@phdthesis{Bernecker2020,
  author    = {Bernecker, Kerstin},
  title     = {3D-Vermessung von Polymerst{\"a}bchen},
  edition   = {Neubearbeitung},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kola-21352},
  institution = {Institut f{\"u}r Computervisualistik},
  school    = {Universit{\"a}t Koblenz, Universit{\"a}tsbibliothek},
  pages     = {243},
  year      = {2020},
  abstract  = {Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist die Absicherung der Qualit{\"a}t eines pharmazeutischen Produktionsprozesses durch die {\"U}berpr{\"u}fung des Volumens mikroskopischer Polymerst{\"a}bchen mit einem hochgenauen 3D Messverfahren. Die Polymerst{\"a}bchen werden f{\"u}r pharmazeutische Anwendungen hergestellt. Aus Gr{\"u}nden der Qualit{\"a}tssicherung muss das Istgewicht {\"u}berpr{\"u}ft werden. Derzeit werden die Polymerst{\"a}bchen stichprobenartig mit einer hochpr{\"a}zisen Waage gewogen. F{\"u}r die n{\"a}chste Generation von Polymeren wird angenommen, dass die Produktabmessungen weiter reduziert werden sollen und die Produktionstoleranzen auf 2,5\% gesenkt werden. Die daraus resultierenden Genauigkeitsanforderungen {\"u}bersteigen jedoch die M{\"o}glichkeiten der Wiegetechnik. Bei homogenen Materialien ist die Masse proportional zum Volumen. Aus diesem Grund kommt dessen Bestimmung als Alternative in Frage. Dies verschafft Zugang zu optischen Messverfahren und deren Flexibilit{\"a}t und Genauigkeitpotenzial. F{\"u}r den Entwurf eines auf die Fragestellung angepassten Messkonzeptes sind weiterhin von Bedeutung, dass das Objekt kontaktlos, mit einer Taktzeit von maximal f{\"u}nf Sekunden vermessen und das Volumen approximiert wird. Die Querschnitte der Polymerst{\"a}bchen sind etwa kreisf{\"o}rmig. Aufgrund der Herstellung der Fragmente kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Anlagefl{\"a}chen orthogonal zur Symmetrieachse des Objektes sind. Daher muss analysiert werden, wie sich kleine Abweichungen von kreisf{\"o}rmigen Querschnitten sowie die nicht idealen Anlagefl{\"a}chen auswirken. Die maximale Standardabweichung f{\"u}r das Volumen, die nicht {\"u}berschritten werden sollte, betr{\"a}gt 2,5\%. Dies entspricht einer maximalen Abweichung der Querschnittsfl{\"a}che um 1106 µm² (Fehlerfortpfanzung). Als Bewertungskriterium wird der Korrelationskoeffzient zwischen den gemessenen Volumina und den Massen bestimmt. Ein ideales Ergebnis w{\"a}re 100\%. Die Messung zielt auf einen Koeffzienten von 98\% ab. Um dies zu erreichen, ist ein pr{\"a}zises Messverfahren f{\"u}r Volumen erforderlich. Basierend auf dem aktuellen Stand der Technik k{\"o}nnen die vorhandenen optischen Messverfahren nicht verwendet werden. Das Polymerst{\"a}bchen wird von einer Kamera im Durchlicht beobachtet. Daher sind der Durchmesser und die L{\"a}nge sichtbar. Das Objekt wird mittels einer mechanischen Vorrichtung um die L{\"a}ngsachse gedreht. So k{\"o}nnen Bilder von allen Seiten aufgenommen werden. Der Durchmesser und die L{\"a}nge werden mit der Bildverarbeitung berechnet. Das neue Konzept vereint die Vorteile der Verfahren: Es ist unempfindlich gegen Farb-/Helligkeits{\"a}nderungen und die Bilder k{\"o}nnen in beliebiger Anzahl aufgenommen werden. Außerdem sind die Erfassung und Auswertung wesentlich schneller. Es wird ein Entwurf und die Umsetzung einer L{\"o}sung zur hochpr{\"a}zisen Volumenmessung von Polymerst{\"a}bchen mit optischer Messtechnik und Bildverarbeitung ausgearbeitet. Diese spezielle Prozessl{\"o}sung in der Prozesslinie (inline) sollte eine 100\%ige Qualit{\"a}tskontrolle w{\"a}hrend der Produktion garantieren. Die Zykluszeiten des Systems sollte f{\"u}nf Sekunden pro Polymerst{\"a}bchen nicht {\"u}berschreiten. Die Rahmenbedienungen f{\"u}r den Prozess sind durch die Materialeigenschaften des Objekts, die geringe Objektgr{\"o}ße (Breite = 199 µm, L{\"a}nge = 935 µm bis 1683 µm) und die undeffinierte Querschnittsform (durch den Trocknungsprozess) vorgegeben. Dar{\"u}ber hinaus sollten die Kosten f{\"u}r den Prozess nicht zu hoch sein. Der Messaufbau sollte klein sein und ohne Sicherheitsvorkehrungen oder Abschirmungen arbeiten. Das entstandene System nimmt die Objekte in verschiedenen Winkelschritten auf, wertet mit Hilfe der Bildverarbeitung die Aufnahmen aus und approximiert das Volumen. Der Korrelationskoffizient zwischen Volumen und Gewicht betr{\"a}gt f{\"u}r 77 Polymerst{\"a}bchen mit einem Gewicht von 37 µg bis 80 µg 99; 87\%. Mit Hilfe eines Referenzsystems kann die Genauigkeit der Messung bestimmt werden. Die Standardabweichung sollte maximal 2,5\% betragen. Das entstandene System erzielt eine maximale Volumenabweichung von 1,7\%. Die Volumenvermessung erf{\"u}llt alle Anforderungen und kann somit als Alternative f{\"u}r die Waage verwendet werden.},
  language  = {de}
}