter kann das Vorwissen aus einer mittels einer großen Anzahl von ggf. gleichartigen Messungen abgeleiteten Statistik, beispielsweise bei einer In- oder Atline Anwendung, gewonnen werden. In einem weiteren Bei spiel kann das Vorwissen aus einer Simulation des Messvorgangs, welche die zu erwartenden Fehlereinflüsse nachbildet oder aus oberflächenbasierten Kennwerten, welche bei einer vorheri gen Oberflächenbestimmung, z. B. bei der Grobausrichtung auf einem niedrig aufgelösten Da tensatz, berechnet wurden und aus diesem Grund bereitstehen, ermittelt werden.
Weiter können lokal adaptive Algorithmen zur Oberflächenbestimmung für fehlerbehaftete Volu mendaten tendenziell genauere Ergebnisse liefern. Für hochqualitative Volumendaten ohne Ar tefakte kann es sinnvoller sein, einen globalen Schwellenwert zu verwenden, da diese Oberflä chenbestimmung schneller erfolgen kann und in diesen Fällen teilweise auch genauere Ergeb nisse liefern können. In einem Beispiel kann lediglich in Bereichen, in denen, z. B. aufgrund ei ner vorherigen Simulation, Fehler zu erwarten sind oder mittels einer geeigneten Mustererken nung detektiert wurden, eine lokal adaptive Oberflächenbestimmung durchgeführt werden, und in den restlichen Bereichen ein konstanter bzw. globaler Schwellenwert verwendet werden.
Weiter kann es, beispielsweise in der dimensioneilen Messtechnik, nicht immer notwendig sein, dass Regelgeometrieelemente an die gewählten Oberflächenpunkte angepasst werden. So kann in einem Beispiel ein Abstand zwischen zwei gewählten Punkten bestimmt werden, um die Dicke eines Geometrieelements des Objekts zu bestimmen.
Das oben beschriebene Verfahren kann weiter als eine Reihe von Instruktionen auf einem Computerprogrammprodukt implementiert sein. Diese Instruktionen können durch einen Com puter ausgeführt werden. Wenn Instruktionen auf dem Computer ausgeführt werden, veranlas sen die Instruktionen den Computer dazu, das Verfahren nach der oben angeführten Beschrei bung 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 Merk- male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver fahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin dungswesentlich sein.
Bezu gszei chen l iste
Volumen
vorbestimmte dreidimensionale Bereiche
Objekt
Auswertevorschrift
Ecke
Teilelement
Öffnung
Röntgenquelle
Detektor
Drehteller
Messdaten
Teilbereich
Teilbereich
Teilbereich

Claims

Patentans prüche
1. Computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Messdaten aus einer Messung eines Volumens, das ein Objekt aufweist, wobei durch die Messdaten eine digitale Darstellung des Objekts erzeugt wird, wobei die Objektdarstellung eine Viel zahl von Bildinformationen des Objekts aufweist, wobei das Verfahren (100) die folgen den Schritte aufweist:
• Bereitstellen (102) einer Auswertevorschrift für mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich des Volumens, der das Objekt umfasst,
• Ermitteln (104) der Messdaten,
• Definieren (106) eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, und
• Bestimmen (108) mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teil bereich.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter den nachfolgenden Schritt aufweist:
• Bestimmen (110) von Oberflächen außerhalb des Teilbereiches mit einer gerin geren Genauigkeit als innerhalb des Teilbereichs.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildinformationen Volumendaten des Objekts umfassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus wertevorschrift mindestens ein Oberflächenbestimmungsverfahren für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich definiert, wobei das Oberflächenbestim mungsverfahren in dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich ein lokales Extremum in den Messdaten bestimmt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus wertevorschrift für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich In formationen über Mehrfachkanten oder Ecken in dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus wertevorschrift für den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich aus Informationen über die Art einer Materialgrenzfläche des Objekts in dem mindestens ei nen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich abgeleitet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah ren vor dem Definieren (106) eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, den nachfolgenden Schritt aufweist:
• Grobausrichten (112) des Koordinatensystems der Messdaten auf ein zu der Auswertevorschrift passendes Koordinatensystem.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Be stimmen (108) mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich, die nachfolgenden Schritte aufweist:
• Ausrichten (114) des grob ausgerichteten Koordinatensystems auf ein zu der Auswertevorschrift passendes Koordinatensystem innerhalb eines Auswerte-To- leranzbereiches basierend auf der mindestens einen Oberfläche,
• wobei der Schritt, Ausrichten (114) des grob ausgerichteten Koordinatensystems auf ein zu der Auswertevorschrift passendes Koordinatensystem innerhalb des Auswerte-Toleranzbereiches basierend auf der mindestens einen Oberfläche, mindestens ein Mal durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus wertevorschrift von Markierungen eines Benutzers in einer vorläufigen digitalen Objekt darstellung nach dem ermitteln der Messdaten abgeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
• Rekonstruieren (114) von Volumendaten aus der Objektdarstellung lediglich im Teilbereich der Messdaten, und/oder
• Laden (116) von Volumendaten lediglich eines rekonstruierten Teilbereichs der Objektdarstellung in einen Datenspeicher nachdem eine Objektdarstellung min destens teilweise aus den Messdaten rekonstruiert wurde, wobei die die Bildin formationen Projektionsdaten des Objekts umfassen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus wertevorschrift einen erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich des Volu mens aufweist, der den vorbestimmten dreidimensionalen Bereich umfasst, wobei das Verfahren nach dem Ermitteln (104) der Messdaten den nachfolgenden Schritt aufweist:
• Definieren (118) eines abzulegenden Teilbereichs der Messdaten, der dem min destens einen erweiterten vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht,
• Ablegen (120) der Messdaten des abzulegenden Teilbereiches in einen Daten speicher.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ver fahren vor dem Definieren (106) eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindes tens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, die nachfolgenden Schritte aufweist:
• Definieren (122) eines erweiterten Teilbereichs der Messdaten, der mindestens einem in der Auswertevorschrift vorbestimmten erweiterten dreidimensionalen Bereich entspricht, wobei der mindestens eine vorbestimmte erweiterte dreidi mensionalen Bereich den mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich umfasst und größer ist als der mindestens eine vorbestimmte dreidimen sionale Bereich, und
• Bestimmen (124) aller Oberflächen der Objektdarstellung in dem erweiterten Teil bereich.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Be stimmen (108) mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich den nachfolgenden Schritt aufweist:
• Bestimmen (126) eines Fehlerbereichs für mindestens einen Punkt der mindes tens einen Oberfläche.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver fahren vor dem Schritt Definieren (106) eines Teilbereiches der Messdaten, der dem mindestens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereich entspricht, die nachfolgen den Schritte aufweist:
• Bestimmen (128) mindestens einer vorläufigen Oberfläche in den Messdaten, • Ersetzen (130) des Schritts: Bestimmen (108) mindestens einer Oberfläche der Objektdarstellung in dem Teilbereich durch den Schritt: Auswählen (132) der mindestens einen vorläufigen Oberfläche als bestimmte Oberfläche der Objekt darstellung, wenn die mindestens eine vorläufige Oberfläche innerhalb des min- destens einen vorbestimmten dreidimensionalen Bereiches angeordnet ist und wenn eine Anzahl der vorläufigen Oberflächen einer Anzahl von in dem Teilbe reich auf Basis der Auswertevorschrift erwarteten Oberflächen entspricht.
15. Computerprogrammprodukt mit auf einem Computer ausführbaren Instruktionen, welche auf einem Computer ausgeführt, den Computer dazu veranlassen, das Verfahren nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
PCT/EP2020/050690 2019-02-12 2020-01-13 Computerimplementiertes verfahren zur bestimmung von oberflächen in messdaten WO2020164827A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080012574.4A CN113396441A (zh) 2019-02-12 2020-01-13 用于在测量数据中确定表面的计算机实现方法
US17/430,679 US20220148211A1 (en) 2019-02-12 2020-01-13 Computer-implemented method for determining surfaces in measurement data
EP20700591.9A EP3924934A1 (de) 2019-02-12 2020-01-13 Computerimplementiertes verfahren zur bestimmung von oberflächen in messdaten
JP2021545839A JP2022520754A (ja) 2019-02-12 2020-01-13 測定データにおいて表面を決定するためのコンピュータ実装方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019103429.9 2019-02-12
DE102019103429.9A DE102019103429A1 (de) 2019-02-12 2019-02-12 Computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Messdaten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020164827A1 true WO2020164827A1 (de) 2020-08-20

Family

ID=69159794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/050690 WO2020164827A1 (de) 2019-02-12 2020-01-13 Computerimplementiertes verfahren zur bestimmung von oberflächen in messdaten

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220148211A1 (de)
EP (1) EP3924934A1 (de)
JP (1) JP2022520754A (de)
CN (1) CN113396441A (de)
DE (1) DE102019103429A1 (de)
WO (1) WO2020164827A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024003120A1 (de) * 2022-06-30 2024-01-04 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren zum betreiben eines koordinatenmessgeräts und vorrichtung zur ausführung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032687A1 (de) 2005-07-06 2007-01-11 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004026357B4 (de) * 2004-05-26 2022-11-17 Werth Messtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Objektes
DE102007016370A1 (de) * 2007-04-03 2008-10-09 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und eine Messanordnung zum Erzeugen von dreidimensionalen Bildern von Messobjekten mittels invasiver Strahlung
DE102008018445A1 (de) * 2008-04-07 2009-10-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum tomographischen Vermessen von mechanischen Werkstücken
DE102008031942A1 (de) * 2008-07-07 2010-01-14 Steinbichler Optotechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur 3D-Digitalisierung eines Objekts
DE102009056467A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Voxeldaten
JP2012154889A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Seiko Epson Corp 位置合わせ装置、欠陥検出装置、および位置合わせ方法
DE102012203117B4 (de) * 2012-02-29 2016-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und System zur Ermittlung eines Begrenzungsflächennetzes
DE102012102709A1 (de) * 2012-03-29 2013-11-21 Werth Messtechnik Gmbh Computertomografie-Verfahren zur Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt
DE102013104490A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Geometrie von Strukturen mittels Computertomografie
DE102013209770B4 (de) * 2013-05-27 2015-02-05 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Bestimmung von einstellbaren Parametern mehrerer Koordinatenmessgeräte sowie Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung mindestens eines virtuellen Abbilds eines Messobjekts
DE102013218806A1 (de) * 2013-09-19 2015-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Auswertung einer Untersuchung
DE102013018364B4 (de) * 2013-11-02 2015-09-03 Audi Ag Verfahren zur Detektion und/oder Messung von Oberflächenfehlern eines Bauteils
DE102014200679A1 (de) * 2014-01-16 2015-07-16 Smiths Heimann Gmbh Verfahren und Röntgenprüfanlage, insbesondere zur zerstörungsfreien Inspektion von Objekten
DE102015201271A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen - Nürnberg Verfahren und System zur Bestimmung der lokalen Qualität von aus Volumendaten extrahierten Oberflächendaten
DE102014115851A1 (de) * 2014-10-30 2016-05-04 Physikalisch - Technische Bundesanstalt Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung, Darstellung und Weiterverarbeitung von lokalen Gütemaßen aus einem Volumenbilddatensatz
DE102015111621A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Werth Messtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur computertomografischen Messung eines Werkstücks
JP2018063635A (ja) * 2016-10-14 2018-04-19 キヤノン株式会社 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム
GB2558605B8 (en) * 2017-01-09 2022-02-23 Caresoft Global Holdings Ltd Methodology to extract 3D CAD from CT Scan Output
DE102017103951A1 (de) * 2017-02-24 2018-08-30 Volume Graphics Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Mehrfachkantenerkennung
CN109100369B (zh) * 2018-08-20 2021-07-23 首都师范大学 一种圆柱形组合工件的缺陷检测定位表征方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032687A1 (de) 2005-07-06 2007-01-11 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Auswerten eines Koordinaten-Datensatzes eines Messobjekts

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAITHAM SHAMMAA M ET AL: "Registration of CAD mesh models with CT volumetric model of assembly of machine parts", THE VISUAL COMPUTER ; INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTER GRAPHICS, SPRINGER, BERLIN, DE, vol. 23, no. 12, 8 August 2007 (2007-08-08), pages 965 - 974, XP019562390, ISSN: 1432-2315, DOI: 10.1007/S00371-007-0171-2 *
NICOLA SENIN ET AL: "Characterisation of the topography of metal additive surface features with different measurement technologies", MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY, IOP, BRISTOL, GB, vol. 28, no. 9, 16 August 2017 (2017-08-16), XP020319096, ISSN: 0957-0233, [retrieved on 20170816], DOI: 10.1088/1361-6501/AA7CE2 *
TORRALBA MARTA ET AL: "Comparison of surface extraction techniques performance in computed tomography for 3D complex micro-geometry dimensional measurements", THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, SPRINGER, LONDON, vol. 97, no. 1, 2 April 2018 (2018-04-02), pages 441 - 453, XP036528245, ISSN: 0268-3768, [retrieved on 20180402], DOI: 10.1007/S00170-018-1950-9 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220148211A1 (en) 2022-05-12
CN113396441A (zh) 2021-09-14
JP2022520754A (ja) 2022-04-01
EP3924934A1 (de) 2021-12-22
DE102019103429A1 (de) 2020-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015201271A1 (de) Verfahren und System zur Bestimmung der lokalen Qualität von aus Volumendaten extrahierten Oberflächendaten
EP2753897B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erkennen von abweichungen einer oberfläche eines objekts
EP1882232B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von materialgrenzen eines prüfobjekts
WO2007003441A1 (de) Verfahren und anordnung zum auswerten eines koordinaten-datensatzes eines messobjekts
WO2018206225A1 (de) Computerimplementiertes verfahren zur vermessung eines objekts aus einer digitalen darstellung des objekts
EP3992620B1 (de) Computerimplementiertes verfahren zur ermittlung mindestens eines für eine auswertung von messdaten benötigten geometrischen parameters
EP3756158B1 (de) Verfahren zur bestimmung von fehlern von aus digitalen objektdarstellungen abgeleiteten parametern
EP3924934A1 (de) Computerimplementiertes verfahren zur bestimmung von oberflächen in messdaten
DE102014103137A1 (de) Verfahren zur Bestimmung und Korrektur von Oberflächendaten zur dimensionellen Messung mit einer Computertomografiesensorik
DE102009056467A1 (de) Verfahren zur Bestimmung von Oberflächen in Voxeldaten
WO2012152879A1 (de) Registriervorrichtung, verfahren und vorrichtung zum registrieren einer oberfläche eines objektes
EP3174010A2 (de) Verfahren zur erstellung einer 3d-repräsentation und korrespondierende bildaufnahmevorrichtung
DE102019131437A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts
DE102019131434A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts
WO2019057549A1 (de) Verfahren zur erkennung einer geometrie eines teilbereichs eines objekts
DE102019131452A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts
WO2020057849A1 (de) Computerimplementiertes verfahren zur komprimierung von messdaten aus einer messung eines messvolumens
DE102019107952B4 (de) Computer-implementiertes Verfahren zur Analyse von Messdaten eines Objekts
DE102019131440B3 (de) Computerimplementiertes Verfahren zur Segmentierung von Messdaten aus einer Messung eines Objekts
EP3794310B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines prüfplans, verfahren und vorrichtung zur prüfung eines messobjekts und computerprogrammprodukt
WO2018153511A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erkennung von ecken
EP1421559A2 (de) Vorrichtung und verfahren zum auswerten einer beschaffenheit eines objekts
DE102022122813A1 (de) Posenbestimmungsvorrichtung und Posenbestimmungsverfahren zur modell-basierten Bestimmung der Pose eines vorbekannten Objekts
EP4256307A1 (de) Computerimplementiertes verfahren, computerprogramm, datenverarbeitungssystem und vorrichtung zur bestimmung des reflektanzverhaltens einer oberfläche eines objektes sowie speichermedium mit darauf gespeicherten instruktionen zur bestimmung des reflektanzverhaltens einer oberfläche eines objektes
DE102021104886A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln einer räumlichen Verteilung von Elementgrößenwerten für geometrische Grundelemente einer Netzdarstellung aus einer digitalen Darstellung eines Objekts für eine Simulation des Objekts

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20700591

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021545839

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020700591

Country of ref document: EP

Effective date: 20210913