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05.04.2016

CT-Analyse-Software von Volume Graphics

Mit weniger Daten schneller messen

Die zerstörungsfrei arbeitende Computertomografie (CT) liefert umfassende Bauteilinformationen ohne jeden Präparationsaufwand. Sie fungiert bei Bedarf auch als wichtige Schnittstelle in einem digitalen Workflow, wie ihn die Industrie 4.0 propagiert. Eine Analysesoftware stellt sämtliche Datenformate dar und analysiert diese zeitnah.

Eine Unload-Funktion im Mess­technik-Modul der CT-Analyse-Software bzw. der Mess­techniklösung lässt die internen Grau­wertinformationen eines Bauteils au­ßen vor (© Volume Graphics)

der Import von CAD-Daten in eine CT-Analyse-Software gehört mittlerweile zu den Standards in der Qualitätssicherung. In Sekundenschnelle sind Soll-Ist-Vergleiche mit den Voxeldaten aus der CT-Anlage und mit dem Ist-Zustand des realen Bauteils möglich. Bei Spritzguss- oder Leichtmetallbauteilen ist das eine gängige Vorgehensweise.

Die aktuellen Software-Versionen der Volume Graphics GmbH aus Heidelberg, vor allem das modulare VGStudio Max 3.0 und die spezialisierte Messtechniklösung VGMetrology, bieten darüber hinaus noch weitere Funktionen, die einen digitalen Workflow unterstützen (Bilder 1 und 2). Darunter auch die Möglichkeit, PMI-Daten (Product Manufacturing Information Data) einzulesen. In den PMI-Daten können wichtige Funktionsmaße vermerkt sein, die unbedingt einzuhalten sind. Sie werden in der Regel bereits von den Konstrukteuren in den CAD-Dateien hinterlegt. Die Analyse-Software erstellt aus diesen Informationen vollautomatisch Messpläne, die sich per Batch-Funktion auf beliebig viele Bauteile anwenden lassen.

Die CT-Analyse-Software arbeitet außer auf Basis
von Voxeldaten aus der CT-Anlage auch mit CAD- und STL-­Modellen sowie
mit Punktewolken.
(© Volume Graphics)

3D-Datenwelt vereint

Daneben arbeiten beide Softwarelösungen außer mit Voxel- und CAD-Modellen auch mit nativen STL-Daten und Punktewolken. Somit vereinen beide Applikationen die gesamte 3D-Datenwelt (Voxel, CAD, STL, Punktewolken) auf einer Benutzeroberfläche – ein Novum. Es sind Ist-Ist- oder Soll-Ist-Vergleiche zwischen identischen oder verschiedenen Datenformaten durchführbar. Ferner sind die Formate, wo es Sinn macht, ineinander konvertierbar. Damit steht auch der Übergabe der 3D-Modelle an weitere Applikationen, die mit ihrem je eigenen Datentyp arbeiten (z. B. 3D-Druck oder Simulationen), nichts mehr im Wege. Die Verlässlichkeit eines solchen digitalen Workflows hängt nicht zuletzt von der Messgenauigkeit der CT ab. Doch daran braucht heute niemand mehr zu zweifeln. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig und Berlin, überprüfte unlängst die Algorithmen des aktuellen Metrologie-Kernels, den Volume Graphics verwendet. Die Experten bedienten sich dabei der "Methode der Minimierung der größten Abweichungen" (Tschebyscheff) und der "Methode der kleinsten Abweichungsquadratsumme" (Gauß). Beide Softwarelösungen rechnen absolut genau. "Die Ergebnisse liegen unter den zulässigen Fehlergrenzen der PTB von 0,1 Mikrometern bzw. 0,1 Winkelsekunden", erklärt Christof Reinhart, Geschäftsführer des Heidelberger Softwareherstellers.

Viele Messtechnik-Anwender bewegt noch ein anderer Aspekt: die großen Datenmengen. Je nach Detektor- und Bauteilgröße liegt die Größe der Voxeldateien aus der CT-Anlage im ein- oder zweistelligen Gigabyte-Bereich. Die neue Detektorgeneration mit 4096 x 4096 Pixeln erzeugt gar noch größere Dateien. CT-Daten erfordern daher PCs mit großen Arbeitsspeichern. Innerhalb kürzester Zeit entstehen gigantische Archive. Des Weiteren nimmt der Datenaustausch viel Zeit in Anspruch.

Oberflächen reichen aus

Doch für Abhilfe ist bereits gesorgt. Der Grundgedanke: Für Messungen sind – im Gegensatz zu Materialanalysen – nicht die vollständigen Voxelmodelle mit allen Grauwerten im Innern eines Objekts erforderlich. Messungen finden immer zwischen Ecken, Kanten und Flächen statt. Es genügen daher die Oberflächen des Bauteils. Der Softwarehersteller stattet deshalb seine aktuellen Versionen mit einer Unload-Funktion aus, um die Grauwerte im Innern des Bauteils vom eigentlichen Messprojekt zu trennen. Der Nutzer am Bildschirm hat nur noch Oberflächen vor sich.

Wichtig für die Qualität: Auch nach dem Umschalten in den Flächenmodus zeigt der Bildschirm native Voxeldaten bzw. das Ergebnis der subvoxelgenauen Oberflächenfindung. Von der Präzision geht nichts verloren. Dafür schrumpft ein Projekt schnell um den Faktor 10 bis 40, je nach Objekt, beispielsweise ein komplettes Carbon-Rennrad, gescannt mit 0,26 mm Voxelgröße, von 96 GB auf 2,5 GB. Da in der Praxis fast immer nur bestimmte Regionen eines Bauteils für Auswertungen oder die Diskussion benötigt werden (Regions of Interest, ROI), reduziert sich dieser Wert häufig auf wenige Megabyte. Die Software bietet auch die Möglichkeit, die Ergebnisse der ausgewerteten CT-Scans für Rückkopplungen innerhalb eines "Produktionsprozesses 4.0" zu nutzen. Das gilt für alle Analysen, also auch für Wandstärkenanalysen, Porositäts-/Einschlussanalysen oder Faserverbundwerkstoffanalysen. Richard Läpple, Tübingen

Control: Halle 3, Stand 3232

Volume Graphics GmbH
www.volumegraphics.com

Unternehmensinformation

Volume Graphics GmbH

Speyerer Str 4-6
DE 69115 Heidelberg
Tel.: 06221 7392060
Fax: 06221 7392088

Internet:www.volumegraphics.com
E-Mail: sales <AT> volumegraphics.com


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