Bildqualitätsparameter zur Anwenderunterstützung in der industriellen Computertomographie

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465978608

Das vorliegende Vorhaben behandelt die industrielle Röntgen-Computertomographie (CT). Dieses zerstörungsfreie Messverfahren ist hinsichtlich der Messaufgaben besonders vielfältig einsetzbar. Dies liegt daran, dass sowohl Informationen über die Bauteiloberfläche als auch über die Verteilung der Dichte im Bauteilinneren gewonnen werden. Dass die Informationen frei im dreidimensionalen Raum zur Verfügung stehen, wirkt sich besonders im Vergleich zu konventionellen Messtechniken, wie der taktilen Koordinatenmesstechnik, positiv aus. Im industriellen Einsatz ist in den vergangenen Jahren eine deutliche Interessenszunahme an der CT-Technologie festzustellen. Dies wird durch die große Zahl an Anwendungsfällen unterstrichen, die sich in der Literatur finden. In der Literatur wird ebenfalls gefordert, dass die Komplexität der Anwendung der CT gesenkt werden muss. Dazu werden Anwenderunterstützungssysteme entwickelt, die einen Anwender bei der Wahl der optimalen Einstellungen unterstützen. In diesem Vorhaben sollen Anwenderunterstützungssysteme weiterentwickelt werden. Dazu wird eine Methode zur Bewertung von Einstellungen erforscht. Die Methode nimmt die Einstellungsbewertung mit der Bildqualität der entstehenden Rekonstruktionen vor. Diese Methode zur Einstellungsbewertung kann in Anwenderunterstützungssystemen eingesetzt werden, um die empfohlenen Einstellungen auch zu bewerten. Basierend auf dieser Bewertung der Einstellungsempfehlung mittels der zu erforschenden Methode kann ein Anwenderunterstützungssystem lernen. Hierzu werden Bauteilinformationen, die getätigten Einstellungsempfehlungen und die zugehörigen Bewertungen als Fälle gespeichert. Bei zukünftigen Einstellungsempfehlungen werden anschließend lediglich Fälle mit guter Bewertung zur Empfehlung neuer Einstellungen verwendet. Zur Ermittlung des Modells zur Einstellungsbewertung werden Probekörper entwickelt und in verschiedenen Größen und Materialien gefertigt. Die Probekörper kombinieren die Vorteile von konventionellen Probekörpern mit den Durchstrahlungseigenschaften industrieller Bauteile. Mit diesen werden Experimente mit variierten Einstellungen durchgeführt. Die Variation der Einstellungen folgt einer Methode, welche die vollständige Abdeckung des Messbereichs eines CT-Gerätes sicherstellt. Basierend auf den Experimenten wird ein bildqualitätsbasierte Modell zur Einstellungsbewertung abgeleitet. Es werden Regressionsverfahren und datengetriebene Methoden eingesetzt, um einen Zusammenhang zwischen Bildqualität und der Güte der verwendeten Einstellungen zu ermitteln. Die Güte der Einstellungen wird durch die Messunsicherheit und die metrologische Strukturauflösung bemessen. Das Einstellungsbewertungsmodell wird zuletzt in einem Anwenderunterstützungssystem eingesetzt, das auf der Case-Based-Reasoning-Methodik basiert. Durch eine etwaige Verbesserung der Ergebnisse bei mehrfacher Messung der gleichen Bauteile mit dem Anwenderunterstützungssystem wird die Lernfähigkeit getestet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen