Multi-ROI-Rekonstruktion mittels CT-Analysesoftware

ROI im Fokus

Multi-ROI-Rekonstruktion mittels CT-Analysesoftware

Oft richtet sich das eigentliche Augenmerk bei der CT auf nur wenige Regionen (ROI). Die CT-Analysesoftware VGStudio Max bietet ab dem Release 3.2.3 eine neue Funktionalität, um gezielt auch nur diese Regionen zu rekonstruieren.

 Szene mit einem rekonstruierten und zu untersuchenden ROIs (rot, blau). Der Szenebaum (r.) listet die Einzelvolumen auf und darunter die jeweils festgelegten Analysen. Eine 3D-Darstellung der Vorschau (u.) dient der räumlichen Orientierung. (Bild: Volume Graphics GmbH)

Bild 1 | Szene mit einem rekonstruierten und zu untersuchenden ROIs (rot, blau). Der Szenebaum (r.) listet die Einzelvolumen auf und darunter die jeweils festgelegten Analysen. Eine 3D-Darstellung der Vorschau (u.) dient der räumlichen Orientierung. (Bild: Volume Graphics GmbH)

Der Computertomograph liefert zunächst Projektionen, d.h. Rohdaten, die vor der weiteren Analyse zu einem 3D-Modell rekonstruiert werden müssen. Die Software von Volume Graphics stellt dafür ein Rekonstruktionsmodul zur Verfügung. Bislang erfolgte die Rekonstruktion stets im Vorfeld der Analyse und auf Basis kompletter Bauteile. „Mit VGStudio Max 3.2.3 haben wir die Multi-ROI-Rekonstruktion eingeführt. Mit ihr kann der Nutzer die Rekonstruktion auf zuvor definierte Regions of Interest (ROIs) anwenden, und zwar ausschließlich auf diese. Der Vorteil ist, dass man damit viel Speicherplatz und Rechenzeit spart. Beides bedeutende Kostenfaktoren“, erklärt Sören Schüller, Product Owner Material Analyses & Product Manager CT Reconstruction bei Volume Graphics. Damit ändert sich auch die bisherige Arbeitsweise: Die Rekonstruktion wird Teil des Workflows zur Bauteilanalyse und ist nicht mehr nur reine Vorarbeit. Indem ausschließlich die relevanten ROIs rekonstruiert werden, entstehen handliche Datenvolumina von oft nur wenigen hundert MB. Im Vergleich dazu liegen die 3D-Modelle kompletter Bauteile häufig im zwei- und dreistelligen Gigabyte-Bereich. Besonders in Verbindung mit automatischen Auswertungen oder gar Inline-Szenarien werden große Datensätze und die damit erforderlichen langen Rechenzeiten schnell zum Problem, da die Analysen innerhalb einer Taktzeit zu erfolgen haben. So wenig Bytes wie möglich, soviel wie nötig, lautet daher die Devise.

Vorschau-Volumen

Ein zentraler Arbeitsschritt bei der Multi-ROI-Rekonstruktion ist die Generierung eines Vorschau-Volumens mit einer maximalen Auflösung von 512³ Voxel. Zum Vergleich: ein hoch aufgelöstes Volumen liegt bei 2k³ Voxel. Das Vorschau-Volumen ist Voraussetzung für den Fokus auf die ROIs, es bietet bereits einen Überblick über das Bauteil selbst und seine Lage im Raum. In VGStudio Max sind sämtliche Funktionen für die Darstellung und Auswertung auch auf die schlanken Vorschauansichten anwendbar. „Wir machen genau genommen nicht nur eine Vorschau, sondern auch so etwas wie eine Vor-Analyse“, erläutert Schüller. Beispielsweise lässt sich das Objekt im Koordinatensystem beliebig ausrichten. Auch sind Kantenfindungen durchführbar, um Details zu separieren. Grobe prozessbedingte Fehler werden bereits sichtbar, etwa größere Materialdefekte, nicht ausgegossene Details, überschüssiges Pulver bei der additiven Fertigung usw. „Schon im Vorfeld näherungsweise sehen zu können, ob ein Bauteil überhaupt die Voraussetzungen für die Auswertungen mit hoch aufgelösten Daten mitbringt, ist ein großer Vorteil, der Zeit und Kosten sparen hilft“, betont Schüller. Zeigt das Modell keine groben Fehler, fährt der Nutzer fort. Er kann unter anderem spätere Arbeitsschritte vorbereiten, die sich vielleicht erst jetzt durch die Vorschau konkretisieren. Beispielsweise kann er Analysen anhängen, etwa eine Porenanalyse, oder die Erstellung eines Prüfberichts.

Bild 2 | Ein additiv gefertigtes Bauteil als Objektbeispiel für die Multi-ROI-Rekonstruktion. Die zwei rekonstruierten ROIs sind rot und blau eingefärbt. (Bild: Volume Graphics GmbH)

Bild 2 | Ein additiv gefertigtes Bauteil als Objektbeispiel für die Multi-ROI-Rekonstruktion. Die zwei rekonstruierten ROIs sind rot und blau eingefärbt. (Bild: Volume Graphics GmbH)

ROI-Definition

Die Definition der einzelnen ROIs erfolgt genauso wie bei hoch aufgelösten CT-Datensätzen. Der Nutzer grenzt einen Teil des Objekts ab oder legt einen bestimmten Grauwertbereich fest, um etwa Metallteile von einer Kunststoffumgebung zu trennen. Lötstellen auf einer Leiterplatte wären hierfür ein Beispiel. ROIs können auch durch einen bereits vorhandenen Messplan oder die CAD-Konstruktion vorgegeben sein, z.B. in Form wichtiger Geometrieelemente mit Funktionsmaßen. Schüller: „Der Mess- oder CAD-Plan lässt sich auf die Vorschau registrieren, so dass die Objekte deckungsgleich im Raum liegen. Der User kann dann verschiedene CAD-Elemente anklicken, um sie als ROI zu definieren.“ Anschließend braucht der Anwender nur noch den Finish-Button zu betätigen, und das CT-Rekonstruktionsmodul erzeugt die Einzelvolumina in hoher Auflösung. Alle angelegten Analysen lassen sich mit einem Klick aktualisieren, d.h. auf die hohe Auflösung anwenden. In der Vorschau noch nicht erkannte Defekte und andere Details werden nun gegebenenfalls sichtbar und können exakt ausgewertet werden.

Deutliche Zeitersparnis

Zeitersparnis und Speicherplatzgewinn bei der beschriebenen Vorgehensweise hängen stark vom Bauteil ab. Bei dem gezeigten Beispiel eines additiv gefertigten, pfeifenförmigen Bauteils beträgt die Dateigröße des Vorschau-Volumens 256MB, die Zeit für seine Generierung liegt bei 4 Sekunden. Die rekonstruierte 3D-Darstellung in hoher Auflösung liegt bei über 16GB und erfordert 4 Minuten. Die beiden ROIs sind in hoher Auflösung dagegen nur 600MB groß und benötigen 40 Sekunden für die Rekonstruktion.

Thematik: Allgemein
Volume Graphics GmbH
www.volumegraphics.com

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