Startseite » Allgemein »

Werkstoff-Imaging

Werkstoffprüfung und Bildverarbeitung kombiniert
Werkstoff-Imaging

Auch in der Werkstoffprüfung hat die digitale Bildverarbeitung Einzug gefunden. Bilder von Werkstoffstrukturen und Werkstoffoberflächen über die Mikroskopie in eine digitale Bilddatei sind Realität. Ein Beispiel der praktischen Anwendung gibt die Firma Sulzer Innotec in Winterthur.

Andrea Lindenau ist als Werkstoffingenieurin seit vier Jahren beim Schweizer Sulzer Konzern tätig. Sie arbeitet bei Sulzer Innotec, einer Abteilung von Sulzer Markets & Technology Ltd. Sulzer Innotec ist das ehemalige Forschungs-und Entwicklungszentrum des Sulzer Konzerns und hat die Aufgabe, die Sulzer Business Units, aber auch zunehmend externe Kunden mit Forschungs- und Servicedienstleistung zu unterstützen. Andrea Lindenau: „Unsere Gruppe Schaden- und Werkstoffanalytik ist spezialisiert auf die Analyse sämtlicher metallischer Werkstoffe, die bei Sulzer eingesetzt werden, aber auch zunehmend Kunst und Faserverbundwerkstoffe sowie Glas und Keramik. Wir sind mit den verschiedensten analytischen Tools ausgerüstet, von der normalen Lichtmikroskopie über die Rasterelektronenmikroskopie und Mikrosonde bis hin zu ganz speziellen oberflächenanalytischen Methoden wie die Glimmentladungs-Spektroskopie. Wir verfügen hier also über moderne Methoden und ein sehr gut ausgerüstetes metallografisches Labor, in dem die Proben vorbereitet und speziell präpariert werden, um bestimmte Phänomene in Werkstoffen oder in Schichten dedektieren zu können. Wir haben im Prinzip sehr viele Aufträge, wo es nur darum geht, Werkstoffzusammensetzungen und die Qualität von Werkstoffen zu überprüfen, Beurteilungen zu machen und – als weiteres Geschäftsfeld – die Bearbeitung komplexer Schadenfälle. Das sind in erster Linie Komponenten aus der Maschinenindustrie, also große Komponenten wie z. B. Dieselmotoren, Kompressoren, Gasturbinen und auch verfahrenstechnische Komponenten aus der chemischen Verfahrenstechnik. Wir sind auch spezialisiert auf die Präparation und die Untersuchung von hochwertigen modernen Beschichtungen, also PVD, Plasmaspritztechnik, thermische Spritzschichten und auch die Qualitätsprüfung von galvanischen Schichten. Weiter haben wir hier auch noch ein Labor, das sich speziell auf die Analyse von Kunststoffen spezialisiert hat, also sowohl die Werkstoffzusammensetzung als auch die Werkstoffeigenschaften von Kunststoffen. Wir verfügen hier über insgesamt 17 Mitarbeiter“.

Schneller mit BV
Der Punkt, Bildverarbeitung bei uns einzuführen, war erreicht, als man zirka 16.000 Bilder pro Jahr auf die klassische Weise gemacht hatte. Es waren 2 Dunkelkammern vorhanden und die Farbfotografie wurde nach außen vergeben. Dadurch ergaben sich lange Wartezeiten und die einzelnen Berichte waren nicht kopierbar, da die Berichte immer die Originalabzüge enthielten. Man konnte darüber hinaus die Bilder nicht beschriften. Es wurde auch weiter die Forderung gestellt, Berichte per E-Mail versenden zu können zum Zwecke des Austausches mit den Kunden. Darüber hinaus stand das Problem an, die Berichte auch einfach zu archivieren und über einfache Suchfunktion auch schnell wieder zu finden. Im Endeffekt war dies die Forderung nach einem gesamten Bildmanagement. Die ersten Grundgedanken dazu kamen bereits vor 1994 auf den Tisch. Man hat damals zusammen mit der Schweizer Firma Imagic das erste Mikroskop digitalisiert. Die Forderung damals war schon: keine Qualitätseinbußen. Die gesamte Auflösung des Mikroskopes musste in das Bild einfließen. Man hatte generell die Videotechnik abgelehnt, da die Videotechnik die Auflösung des Bildes stark reduziert hat. Ein Mikroskop bringt etwa 2,5 Megapixel. Eine solche Fülle von Bildpunkte war nur über digitale Kameras zu erfassen. Eine weitere Forderung war die nach einem Livebild, um zu focussieren und daraus dann ein digitales Bild zu gewinnen.
Man hat also 1994 deshalb die erste Hybridkamera eingesetzt, die ein Livebild liefert und ein hochauflösendes Digitalbild auf den Computer bringt. Dies war damals ein Einzelplatz, mit dem man angefangen hat, kleinere Berichte zu machen. 1996 wurde das System dann erweitert durch ein großes Netzwerk.
„Das bedeutet, die einzelnen Arbeitsplätze wie Elektronenmikroskop, Lichtmikroskop und Makroskopie wurden je zu einem Aufnahmeplatz digital umgerüstet,“ erklärt Imagic Geschäftsführer Robert Schürmann. Das eingesetzte System ImageAccess unterstützt eine Vielzahl von Bildquellen wie Kameras (analog, digital, hochauflösende), Scanner (Flachbett, Dia, Röntgen), Elektronenmikroskope (REM, SEM), Endoskope und Ultraschallgeräte. Die Kombination mit Einzugmodulen zur Geräteparameter-Erfassung, Bild-Bearbeitung, 3D-Bildserieaufnahme, Bildscharfrechnung über mehrere Fokusebenen, Fluoreszenz-Bildüberlagerung sowie zur Erfassung von Zeitreihenbildern optimiert Erfassungssysteme für jedes Arbeits-umfeld.
Zugriff über Bildmanagementsystem
Es gibt derzeit fünf Bildaufnahme-Stationen, mit der absoluten digitalen Fotoqualität. Man hat also bewusst gewartet, bis die Digitaltechnik fähig war, die volle Auflösung zu bieten. Die Bilder werden auf einen Server gespeichert und sind an den einzelnen Büroarbeitsplätzen mit einer Berichtsoftware ausgerüstet, die direkt auf das Bildmanagement zugreifen kann. Aus dem Bildmanagementsystem heraus können die Berichte dann automatisch gestaltet werden. Die Berichteerstellung selbst erfolgt mit dem Programm Word, da alle mit diesem System vertraut sind. Es besteht jedoch die Forderung, dass nicht die volle Auflösung der Bilder in den Word-Dokumenten enthalten sein darf. Da Berichte bis zu 30 oder 40 Bilder enthalten können, würden die Dateigrößen zu große Umfänge annehmen. Die Systeme liefern im Schnitt zwischen 5 und 8 MByte große Dateien pro aufgelöstem Bild. Das bedeutet, ein Word Bericht in vol-ler Auflösung würde in den Giga-Bereich gehen. Man hat deshalb eine so genannte Referenzbildtechnik eingeführt, die Imagic gemeinsam mit der Firma Sulzer entwickelt hat. Robert Schürmann: „Diese Referenzbildtechnik bedeutet, wir haben im Word nur Briefmarken und erst beim Ausdruck über einen großen leistungsfähigen Server, der 512 MByte RAM hat, werden die Originalbilder geholt, in das Dokument eingefügt und ausgedruckt. Somit habe ich an den einzelnen Büroarbeitsplätzen Druckzeiten und Arbeitszeiten von Sekunden. Ich kann das Dokument durchblättern, da es im KByte-Bereich bleibt obwohl es eigentlich einige Gigabyte groß wäre. Beim Ausdruck habe ich jedoch die volle Qualität.“
Auch bei den Lichtmikroskopaufgaben werden automatisch vom Mikroskop die Objektive ausgelesen. Somit ist das Bild kalibriert und kann vermessen werden. Sulzer kann auf diese Weise in der Bildverarbeitung Mess-werte, Abstände, Längen usw. im µ-Bereich erfassen. Die Messwerte werden in verschiedenen Ebenen abgelegt, die man in das Bild entweder ein oder ausblenden kann.
Bildberechnung mit Multifocus
Durch die zentrale Ablage der Dateien auf dem Server kann man auch von jedem Arbeitsplatz aus auf die Dateien zugreifen. Man hat mit der Digitaltechnik auch immer die Möglichkeit der Rückführbarkeit und sieht den ganzen Workflow.
Eine interessante Option ist auch die Funktion Multifokus. Sie erlaubt die Berechnung von Bildern mit optimaler Schärfentiefe aus der Kombination mehrerer Bilder mit lokal unterschiedlichen Schärfebereichen. Diese Funktion ist hauptsächlich bei mikroskopischen Aufnahmen interessant, bei welchen das aufzunehmende Objekt den Schärfebereich der verwendeten Optik übersteigt. Durch Aufnahme einer Bildserie, welche das Objekt an allen Stellen einmal scharf abbildet, kann ein Bild erzeugt werden, das nur die scharfen Anteile jedes Teilbildes verwendet. Die Option Multifokus hat unter anderem die Betriebsart: Bildaufnahme mit automatischer Erzeugung eines Resultatbildes aus mehreren Einzelbildern direkt von der Bildfläche, welche ihrerseits nicht gespeichert, sondern nur für die Berechnung verwendet werden.
Es werden mindestens zwei,oder aber beliebig viele Bilder (begrenzt durch den vorhandenen Speicherplatz) als Quelle benutzt, aus ihnen die scharfen Anteile extrahiert und zu einem max. scharfen Gesamtbild zusammengefügt. Für den Benutzer erfolgt die Bildaufnahme wie gewohnt. Ein zusätzlicher Dialog zeigt an, wie viele Bilder bereits eingezogen sind, und lässt den Anwender jedes neue Bild vor der Aufnahme mit Hilfe des Life Bildes auf den gewünschten Teil scharfstellen. Nach Aufnahme des letzten Bildes kann die Berechnung ausgelöst werden, und das so erzeugte Bild wird standardmäßig entweder über die Autorspeicherung, ein Bildbearbeitungs- Macro oder interaktiv mit Namensvergabe in das Archiv eingezogen.
Sparpotenzial
Ein Vorteil des ganzen Systems ist zum einen die Schnelligkeit und zum anderen die einfache Bearbeitung. Vor allem die Durchlaufzeiten der einzelnen Arbeitsaufträge hat sich durch den Einsatz der Bildverarbeitung erheblich beschleunigt. Es ergibt sich bei der Bearbeitungsgeschwindigkeit ein Faktor von ca. 3 bis 4. Vor allem der ganze Bereich der Nachbearbeitung, wie Abzüge der Bilder machen, einkleben in die Berichte, kennzeichnen der Bilder, beschriften der Bilder etc. ist durch dieses System wesentlich schneller, einfacher und auch sicherer geworden. Hinzu kommt, dass Kunden heute mehrere Berichte (bis zu sechs oder sieben) verlangen und nicht nur einen, die Berichte werden auch immer häufiger auf digitalen Trägern gefordert. Zu nennen sind auch die Einsparungen, die pro Bild bei zirka 30 DM liegen. Wenn man dies auf die Zahl von 16.000 Bildern pro Jahr umgerechnet, kommt man auf eine erkleckliche Summe. Die Amortisationszeit dieses Systems lag daher unter einem Jahr. [GRO]
INFOS ZUR BILDVERARBEITUNG
INFOS ZUR DIENSTLEISTUNG DER WERKSTOFFPRÜFUNG
Weitere Informationen A QE 505
Weitere Informationen A QE 506
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Quality Engineering
Titelbild QUALITY ENGINEERING 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Whitepaper zum Thema QS


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de