Simulationsgestützte Abschätzung der Genauigkeit von Messungen mit Röntgen-Computertomographie

Simulation-based estimation of the accuracy of measurements using X-ray computed tomography

  • Seit vergleichsweise kurzer Zeit wird die Röntgen-Computertomographie in der Koordinatenmesstechnik eingesetzt. Sie ermöglicht die vollständige Erfassung des gesamten Messobjekts in einem Volumendatensatz mit sehr hoher Punktedichte und guter Genauigkeit. Neben der Messung von Merkmalen auf der Oberfläche des Bauteils sind auch Auswertungen an konventionell nicht zugänglichen Stellen und im Innern des Bauteils möglich. Zur Beurteilung der Qualität und der Sicherung der Rückführung der Messergebnisse ist die Angabe der aufgabenspezifischen Messunsicherheit für jedes Merkmal notwendig. Aufgrund der Komplexität des Messprozesses kann dies für die Computertomographie nur anhand von WiederholmessSeit vergleichsweise kurzer Zeit wird die Röntgen-Computertomographie in der Koordinatenmesstechnik eingesetzt. Sie ermöglicht die vollständige Erfassung des gesamten Messobjekts in einem Volumendatensatz mit sehr hoher Punktedichte und guter Genauigkeit. Neben der Messung von Merkmalen auf der Oberfläche des Bauteils sind auch Auswertungen an konventionell nicht zugänglichen Stellen und im Innern des Bauteils möglich. Zur Beurteilung der Qualität und der Sicherung der Rückführung der Messergebnisse ist die Angabe der aufgabenspezifischen Messunsicherheit für jedes Merkmal notwendig. Aufgrund der Komplexität des Messprozesses kann dies für die Computertomographie nur anhand von Wiederholmessungen oder Simulationen erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Messprozesssimulation erstellt, sodass es möglich ist, das Rauschen der Messpunkte bei Wiederholmessungen nachzustellen. Durch Auswertung der simulierten Datensätze lässt sich die aufgabenspezifische Messunsicherheit für jedes Merkmal bestimmen. Der dafür notwendige Zeitaufwand ist wesentlich geringer als bei analytischen Durchstrahlungssimulationen oder beim experimentellen Vorgehen. Die Validierung zeigt, dass sich mit den verschiedenen Verfahren metrologisch verträgliche Ergebnisse erzielen lassen.show moreshow less
  • For few years X-ray computed tomography is used in coordinate metrology. It offers the possibility to acquire the measurement object holistically with very high point density and good accuracy. In addition to the measurement of features on the surface, even evaluations of conventionally not accessible features and measurements inside the workpiece are possible. For the assessment of the quality and for securing the traceability of the measurements, the statement of the task-specific measurement uncertainty for each feature is necessary. Due to the complexity of the measurement process only the experimental determination or the simulation-based estimation of the measurement uncertainty are poFor few years X-ray computed tomography is used in coordinate metrology. It offers the possibility to acquire the measurement object holistically with very high point density and good accuracy. In addition to the measurement of features on the surface, even evaluations of conventionally not accessible features and measurements inside the workpiece are possible. For the assessment of the quality and for securing the traceability of the measurements, the statement of the task-specific measurement uncertainty for each feature is necessary. Due to the complexity of the measurement process only the experimental determination or the simulation-based estimation of the measurement uncertainty are possible. Within this thesis a simulation of the measurement process has been created. It makes it possible to simulate single point noise within repeated measurements. The analysis of these data sets serves as a basis for the calculation of the task-specific measurement uncertainty for each feature. Expenditure is much less than needed for the experimental method. Validations show the metrological compatibility of the results gained by different procedures.show moreshow less

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Metadaten
Author:Philipp Krämer
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-32385
Advisor:Albert Weckenmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/04/23
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2012/03/16
Release Date:2012/04/23
Tag:computed tomography; manufacturing metrology; measurement uncertainty
SWD-Keyword:Erlangen / Universität Erlangen; Fertigungsmesstechnik; Koordinatenmesstechnik; Messtechnik; Messwesen; Metrologie
Institutes:Technische Fakultät / Technische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten

$Rev: 13581 $