Schon seit einigen Jahren werden digitale Röntgendetektoren zusammen mit moderner Bildverarbeitung zur Qualitätssicherung in der Automobilindustrie eingesetzt. Auch im Bereich der Luft- und Raumfahrt findet nun digitale Radioskopie als Ersatz der traditionellen Filmprüfung Einzug.
Die Vorteile sind offensichtlich: keine laufenden Kosten für Film und Chemikalien, kein Umgang mit Schmutzwasser, eine einfachere Archivierung der Bilder sowie die Zeitersparnis vor und bei der Aufnahme und der Übermittlung der Bilddaten z.B. zum Kunden oder Lieferanten.
Im Rahmen einer Anbieter-Evaluierung eines bedeutenden Großkunden der Luftfahrtindustrie musste von YXLON bewiesen werden, dass Fehlstellen, die gerade noch mit Filmen der höchsten Güteklasse gefunden werden konnten, auch mit digitaler Radioskopie sicher nachzuweisen sind. Dabei stellte sich heraus, dass unter geeigneten Rahmenbedingungen die Bildqualität mindestens genauso gut wie die von den Filmaufnahmen war: Bohrungen in Prüfkörpern aus speziellen Stahllegierungen von 254 µm (10 mil) Durchmesser konnten bei einem Dickenunterschied zum umgebenden Material von nur etwas mehr als 1 % sicher erkannt werden.
Wie Vergleiche zeigten, kann eine derartige Bildqualität nur durch das Zusammenspiel eines grundsätzlich geeigneten digitalen Detektors mit der optimalen Software gelingen.
Der eingesetzte Detektor besteht aus einer Schicht, in der Röntgenquanten in Licht gewandelt werden, welches dann mit einer Matrix aus einzelnen Photodioden und einer Verstärkerelektronik in elektrische Signale gewandelt werden. Dieses elektrische Signal wird anschließend digitalisiert. Die Stufung, mit der digitalisiert wird, ist ein Maß für die Anzahl der darstellbaren Graustufen, z.B. ca. 65.000 bei 16 Bit.
Die offensichtliche Kenngröße des „Pitch“ (Pixelgröße) ist eher zweitrangig für die Detailerkennbarkeit und Bildqualität. Der Pitch ist ein Maß für die Größe der Photodioden-Elemente, in denen Röntgenquanten detektiert werden. „Je kleiner je besser“ für die Detailerkennbarkeit ist hierbei keine logische Schlussfolgerung. Je kleiner ein Photodioden-Element ist, desto weniger Quanten treffen pro Zeiteinheit darauf.
Das erhöht den Einfluss des statistischen Rauschens, das sich deutlich negativ auf die Bildqualität und Detailerkennbarkeit auswirkt. Das statistische Rauschen kann mit einem PC durch Integration über einen längeren Zeitraum reduziert werden. Die Zeit, die integriert werden muss (z.B. 60 Sekunden), ist noch sehr kurz verglichen mit der Zeit, die ein Film belichtet werden muss.
Untersuchungen zum Signal-Rausch Abstand (SNR), die in Zusammenarbeit mit der BAM (Bundesanstalt für Materialforschung) durchgeführt wurden, machten weiterhin den Einfluss des sogenannten „Fix-Pattern-Noise“ deutlich: Jedes Detektorelement verhält sich leicht unterschiedlich bezüglich der einwirkenden Röntgendosis.
Das „Fix Pattern Noise“ kann jedoch nur durch einen intelligenten Algorithmus bei der Kalibrierung minimiert werden. Bei der speziell für den Einsatz mit digitalen Detektoren entwickelten Software IMAGE 3500-DD werden dabei für verschiedene Röntgenparameter Korrekturfaktoren errechnet.
Mit diesen erfolgt bei dem Bildeinzug dann in Echtzeit eine Korrektur über einen großen Materialdickenbereich. Die von Detektorelement zu Detektorelement unterschiedlichen Nichtlinearitäten werden optimal ausgeglichen.
Dadurch lassen sich auch sehr flache Fehler sicher detektieren, die einen Kontrastunterschied im Vergleich zum umgebenden Material von nur gut einem Prozent ausmachen.
Der gewonnene Großkunde will im Rahmen der Qualitätssicherung die Schweißnähte von Röhren und Luftkanälen prüfen. Diese Komponenten müssen in verschiedensten Positionen im Röntgenstrahlengang bewegt werden. Deshalb konzipierte YXLON in Abstimmung mit dem Kunden eine Portalmanipulation, in der das Prüfteil geschwenkt, rotiert und in zwei Achsen bewegt werden kann. Weiterhin lassen sich Röntgenstrahler und Detektor sowohl horizontal als auch vertikal verfahren, und der Fokus-Detektor Abstand kann variiert werden.
Mit einem modularen Konzept bietet YXLON seine Röntgenkabinen in verschiedenen Größen an, um abhängig von der Prüfaufgabe dem Kunden eine optimale Lösung zur Verfügung zu stellen. Für die Prüfung kleinerer Turbinenschaufeln und Röhren zum Beispiel erweist sich eine Filmersatz-Kabine, in der anstelle des Films ein fest montierter Detektor zusammen mit der Software IMAGE 3500-DD für exzellente Bilder sorgt, als geeignete Lösung.
Da YXLON durch die Entwicklung von Vollautomaten für die Automobilindustrie über entsprechendes Know-how in der Bildverarbeitung besitzt, ist auch eine Adaption dieser Systeme an die Belange der Luftfahrtindustrie ohne weiteres möglich. Mit der Software IMAGE 4500-DD zum Beispiel steht ein leistungsfähiges Werkzeug zur Verfügung, das den Prüfer durch Markierung möglicher Fehlerstellen im Bild unterstützt und die Reproduzierbarkeit der Prüfung erhöht.
YXLON International X-Ray, Hamburg
QE 535
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