Einfluss von Signal-Rausch-Verhältnis und Binning auf die - NDT.net
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Der KKW wurde mittels eines taktilen KMG kalibriert [9]. In <strong>die</strong> resultierende Punktewolke<br />
(Bild 1 links oben) wurden Regelgeometrien, d.h. halbkugelförmige Kalotten <strong>und</strong> ebene Flächen,<br />
zur Erzeugung der Oberfläche unter Verwendung des Algorithmus der Minimierung der<br />
Abstandsquadrate eingepasst (Ausgleichsverfahren nach Gauß). Es wird dadurch eine CAD-<br />
Geometrie erhalten, in der alle fertigungsbedingten Gestaltabweichungen, d.h. <strong>die</strong> Kalottendurchmesser,<br />
-abstände <strong>und</strong> <strong>die</strong> Rechtwinkligkeiten <strong>und</strong> Parallelitäten der Flächen des Bezugsstandards<br />
beschrieben sind (Bild 1 rechts oben). Lediglich Formabweichungen <strong>und</strong> Rauheit<br />
werden nicht erfasst. Die so erzeugte CAD-Geometrie kann in der Form polygonaler<br />
Oberflächen im STL-Format gespeichert werden. Der Gesamtvorgang stellt einen Reverse-<br />
Engineering (RE) Prozess der Geometrie des Prüfkörpers aus der Punktewolke der taktilen<br />
Messung dar. Zur Qualitätssicherung <strong>und</strong> Beurteilung des RE-Prozesses müssen <strong>die</strong> Abweichungen<br />
der erzeugten Polygonoberfläche zu dem Realkörper analysiert werden. Dieses erfolgt<br />
durch einen Soll-Ist-Vergleich mit den Kalibrierdaten des Realkörpers (Bild 1 unten<br />
links).<br />
Das Histogramm der Abweichungen, das neben der Farbtabelle in Bild 1 links unten dargestellt<br />
ist, zeigt, dass 95 % aller Abweichungen kleiner als 4 µm sind. Zusätzlich tritt ein Offset<br />
der Abweichungen <strong>von</strong> 1 µm zu positiven Werten hin <strong>auf</strong>. Unter Berücksichtigung der Kalibrierunsicherheit<br />
für <strong>die</strong> Form der Kalotten <strong>von</strong> 1,5 µm sind <strong>die</strong> bestimmten Restfehler des<br />
CAD-Modells verträglich mit der Formabweichung des realen Prüfkörpers aus Titan. Es kann<br />
hieraus geschlossen werden, dass erstens <strong>die</strong> fertigungsbedingten Formabweichungen des<br />
Bezugsstandards <strong>von</strong> den Regelgeometrien niedrig sind <strong>und</strong> zweitens, dass <strong>die</strong> CAD-<br />
Geometrie <strong>die</strong> Wirklichkeit bis <strong>auf</strong> <strong>die</strong> genannten Restabweichungen darstellt.<br />
Es muss allerdings angemerkt werden, dass <strong>die</strong> erzielten Resultate nur in der Nähe der taktilen<br />
Antastpunkte exakt gelten. Aus dem Vorwissen über das Fertigungsverfahren des KKW, der<br />
Draht- <strong>und</strong> Senkerosion, können jedoch massive Abweichungen zwischen den taktil erfassten<br />
Messpunkten ausgeschlossen werden. Die farbko<strong>die</strong>rten Abweichungen zwischen der Punktewolke<br />
<strong>und</strong> dem CAD-Modell zeigen somit hauptsächlich <strong>die</strong> Formabweichungen der Regelgeometrien<br />
an. Bei der Darstellung in Bild 1 links unten muss weiter beachtet werden, dass<br />
<strong>die</strong> farbmarkierten Dreiecke <strong>auf</strong> den Seitenflächen durch <strong>die</strong> Facetten der polygonalen CAD<br />
Oberfläche <strong>auf</strong> den ebenen Seitenflächen entstehen.<br />
2.2 Vergleich CT-Messung <strong>und</strong> Simulation<br />
In Bild 2 ist ein Soll-Ist-Vergleich der CT-Messung mit einer Simulation des Messprozess bei<br />
gleicher Wahl der Parameter dargestellt. Die CT-Messung wurde <strong>von</strong> der BAM <strong>auf</strong> einem<br />
Mikrofokus-CT-System mit 180 kV Beschleunigungsspannung <strong>und</strong> einer Rekonstruktionsmatrix<br />
<strong>von</strong> 1024 3 Voxel durchgeführt. Durch <strong>die</strong> maximale Ausdehnung des Messobjekts<br />
ergibt sich hieraus eine Voxelgröße <strong>von</strong> 18,4 µm. Der Soll-Ist-Vergleich <strong>und</strong> <strong>die</strong> dar<strong>auf</strong> folgende<br />
Auswertung erfolgte mit der Software VG Studio Max 2.0. Es zeigt sich, dass <strong>die</strong> Simulation<br />
im Mittelbereich der Seitenflächen <strong>und</strong> im Bereich der Kugelkalotten mit der realen<br />
CT-Messung im Bereich einer halben Voxelkantenlänge übereinstimmt. An den Kanten des<br />
KKW treten Abweichungen zwischen Simulation <strong>und</strong> realer Messung <strong>von</strong> maximal der einfachen<br />
Voxelkantenlänge <strong>auf</strong>. Zum derzeitigen Zeitpunkt kann jedoch letztendlich nicht festgestellt<br />
werden, in wie weit <strong>die</strong> festgestellten Abweichungen an den Kanten der Simulation, der<br />
Messung oder den Herstellungsbedingten Formabweichungen zuzuschreiben sind. Mit Sicherheit<br />
resultieren Sie zum Teil aus einer fertigungsbedingten Verr<strong>und</strong>ung der Kanten. Eine<br />
Verr<strong>und</strong>ung der Kanten wurde in dem CAD-Model nicht berücksichtigt, d.h. <strong>die</strong> Kanten sind<br />
exakt scharf ausgebildet.<br />
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