Wissensbasiertes System zur Verbesserung dimensioneller Messungen mittels Röntgen-Computertomografie

In den vergangenen Jahren wurden für Kunststoff-Spritzgussbauteile zunehmend höhere Anforderungen bei Maßen, Toleranzen und Funktionsintegration durchgesetzt. Hieraus ergeben sich für die Koordinatenmesstechnik (KMT) Herausforderungen durch zunehmende Bauteilkomplexität, höhere Variantenvielfalt, mehr Prüfmerkmale und fertigungsbegleitende Prüfungen. Diesen Herausforderungen kann nur bedingt mit der taktilen und licht-optischen KMT entsprochen werden. Hier kann die röntgenbasierte KMT mittels CT eine Lösung sein. Die CT ist aufgrund vieler Einflussgrößen und nichtlinearer Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsparametern ein komplexes Messverfahren, das bislang nicht vollständig analytisch beschrieben werden kann. Neben der Hard- und Software des CT-Geräts und Umgebungsbedingungen hat der Bediener einen großen Einfluss auf CT-Messungen, da dieser das Bauteil im CT-Gerät ausrichtet und die Parameterwerte der tomografischen Bildgebung einstellt. Letzteres ist bislang weitgehend erfahrungsbasiert. Ziel ist es daher, diejenige Einstellung zu finden, für die bei gegebenem CT-Gerät und gegebener Messaufgabe die Messunsicherheit am geringsten wird. Hierzu wird der prozedurale Parameterfindungsprozess von menschlichen Experten mittels eines Wissensbasierten Systems (WBS) abgebildet. Ein WBS wurde als Software-Programm implementiert, das für ein neues Bauteil regelbasiert angepasste Parameterwerte ableitet. Hierzu stellt der Bediener dem WBS die Bauteilgeometrie und die Materialzusammensetzung bereit. Mit diesem fallspezifischen Wissen sucht das WBS in der Falldatenbank nach ähnlichen Bauteilen. Hierfür wurde das Konzept der Ähnlichkeit der tomografischen Randbedingungen entwickelt, um quantitativ bewerten zu können, ob es zulässig ist die Parameterwerte von vorhandenen Fällen auf den neuen Fall zu übertragen. Bei unzureichender Ähnlichkeit kann das WBS bauteilangepasste Parameterwerte für die Ausrichtung und die tomografische Bildgebung ermitteln. Zur Validierung wurden Messungen an Spritzgussbauteilen auf Basis der WBS Empfehlung mit Messungen von menschlichen Bedienern verglichen. Durch das WBS konnten die Messunsicherheiten für viele Merkmale gesenkt werden. Aufgrund der Kopplung des Volumendatensatzes mit der Parametereinstellung konnte dies jedoch nicht für alle Merkmale erreicht werden. Die Tomografiezeit konnte reduziert werden. Über die automatische Ermittlung der Parameterwerte war die Reproduzierbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Empfehlung gegeben.