Krämer, P: Simulationsgestützte Abschätzung der Genauigkeit

muss. Neben dem zusätzlichen Aufwand für das Zerlegen muss auch der Einfluss auf die Messungen, z.B. durch zusätzliche Grenzflächen oder Verzug durch frei werdende innere Spannungen, bestimmt und berücksichtigt werden.Konventionelle Simulationen des CT-Messprozesses basieren auf einer Durchstrahlungssimulation, d.h. der Berechnung der Durchstrahlungsbilder (Projektionen). Dies ist immer mit einem hohen Zeitaufwand verbunden, wenn der Durchstrahlungsvorgang detailliert modelliert wird. Für die simulationsgestützte Bestimmung der Messunsicherheit müssen zahlreiche Wiederholmessungen im Rechner erfolgen, bei denen die betrachte Vielzahl relevanter Einflüssen variiert werden muss. Eine solche Simulation ist in der Regel wesentlich zeitaufwändiger als das experimentelle Vorgehen. Zudem erfordert sie zahlreiche Voruntersuchungen, um die relevanten Einflüsse zu bestimmen und einzuschätzen.Diese Arbeit zeigt, wie mithilfe der summarischen Betrachtung der Streuung der Einzelpunkte die Messunsicherheit bestimmt werden kann, vgl. Abschnitte 4.1 und 4.2. Dazu wird das Messobjekt zunächst vollständig tomographiert. Die so erfasste Punktewolke wird mit einem Messprogramm ausgewertet, d.h. die Punktewolke wird segmentiert und Ausgleichselemente werden in die Teilpunktemengen eingepasst, so dass geometrische Merkmale bestimmt werden können. Zur simulationsgestützten Bestimmung der Messunsicherheit werden mithilfe eines Modells der Einzelpunktstreuung Wiederholmessungen simuliert und weitere, virtuelle Punktewolken berechnet. Dabei wird die tomographierte Punktewolke als Ganzes betrachtet, d.h. im Gegensatz zum "Virtuellen Koordinatenmessgerät" wird nicht Punkt für Punkt für jedes geometrische Merkmal des Werkstücks einzeln simuliert. Es wird stets eine vollständige Punktewolke durch die Simulation berechnet. Die Auswertung der virtuellen Messdaten erfolgt mit demselben Messprogramm, das auch für die real tomographierten Daten genutzt wird. Dadurch erhält man für jedes Merkmal mehrere Messwerte, die statistisch über Maximum-Likelihood-Schätzung sowie der Berechnung von Mittelwert und Standardabweichung ausgewertet und zur Bestimmung der aufgabenspezifischen Messunsicherheit genutzt werden. Da stets die gesamte Punktewolke simuliert wird, können alle Auswertemöglichkeiten der Software genutzt werden, es gibt keine Einschränkung hinsichtlich der untersuchbaren Merkmale. Für die Simulation können verschiedene Abweichungsmodelle genutzt werden, vgl. Abschnitt 4.5: Zum einen können die Eingangsdaten aus Vorwissen gewonnen werden oder sie werden durch Messungen bestimmt. Dabei ist es möglich die Ortsabhängigkeit der Einzelpunktstreuung zu berücksichtigen, vgl. Abschnitt 4.9.Anhand von Plausibilitätstests, analytischen Rechnungen und Vergleichen zwischen experimentell bestimmten und auf Basis der Simulation berechneten Messunsicherheiten wird gezeigt, dass dieser Ansatz die Bestimmung mit dem experimentellen Vorgehen nach VDI 2617 Blatt 8 metrologisch verträglicher Messunsicherheiten ermöglicht, vgl. Kapitel 5, insbesondere Abschnitte 5.5 und 5.6. Die Bestimmung der Messunsicherheit ermöglicht nicht nur einen sinnvollen Vergleich von Messergebnisse und die Sicherstellung der Rückführung dieser Ergebnisse, sondern auch die quantitative Beurteilung von Korrekturverfahren zur Verbesserung des CT-Messprozesses. In Kapitel 6 werden verschiedene Verfahren zur Genauigkeitsverbesserung vorgestellt, die mithilfe der Simulation hinsichtlich der erzielbaren Verringerung der Messunsicherheit erstmalig bewertet werden können.Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass im Rahmen der Arbeit erstmals eine sinnvoll nutzbare Methode geschaffen wurde, die es ermöglicht, die aufgabenspezifische Messunsicherheit für Messungen mit Röntgen-Computertomographie zu bestimmen. Durch die summarische Berücksichtigung aller auftretenden Einflüsse auf die Einzelpunktstreuung ist es nicht mehr notwendig einzelne Einflüsse zu identifizieren und zu quantifizieren. Mithilfe der simulationsgestützten Berechnung der Messunsicherheit wird eine neue, vereinfachte, industriell sinnvoll anwendbare Grundlage für die Rückführung von Messergebnissen mit Röntgen-Computertomographie gebildet.