Di.3.A - Computertomographie II / 11.05.2010J. Goebbels, S. Gondrom |
Di.3.A.1
13:00
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Mobiles CT-System für die In-Situ Prüfung des LHC am CERN
C. Sauerwein, RayScan Technologies, Meersburg
F. Caspers, L.R. Williams, CERN, Genf, Schweiz
I. Tiseanu, National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics, Bucharest, Rumänien
V. Hämmerle, RayScan Technologies, Meersburg
Kurzfassung:
Im europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) wurde der weltweit leistungsstärkste Teilchenbesch...
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Im europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) wurde der weltweit leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger, der Large Hadron Collider (LHC), in Betrieb genommen. Dabei wurde festgestellt, dass es sinnvoll wäre, eine Anlage für die Zustandskontrolle der Komponenten in den Verbindungselementen des Teilchenbeschleunigers zu haben.
Eine solche Prüfanlage muss funktionieren, ohne die Verbindungselemente zu öffnen, ohne die Intaktheit des Vakuums zu beschädigen und ohne den Sektor aufzuwärmen, da dies zu kosten- und zeitintensiv wäre. Außerdem sollte die Anlage mobil sein, um sie in jeder Position des 27 km langen Teilchenbeschleuniger-Rings positionieren zu können.
Der Ansatz ist eine Röntgenprüfung mit dem Ziel, eine eindeutige Darstellung aller Strukturen in den Verbindungselementen des Teilchenbeschleunigers zu erreichen. Die minimale Anforderung ist es, ein Ergebnis zu erzielen, das eine Beurteilung der korrekten Position und der Intaktheit aller wichtigen Komponenten zulässt.
3D Röntgen-Computertomographie (3D-CT) ist die ideale Lösung für eine solche Prüfaufgabe. Aber wegen der Hindernisse im Beschleuniger-Tunnel, insbesondere des sehr geringen Raumes hinter dem Beschleunigerring, ist es nicht möglich, eine Röntgenröhre und einen Röntgendetektor komplett um die Verbindungselemente herum zu bewegen. Deshalb wurde es notwendig, eine mobile 3D-CT-Anlage zu entwickeln, die eine maximale Scan-Vielfalt innerhalb der gesetzten Grenzen ermöglicht und 3D Darstellungen basierend auf einem stark eingeschränkten Scan-Winkelbereich liefert.
Ein solches mobiles Röntgensystem wird in diesem Beitrag vorgestellt. Außerdem werden die Ergebnisse der Untersuchungen der Teilchenbeschleuniger Verbindungselemente erläutert.
Zusätzlich wird umrissen, wie der Ansatz, der für dieses System genutzt wird, auch für andere Applikationen verwendet werden kann.
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Di.3.A.2
13:20
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Prozessintegrierte Gussteilprüfung mit Inline-Computertomographie
S. Oeckl, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth
Kurzfassung:
Bei jedem sicherheitsrelevanten Gussteil muss gewährleistet sein, dass Funktionalität und Stabilitä...
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Bei jedem sicherheitsrelevanten Gussteil muss gewährleistet sein, dass Funktionalität und Stabilität nicht durch Ungänzen wie beispielsweise Lufteinschlüsse, Gasblasen oder Porositäten, sowie Goemetrieabweichungen vom Sollzustand beeinträchtigt werden. Für die Detektion von Ungänzen werden bis dato einige wenige zweidimensionale (2D) Röntgenbilder der Gussteile erstellt und je nach Gussteil, Prüfsystem und Anbieter manuell oder automatisch bewertet. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit ermöglicht diese Radioskopie eine sogenannte Inline-Prüfung, d.h. die Untersuchung ist Teil der Produktionskette und findet somit für jedes gefertigte Gussteil statt. Allerdings können weder die exakte Form, Größe, noch genaue Lage einer Ungänze im Gussteil anhand eines 2D-Röntgenbildes bestimmt werden. Dies verhindert eine selektive Bewertung und führt zu unnötigem Ausschuss. Die Bestimmung von Geometrieabweichungen bei innenliegenden dreidimensionalen (3D) Strukturen ist ebenso nicht möglich.
Die 3D Röntgen-Computertomographie (CT) hat sich mittlerweile als zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Untersuchung von Prototypen im Laborbereich etabliert. Die 3D-CT ermöglicht die komplette Erfassung eines Objekts mit all seinen innenliegenden Strukturen. Die langen Messzeiten sowie die zeitaufwendige manuelle Auswertung der 3D-Daten haben den prozessintegrierten Einsatz der 3D-CT bislang jedoch verhindert.
Das Frauhofer Institut IIS hat gemeinsam mit der Firma Macroscience ein CT-System realisiert, mit dem es erstmalig möglich ist, ein Gussteil innerhalb von 30 Sekunden vollautomatisch zu prüfen. Die dazu notwendigen Neuentwicklungen, wie beispielsweise ein extrem robuster Detektor sowie neuartige und hocheffiziente Algorithmen zur Bildauswertung, sollen in diesem Beitrag dargestellt werden. Die Leistungsfähigkeit hinsichtlich Detektion von Ungänzen und Vermessung von Geometrieabweichungen soll anhand eines konkreten Gussteil demonstriert werden.
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Di.3.A.3
13:40
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Computertomographiesystem (CT) zur automatisierten Prüfung von Eisbohrkernen
V. Voland, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth
J. Freitag, Alfred-Wegener-Institut, Bremerhaven
S. Burtzlaff, M. Firsching, R. Gruber, S. Mohr, A. Müller, S. Oeckl, T. Schön, S. Schröpfer, N. Uhlmann, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth
M. Habl, J. Hess, M. Salamon, Fraunhofer IIS, Fürth
Kurzfassung:
Eine Porositätsanalyse von Eisbohrkernen aus unterschiedlicher Tiefe im antarktischen Gletschereis ...
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Eine Porositätsanalyse von Eisbohrkernen aus unterschiedlicher Tiefe im antarktischen Gletschereis erlaubt Rückschlüsse über die klimatischen Veränderungen der letzten 800000 Jahre. Kerne einer Länge von 1 m und mit einem Durchmesser von 10 cm von Firn- und Blaseneis sollen in ihrer vollen Größe analysiert werden. Die Kerne aus Firneis werden mittels einer Helix-CT Abtastung in einer gröberen Ortsauflösung (12,5 µm) aufgenommen und rekonstruiert. An Hand einer quantitativen Kalibriermessung können Rückschlüsse über die Dichte des Bohrkerns und somit über die mittlere Porosität der Probe getroffen werden.
Um die Porenanzahl und die Porenvolumenverteilung im Blaseneis in ausreichender Genauigkeit bestimmen zu können, ist eine Rekonstruktion des gesamten Bohrkerns (Grobscan) sowie eines Kernbereichs (Feinscan) mit einer entsprechend hohen Ortsauflösung notwendig. Durch die Objektgröße und die gleichzeitig hohe Anforderung an die Ortsauflösung entstehen große Datenmengen während der Messung und in der Rekonstruktion, deren Verarbeitung eine Herausforderung für das CT-System und die automatisierte Bildauswertung darstellt.
Zur Anwendung kommt ein Röntgendetektor mit einer aktiven Fläche von 32Mpixeln. Das Objekt über die komplette Länge geprüft (Helix Abtastung), bei maximaler Vergrößerung kann in horizontaler Richtung allerdings nur das Innere des Bohrkerns auf dem Detektor abgebildet werden. Ein Multiscan-Verfahren nimmt das Objekt in unterschiedlichen Vergrößerungen auf und rekonstruiert den Kernbereich des Bohrkerns unter Berücksichtigung der Informationen der gröberen Scans artefaktfrei in hoher Ortsauflösung. Alternativ werden die fehlenden Daten in einem Einzelscan algorithmisch fortgesetzt, was zu einer artefaktreduzierten Rekonstruktion führt. In jedem Fall kann nur das Innere des Bohrkerns mit einer ausreichend hohen Genauigkeit geprüft werden.
Die Analyse ermöglicht präzise Aussagen über das Volumen einzelner Poren und lässt somit Berechnungen der Porenvolumenverteilung im Inneren des Bohrkerns zu. Unter Berücksichtigung der globalen Kenntnisse über Porenanzahl und lokale Porenverteilung wird das Ergebnis aus der hochauflösenden Messung des Bohrkerninneren auf den Gesamtbohrkern übertragen, um Aussagen über die mittlere Porosität und die Porositätsverteilung treffen zu können. Methoden und Ergebnisse werden präsentiert.
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