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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inspektion eines Bauteils. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
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Blätter oder Flügel von Windturbinenanlagen werden in der Regel aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärktem Kunststoff, hergestellt, in den in der Regel noch weitere Strukturen, zum Beispiel Metalldrähte oder Strukturen aus leichtem Holz, eingebettet sein können. Bedingt durch den Fertigungsprozess können dabei Fehler auftreten, die im späteren Gebrauch des Flügels oder Blattes zu Ausfällen der Windturbine führen können. Deshalb ist es sinnvoll, jedes Blatt einer Windturbine während des Fertigungsprozesses zerstörungsfrei zu überprüfen.
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Bekannte zerstörungsfreie Prüfverfahren umfassen beispielsweise eine Ultraschallprüfung, eine Wirbelstromprüfung, eine thermische Prüfung mit IR (Infrarotstrahlung) oder eine Durchstrahlungsprüfung auf Basis von Röntgenstrahlung.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein verbessertes Verfahren zur Inspektion eines Bauteils bereitzustellen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, eine verbesserte Vorrichtung zur Inspektion eines Bauteils anzugeben.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann ferner darin gesehen werden, ein entsprechendes Computerprogramm bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zur Inspektion eines Bauteils bereitgestellt, wobei ein Messmodul, vorzugsweise mehrere Messmodule, umfassend eine Röntgenstrahlungsquelle und einen Röntgendetektor basierend auf zumindest einem Wert einer physikalischen Messmodulgröße betrieben wird, so dass ein Bereich des Bauteils mittels aus der Röntgenstrahlungsquelle emittierten Röntgenstrahlung durchstrahlt und die durchstrahlte Röntgenstrahlung mittels des Röntgendetektors detektiert wird, wobei der Wert der physikalischen Messmodulgröße in Abhängigkeit von dem Bereich des Bauteils zugeordneten und insbesondere um röntgenrelevante Daten erweiterte CAD-Konstruktionsdaten, wobei zusätzlich oder anstelle solcher CAD-Konstruktionsdaten vorzugsweise. Geometriedaten des Bereichs oder des Bauteils und/oder Materialparameter des Bereichs oder des Bauteils wie beispielsweise Röntgenabsorptionsparameter, insbesondere Röntgenabsorptionskoeffizienten, vorgesehen sein können, gebildet wird, um eine Dynamik im basierend auf der detektierten Röntgenstrahlung gebildeten Röntgenbild des Bereichs definiert einzustellen.
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Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Inspektion eines Bauteils bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst ein basierend auf zumindest einem Wert einer physikalischen Messmodulgröße betreibbares Messmodul, das eine Röntgenstrahlungsquelle und einen Röntgendetektor umfasst, wobei eine Steuerung zur Steuerung des Messmoduls vorgesehen ist, die ausgebildet ist, den Wert der physikalischen Messmodulgröße in Abhängigkeit von einem Bereich des Bauteils zugeordneten und insbesondere um röntgenrelevante Daten erweiterte CAD-Konstruktionsdaten zu bilden, um eine Dynamik im basierend auf der detektierten Röntgenstrahlung gebildeten Röntgenbild des Bereichs definiert einzustellen.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zur Inspektion eines Bauteils umfasst, wenn das Computerprogramm in einem Computer, insbesondere in einer Steuerung, ausgeführt wird.
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Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, das Messmodul in Abhängigkeit von den CAD-Konstruktionsdaten zu betreiben oder zu steuern, wobei die CAD-Konstruktionsdaten insbesondere um röntgenrelevante Daten erweitert sind, also solche röntgenrelevante Daten umfassen. Das heißt also insbesondere, dass Durchstrahlungsparameter, die die Röntgenstrahlung, die durch das Bauteil oder den Bereich gestrahlt wird oder die bereits durch dieses respektive diesen durchgegangen ist, also durchgestrahlt ist, beschreiben oder charakterisieren, in Abhängigkeit von den CAD-Konstruktionsdaten eingestellt werden.
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Wenn in der vorliegenden Beschreibung von „CAD-Konstruktionsdaten“ geschrieben wird, soll stets der Fall umfasst sein, dass diese CAD-Konstruktionsdaten um röntgenrelevante Daten erweitert sind, also solche röntgenrelevante Daten umfassen, und umgekehrt. Röntgenrelevant im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass solche Daten eine Relevanz für die Durchleuchtung mittels Röntgenstrahlung aufweisen, also eine Relevanz für die Röntgeninspektion oder die Röntgenprüfung aufweisen. Solche Daten umfassen insbesondere Röntgenabsorptionsparameter des Bereichs oder des Bauteils. Solche Röntgenabsorptionsparameter können beispielsweise einen oder mehrere Röntgenabsorptionskoeffizienten des Bereichs oder des Bauteils umfassen.
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Ein Durchstrahlungsparameter im Sinne der vorliegenden Erfindung entspricht also insbesondere dem Wert der physikalischen Messmodulgröße.
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Das heißt also insbesondere, dass die Art und Weise, wie das Bauteil oder der Bereich mittels Röntgenstrahlung durchstrahlt wird, und/oder die Art und Weise, wie dann die durchstrahlte Röntgenstrahlung im Einzelnen detektiert wird, insbesondere in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten durchgeführt wird. So kann beispielsweise eine Röntgenstrahlungsenergie basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten gewählt werden, sodass eine optimale Durchleuchtung des Bereichs ermöglicht ist. Es kann beispielsweise basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten eine Lage der Röntgenquelle und/oder eine Lage des Röntgendetektors abgeleitet oder bestimmt werden.
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Durch die definierte Abhängigkeit des Betriebs des Messmoduls von den CAD-Konstruktionsdaten kann eine optimale Durchstrahlung und/oder eine optimale Detektion der Röntgenstrahlung bewirkt werden, die insofern konkret auf den jeweils zu durchleuchtenden oder zu inspizierenden Bereich angepasst ist. So muss in der Regel ein Bereich mit einer höheren Dicke stärker durchstrahlt werden, also mit einer höheren Strahlungsenergie, als ein relativ dazu dünnerer Bereich. Wenn für den dünneren Bereich die gleiche Strahlungsenergie gewählt wird wie für den dickeren Bereich, so kann das entsprechende Röntgenbild überstrahlen, sodass Fehler im Röntgenbild schwer bis gar nicht erkennbar sind. Auch können unterschiedliche Materialien unterschiedlich stark die Röntgenstrahlung absorbieren oder streuen, sodass auch hier eine geeignete Anpassung der Durchstrahlungsparameter notwendig ist, um im Röntgenbild ausreichend Details und insbesondere Fehler erkennen zu können.
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Durch das Verwenden der CAD-Konstruktionsdaten ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die geometrischen Abmaßungen und/oder die verwendeten Materialien für den Bereich einschließlich entsprechender Materialeigenschaften zu kennen, sodass dieses Wissen dann mit den entsprechenden Durchstrahlungsparametern verknüpft wird, um entsprechend die Durchstrahlungsparameter optimal einzustellen.
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In der Regel weist ein Bauteil unterschiedliche Dicken, also insbesondere unterschiedliche Durchstrahlungslängen, auf. Eine Durchstrahlungslänge im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere die Gesamtheit des mit der Röntgenstrahlung zu durchdringenden Materials. Diese unterschiedlichen Durchstrahlungslängen können insbesondere in vorteilhafter Weise aufgrund der Anpassung der Durchstrahlungsparameter in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten kompensiert werden.
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CAD-Konstruktionsdaten im Sinne der vorliegenden Erfindung beschreiben insbesondere ein Körpermodell des Bauteils, insbesondere des Bereichs. Ein solches Körpermodell ist ein Volumenmodell, das zusätzliche Informationen bezüglich des Werkstoffs oder Materials und/oder der Oberflächenbeschaffenheit umfasst. Ein Körpermodell umfasst also insbesondere Kanten, Flächen, das dazugehörige Volumen und nicht-geometrische Informationen. Solche nicht-geometrischen Informationen können beispielsweise Absorbtionseigenschaften, Materialeigenschaften und sämtliche Informationen umfassen, die relevant im Zusammenhang mit einer Durchleuchtung mittels Röntgenstrahlung sind. Ein solches Körpermodell kann insbesondere auch als Grundlage für eine physikalische Simulation verwendet werden. Beispielsweise kann basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten ein simuliertes Röntgenbild des Bereichs gebildet werden.
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Die CAD-Konstruktionsdaten beschreiben oder charakterisieren also den Bereich.
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Die Abkürzung „CAD“ steht für „Computer-Aided Design“ und kann ins Deutsche mit „rechnerunterstütztes Konstruieren“ übersetzt werden. Bei den CAD-Konstruktionsdaten handelt es sich insbesondere um 3D-CAD-Konstruktionsdaten.
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CAD-Konstruktionsdaten im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen insbesondere für eine Röntgenprüfung oder Röntgeninspektion relevante Daten. Solche Daten, die auch als röntgenrelevante Daten bezeichnet werden können, können insbesondere für die Röntgenprüfung oder Röntgeninspektion relevante Materialparameter umfassen wie zum Beispiel Röntgenabsorptionsparameter, beispielsweise Röntgenabsorptionskoeffizienten. Solche CAD-Konstruktionsdaten können insbesondere als um röntgenrelevante Daten erweiterte CAD-Konstruktionsdaten bezeichnet werden.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zusätzlich oder anstelle solcher CAD-Konstruktionsdaten vorzugsweise. Geometriedaten des Bereichs oder des Bauteils und/oder Materialparameter des Bereichs oder des Bauteils wie beispielsweise Röntgenabsorptionsparameter wie beispielsweise Röntgenabsorptionskoeffizienten vorgesehen sein können.
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Dass das Messmodul auf Basis des Wertes der physikalischen Messmodulgröße betrieben werden kann, umfasst insbesondere die Fälle, dass nur die Röntgenstrahlungsquelle, nur der Röntgendetektor oder sowohl die Röntgenstrahlungsquelle als auch der Röntgendetektor mittels des Wertes der physikalischen Messmodulgröße betrieben werden. Dass heißt also insbesondere, dass die Röntgenstrahlungsquelle und/oder der Röntgendetektor mittels eines oder mehrerer Röntgenstrahlungsquellenparameter und/oder mittels eines oder mehrerer Röntgendetektorparameter in Abhängigkeit der, insbesondere um röntgenrelevante Daten erweiterte, CAD-Konstruktionsdaten betrieben werden.
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Nach einer Ausführungsform können mehrere Werte einer physikalischen Messmodulgröße in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten gebildet werden. Insbesondere können verschiedene physikalische Messmodulgrößen gebildet werden oder vorgesehen sein in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten.
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Die Dynamik im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere auch als ein Dynamikumfang oder Dynamikbereich oder auch als Kontrastumfang bezeichnet werden. Die Dynamik bezeichnet insbesondere den Quotienten aus einem Maximum und einem Minimum eines Intensitätsverlaufs im Röntgenbild. Ein solcher Kontrastumfang kann beispielsweise als optische Dichte oder in Blendenstufen angegeben werden oder auch als Bit. Insbesondere bezeichnet der Dynamikbereich den Quotienten aus größtem und kleinstem von Rauschen bzw. Körnung unterscheidbaren Helligkeitswert.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten und einem simulierten Wert der Messmodulgröße ein simuliertes Röntgenbild des Bereichs mit einer vorbestimmten Dynamik gebildet wird, wobei der Wert basierend auf dem simulierten Wert gebildet wird.
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Das heißt also insbesondere, dass zunächst basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten und dem simulierten Wert der Messmodulgröße ein Röntgenbild des Bereichs simuliert wird. Es wird also insbesondere basierend auf dem simulierten Wert der Messmodulgröße die Durchleuchtung des Bereichs simuliert. Hierbei wird der simulierte Wert in der Regel so gewählt, dass das Röntgenbild ausreichend Dynamik oder Kontrast aufweist, sodass Details und insbesondere mögliche Fehler gut zu erkennen sind. Wenn nun dann genau dieser simulierte Wert für den realen Wert für die reale Inspektion oder Durchleuchtung verwendet wird, so kann dann in der Regel in vorteilhafter Weise davon ausgegangen werden, dass auch dann das reale Röntgenbild eine ähnlich gute Dynamik oder Kontrast aufweist wie das simulierte Röntgenbild. Es kann somit bereits vor der eigentlichen Inspektion oder Durchleuchtung ein geeigneter Wert für die physikalische Messmodulgröße bestimmt werden, sodass dann die reale Inspektion oder Durchleuchtung effizient und effektiv durchgeführt werden kann. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise eine Zeitersparnis hinsichtlich der Inspektion oder Durchleuchtung selbst.
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Fehler im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise folgende Fehler umfassen: Hohlräume, Fremdkörpereinschluss, zum Beispiel metallische Teile, Anreicherungen von Hartz oder Faserwerkstoff, Falten im Material, insbesondere Gewebe, insbesondere Fasergewebe, wobei die Falten zu einer verringerten Zugfestigkeit im betreffenden Bereich führen können. Fehler kann aber insbesondere auch eine unzulässige Maßabweichung bedeuten. Hierbei bezeichnet die Formulierung „Fehler“ einen Oberbegriff für sämtliche möglichen Fehler im Bauteil. Die Formulierung „Typ“ bezeichnet dann den konkreten Fehler wie zum Beispiel Hohlraum, Falte oder Fremdkörpereinschluss.
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Ein Röntgenbild kann insbesondere auch als Detektorbild bezeichnet werden.
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Dass die Steuerung das Messmodul steuern kann, bedeutet insbesondere, dass die Steuerung die Röntgenstrahlungsquelle und/oder den Röntgendetektor steuern kann. Diese Steuerung sowohl hinsichtlich des Messmoduls als auch hinsichtlich der Röntgenstrahlungsquelle und/oder des Röntgendetektors wird insbesondere basierend auf den Wert der physikalischen Messmodulgröße oder basierend auf den mehreren Werten der mehreren physikalischen Messmodulgrößen betrieben bzw. durchgeführt. Die Steuerung kann vorzugsweise ausgebildet sein, eine Position der Röntgenstrahlungsquelle und/oder eine Position des Röntgendetektors einzustellen oder vorzugeben. Das heißt also insbesondere, dass die Steuerung ausgebildet sein kann, die Röntgenstrahlungsquelle und/oder den Röntgendetektor mechanisch zu positionieren.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Röntgenstrahlungsquelle eine Röntgenröhre umfasst. Insbesondere kann die Röntgenstrahlungsquelle mehrere Röntgenröhren umfassen. Die Röntgenröhren können insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet sein.
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Die Messmodulgröße wird dann insbesondere aus der folgenden Gruppe von Messmodulgrößen gewählt: Röntgenröhrenstrom und Röntgenröhrenspannung.
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Das heißt also insbesondere, dass ein Röntgenröhrenstrom und/oder eine Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten eingestellt oder gebildet werden. So führt in der Regel ein höherer Röntgenröhrenstrom oder eine höhere Röntgenröhrenspannung zu einer Röntgenstrahlung mit einer höheren Energie, sodass Bereiche mit einer großen Dicke oder Durchstrahlungslänge gut durchleuchtet werden können. Das heißt also insbesondere, dass dadurch eine ausreichende Helligkeit im Röntgenbild bewirkt werden kann. Dies auch für große Durchstrahlungslängen.
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Bei geringerer Dicke, also insbesondere einer kleineren Durchstrahlungslänge, kann dann insbesondere vorgesehen sein, dass der Röntgenröhrenstrom und/oder die Röntgenröhrenspannung reduziert werden, sodass eine Überstrahlung des Röntgenbildes in vorteilhafter Weise vermieden werden kann.
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Das heißt also insbesondere, dass der Röntgenröhrenstrom und/oder die Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von den CAD-Konstruktionsdaten variiert werden, um für den jeweils zu durchleuchtenden oder zu inspizierenden Bereich eine optimale Dynamik im Detektorbild oder Röntgenbild zu erhalten. Dadurch können also in vorteilhafter Weise auch Bauteile einfach und effektiv inspiziert werden, die Bereiche mit unterschiedlichen Dicken oder Durchstrahlungslängen aufweisen.
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Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die CAD-Konstruktionsdaten über einen Positionsencoder dem jeweils aktuellen Messausschnitt, also dem zu durchleuchtenden oder zu inspizierenden Bereich, zugeordnet werden. Solche Encoder sind im einfachsten Falle insbesondere Linearencoder zur Positionsrückmeldung einer Lineareinheit, die die Röntgenstrahlungsquelle und/oder den Röntgendetektor positionieren kann. Jedoch können insbesondere berührungslos arbeitende Sensoren vorgesehen sein, die eine Raumkoordinate des Röntgendetektors und/oder der Röntgenstrahlungsquelle erfassen und bereitstellen können.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass, wenn die Messmodulgröße eine Röntgenstrahlungsenergie der emittierten Röntgenstrahlung ist, zwei Werte gebildet werden, so dass der Bereich mit Röntgenstrahlung unterschiedlicher Energie durchleuchtet wird.
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Das heißt also insbesondere, dass der zu inspizierende oder zu durchleuchtende Bereich mit Röntgenstrahlung unterschiedlicher Energie durchleuchtet wird. Hierbei werden die zwei Werte in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten gebildet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass einmal die Röntgenröhre mit einem niedrigen und einmal mit einem höheren Röntgenröhrenstrom und/oder Röntgenröhrenspannung betrieben wird.
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Dadurch, dass der Bereich mit unterschiedlichen Energien durchleuchtet wird, kann in vorteilhafter Weise eine Materialunterscheidung ermöglicht sein. Dies deshalb, da die Röntgenstrahlung in der Regel materialabhängig unterschiedlich geschwächt wird. Aus einem Vergleich der beiden Schwächungen lassen sich dann in vorteilhafter Weise Rückschlüsse auf das durchstrahlte Material oder zumindest eine qualitative Unterscheidung verschiedener Materialien treffen. Dies liegt insbesondere daran, dass eine Kontraständerung im Röntgenbild oder Detektorbild auf eine Änderung der Durchstrahlungslänge zurückzuführen ist, die prinzipiell auch durch eine geänderte Materialdicke oder ein anderes Material verursacht werden kann. Diese beiden Effekte lassen sich durch die Verwendung einer zweiten Energie reparieren.
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Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Energien ist insbesondere sinnvoll, um folgende Fehler zu unterscheiden: Hohlräume, Fremdkörpereinschluss, zum Beispiel metallische Teile, und Anreicherungen von Harz oder Faserwerkstoff und insbesondere zur Unterscheidung von Werkstoffen mit ähnlicher oder gleicher Röntgenabsorption.
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Nach einer Ausführungsform können auch mehr als zwei Werte gebildet werden, sodass der Bereich mit Röntgenstrahlung mit mehr als zwei unterschiedlichen Energien durchleuchtet wird. Somit ist in vorteilhafter Weise eine noch genauere und verbesserte Unterscheidung hinsichtlich des Materials ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Messmodul mehrere unterschiedliche Strahlungsquellen umfasst und zur Durchstrahlung des Bereichs eine der mehreren Strahlungsquellen in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten gewählt wird.
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Durch die Verwendung von unterschiedlichen Strahlungsquellen werden in der Regel auch unterschiedliche Röntgenstrahlungen, also insbesondere entsprechende unterschiedliche Röntgenspektren, bereitgestellt für die Durchleuchtung oder Inspektion. Dies führt in der Regel auch zu unterschiedlichen Röntgenbildern oder Detektorbildern. Basierend auf diesen Unterschieden können dann Fehler im Bereich noch besser und genauer erkannt werden. Da in der Regel unterschiedliche Röntgenquellen auch Röntgenstrahlung mit unterschiedlicher Energie bereitstellen, kann auch hier der Bereich mit Röntgenstrahlung unterschiedlicher Energie durchleuchtet werden.
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Röntgenquellen im Sinne der vorliegenden Erfindung können insbesondere ein Synchrotron, einen freien Elektronenlaser, auch Röntgenlaser genannt, eine Plasma- oder Laserplasmaröntgenquelle, eine Isotopenquelle, eine Röntgenröhre, ein Linearbeschleuniger (LINAC) oder eine Kombination hiervon umfassen, wobei jedes der vorgenannten Elemente auch mehrfach in gleicher oder unterschiedlicher Ausgestaltung vorgesehen sein kann. Die Steuerung ist insbesondere ausgebildet, eines oder mehrere der vorgenannten Elemente zu steuern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Intensität der detektierten Röntgenstrahlung gemessen wird und ein Röntgenfluss durch den Bereich in Abhängigkeit von der gemessenen Intensität eingestellt wird.
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Durch das Messen der Intensität der detektierten Röntgenstrahlung kann beispielsweise in vorteilhafter Weise festgestellt werden, ob sich der Detektor bereits in Sättigung oder kurz vor der Sättigung befindet. Ein entsprechend guter Kontrast oder gute Dynamik kann im Röntgenbild oder Detektorbild in der Regel dann nicht mehr gewährleistet werden.
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In der Regel ist es dann sinnvoll, dass der Röntgenfluss reduziert wird, um ein Überstrahlen zu verringern oder sogar zu vermeiden.
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Das heißt also insbesondere, dass aufgrund des Einstellens des Röntgenflusses in Abhängigkeit der gemessenen Intensität der detektierten Röntgenstrahlung in vorteilhafter Weise sowohl ein Überstrahlen als auch eine zu dunkle Helligkeit im Röntgenbild oder Detektorbild, also ein für eine sinnvolle Analyse zu dunkles Röntgenbild, vermieden werden kann.
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Das Einstellen des Röntgenflusses kann insbesondere den Fall umfassen, dass der Röntgenfluss nach der Durchleuchtung, also nach dem durchleuchtenden Objekt, eingestellt wird, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Filter. Die Filter können insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet sein.
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Das Einstellen des Röntgenflusses kann insbesondere zusätzlich oder alternativ den Fall umfassen, dass der Röntgenfluss noch vor der Durchleuchtung, also vor dem zu durchleuchtenden Objekt oder Bereich, eingestellt wird. Dies kann analog mit einem oder mehreren Filtern bewirkt werden. Die Filter können insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet sein.
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Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Röntgenstrahlungsquelle mehrere Röntgenröhren umfasst und eine maximale Röhrenleistung zwischen den Röntgenröhren alterniert wird.
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Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Detektierbarkeit in den bevorzugten Richtungen der Fehlerorientierung zur Steigerung der Strahlleistung und/oder richtungsabhängigen Durchstrahlung optimiert werden. So verringert zum Beispiel das alternierende Feuern der Röntgenstrahlungsquellen die gesamte Streustrahlung im Objekt, hier des Bauteils oder des Bereichs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten ein Ort, der mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit einen Fehler aufweist, in dem Bauteil identifiziert wird, wobei der Bereich den Ort umfassend gebildet wird.
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Das heißt also insbesondere, dass bereits vor der Inspektion oder Durchleuchtung überlegt wird, wo potentielle Fehler auftreten können. Diese Bereiche werden dann im Einzelnen angefahren, das Messmodul wird in eine entsprechende Messposition verlagert, und durchleuchtet. So muss in der Regel nicht mehr das gesamte Bauteil als solches durchleuchtet oder inspiziert werden. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise eine erhebliche Zeit- und auch Kostenersparnis.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann eine Detektionstiefe in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten eingestellt werden. Das heißt also insbesondere, dass basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten eingestellt werden kann, wie tief in den Bereich hinein mögliche Fehler detektiert werden sollen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein Typ des Fehlers identifiziert wird und der Wert in Abhängigkeit von dem Typ gebildet wird.
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Der Typ des Fehlers kann beispielsweise ein Hohlraum, ein Fremdkörpereinfluss, wie zum Beispiel metallische Teile, Anreicherungen von Harz oder Faserwerkstoff, Falten in Fasergewebe, die in der Regel zu einer verringerten Zugfestigkeit im betreffenden Bereich führen können, oder eine Delamination zwischen Faserlagen sein. Das heißt also insbesondere, dass abhängig von dem konkret vorliegenden Fehler der entsprechende Wert der physikalischen Messmodulgröße gewählt wird. So kann also in vorteilhafter Weise optimal mit den entsprechenden Durchleuchtungsparametern auf den konkreten Fehler gescannt werden. Dies erleichtert in vorteilhafter Weise die Überprüfung oder Inspektion.
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Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Messmodul mehrere im Röntgenstrahlungsgang zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor anordbare Filter mit unterschiedlichen Röntgenstrahlungsabsorptionskoeffizienten aufweist, wobei ein Filter in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten in den Röntgenstrahlungsgang ausgewählt und verlagert wird, um eine Röntgenstrahlungsenergie der Röntgenstrahlung einzustellen.
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Durch das Vorsehen solcher Filter kann in vorteilhafter Weise der Röntgenfluss oder die Strahlungsenergie der Röntgenstrahlung, mittels welcher der Bereich durchleuchtet wird, eingestellt werden. Insbesondere wenn ein solcher Filter nach dem Bauteil im Strahlengang also vor dem Detektor angeordnet wird, kann auch hier ein Röntgenfluss eingestellt werden, um beispielsweise ein Überstrahlen im Detektorbild oder Röntgenbild zu verringern oder ganz zu vermeiden.
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Vorzugsweise können auch mehrere Filter vor und/oder nach dem Bauteil bezogen auf eine Durchstrahlungsrichtung durch das Bauteil entsprechend verlagert werden, um die Röntgenstrahlungsenergie der Röntgenstrahlung einzustellen. Hierbei können die Filter auch gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Messmodul mehrere unterschiedliche Strahlungsquellen umfasst und die Steuerung ausgebildet ist, zur Durchstrahlung des Bereichs eine der mehreren Strahlungsquellen in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten auszuwählen Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Messmodul mehrere im Röntgenstrahlungsgang zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor anordbare Filter mit unterschiedlichen Röntgenstrahlungsabsorptionskoeffizienten und eine Verlagerungseinrichtung zum Verlagern der Filter in und aus dem Strahlungsgang heraus aufweist, wobei die Steuerung zum Einstellen einer Röntgenstrahlungsenergie der Röntgenstrahlung ausgebildet ist, die Verlagerungseinrichtung zum Verlagern eines Filters in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten zu steuern.
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Insbesondere können mehrere Filter in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten in den Strahlungsgang verlagert werden.
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Die im Zusammenhang mit der Vorrichtung gemachten Ausführungen gelten analog für das Verfahren und umgekehrt.
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Nach einer Ausführungsform kann es sich bei dem Bauteil um ein Blatt, insbesondere ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage oder eine Windturbine handeln. Das Blatt kann insbesondere auch als ein Flügel bezeichnet werden, sodass das Bauteil insbesondere auch ein Windturbinenflügel sein kann.
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Das Bauteil kann beispielsweise eine Turbinenschaufel oder ein Propellerblatt sein.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
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1 eine Vorrichtung zur Inspektion eines Bauteils,
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2 die Vorrichtung gemäß 1 bei der Inspektion eines Bauteils,
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Inspektion eines Bauteils,
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4 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahren zur Inspektion eines Bauteils und
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5 ein Ablaufdiagramm eines anderen Verfahrens zur Inspektion eines Bauteils zeigen.
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Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
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1 zeigt eine Vorrichtung 101 zur Inspektion eines Bauteils (nicht gezeigt).
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Die Vorrichtung 101 umfasst ein Messmodul 103, das basierend auf zumindest einem Wert einer physikalischen Messmodulgröße betreibbar ist. Das heißt also insbesondere, dass das Messmodul 103 basierend auf dem Wert betrieben werden kann.
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Das Messmodul 103 umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle 105 und einen Röntgendetektor 107. Dass das Messmodul 103 auf dem Wert der physikalischen Messmodulgröße betrieben werden kann, bedeutet insbesondere, dass die Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder der Röntgendetektor 107 basierend auf dem Wert der physikalischen Messmodulgröße und/oder insbesondere basierend auf mehreren Werten für mehrere unterschiedliche Messmodulgrößen betrieben werden können. Das heißt also insbesondere, dass, wenn beispielsweise mehrere Werte für mehrere physikalische Messmodulgrößen vorgesehen sind, die Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder der Röntgendetektor 107 basierend auf diesen mehreren Werten betrieben werden können.
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Des Weiteren ist eine Steuerung 109 zur Steuerung des Messmoduls 103 vorgesehen. Dass die Steuerung 109 das Messmodul 103 steuern kann, bedeutet insbesondere, dass die Steuerung 109 die Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder den Röntgendetektor 107 steuern kann. Diese Steuerung sowohl hinsichtlich des Messmoduls 103 als auch hinsichtlich der Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder des Röntgendetektors 107 wird insbesondere basierend auf den Wert der physikalischen Messmodulgröße oder basierend auf den mehreren Werten der mehreren physikalischen Messmodulgrößen betrieben bzw. durchgeführt.
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Die Steuerung 109 ist ferner ausgebildet, den Wert der physikalischen Messmodulgröße in Abhängigkeit von einem Bereich des Bauteils zugeordneten CAD-Konstruktionsdaten zu bilden, um eine Dynamik basierend auf der detektierten Röntgenstrahlung gebildeten Röntgenbild des Bereichs definiert einzustellen.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steuerung 109 ferner ausgebildet ist, das Messmodul 103, also insbesondere die Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder den Röntgendetektor 107, relativ zum Bauteil oder zum Bereich zu verlagern, also insbesondere mechanisch zu positionieren. Insbesondere ist die Steuerung 109 ausgebildet, eine Position des Messmoduls 103, also insbesondere der Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder des Röntgendetektors 107, zu bestimmen.
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2 zeigt die Vorrichtung 101 gemäß 1 bei der Inspektion oder Durchleuchtung eines Bauteils 201. Bei dem Bauteil 201 kann es sich beispielsweise um ein Rotorblatt einer Windkraftanlage oder einer Windturbine handeln.
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Im Betrieb des Messmoduls 103 emittiert die Röntgenstrahlungsquelle 105 Röntgenstrahlung, sodass ein Bereich 202 des Bauteils 201 mittels Röntgenstrahlung durchleuchtet werden kann.
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Die emittierte Röntgenstrahlung ist mit einem gewellten Pfeil mit dem Bezugszeichen 203 gekennzeichnet. Die durch das Bauteil 201 oder den Bereich 202 durchgegangene oder durchstrahlte Röntgenstrahlung ist mit einem gewellten Pfeil mit dem Bezugszeichen 205 gekennzeichnet.
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Die durchstrahlte Röntgenstrahlung 205 trifft dann auf den Röntgendetektor 107, der die Röntgenstrahlung 205, die durch das Bauteil 201 oder den Bereich 202 durchstrahlte, detektiert.
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Hierbei werden die Röntgenstrahlungsquelle 105 und/oder der Röntgendetektor 107 mittels der Steuerung 109 betrieben. Diese Steuerung basiert insbesondere auf einem oder mehrerer Werte einer oder mehrerer physikalischen Messmodulgrößen. Sofern beispielsweise die Röntgenstrahlungsquelle 105 eine oder mehrere Röntgenröhren umfasst, so kann die Steuerung 109 beispielsweise den Röntgenröhrenstrom und/oder eine Röntgenröhrenspannung steuern. Beispielsweise kann die Steuerung 109 eine Verstärkerspannung in dem Röntgendetektor 107 steuern, sodass hierüber eine Erhöhung der Helligkeit oder eine Verringerung der Helligkeit in einem mittels der detektierten Röntgenstrahlung gebildeten Röntgenbildes oder Detektorbildes bewirkt ist.
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Es ist vorgesehen, dass die Werte der physikalischen Messmodulgrößen, also hier insbesondere der Röntgenröhrenspannung und/oder vorzugsweise des Röntgenröhrenstroms, in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten gebildet werden, die den Bereich 202 beschreiben oder charakterisieren. Das heißt also insbesondere, dass die CAD-Konstruktionsdaten dem Bereich 202 zugeordnet sind.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Inspektion eines Bauteils.
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Zur Inspektion wird ein Messmodul umfassend eine Röntgenstrahlungsquelle und einen Röntgendetektor verwendet. Bei dem Messmodul kann es sich beispielsweise um das Messmodul 103 gemäß 1 handeln. Das Messmodul ist basierend auf zumindest einem Wert einer physikalischen Messmodulgröße betreibbar.
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In einem Schritt 301 wird der Wert der physikalischen Messmodulgröße in Abhängigkeit von dem Bereich des Bauteils zugeordneten CAD-Konstruktionsdaten gebildet. In einem Schritt 303 wird dann das Messmodul basierend auf dem gebildeten Wert der physikalischen Messmodulgröße betrieben, sodass in einem Schritt 305 die Röntgenstrahlungsquelle Röntgenstrahlung emittiert, um das Bauteil mit Röntgenstrahlung zu durchstrahlen. Die durchstrahlte Röntgenstrahlung wird in einem Schritt 307 mittels des Röntgendetektors detektiert. In einem Schritt 309 kann optional vorgesehen sein, dass ein Röntgenbild gebildet wird, welches auf der detektierten Röntgenstrahlung basiert.
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Aufgrund der Abhängigkeit des Wertes von den CAD-Konstruktionsdaten kann in vorteilhafter Weise eine Dynamik im Röntgenbild des Bereichs definiert eingestellt werden. Bei der Wahl eines geeigneten Wertes können aufgrund der Abhängigkeit von den CAD-Konstruktionsdaten in vorteilhafter Weise die materialspezifischen Eigenschaften und/oder geometrischen Eigenschaften des Bereichs berücksichtigt werden, um einen optimalen Kontrast oder eine optimale Dynamik im Röntgenbild des Bereichs zu erhalten oder zu bewirken. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Bereich genau und umfassend gescannt werden. Dadurch sind weiterhin in vorteilhafter Weise Fehler und Details des Bereichs optimal sichtbar. Es ist somit in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Inspektion des Bauteils bewirkt.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Inspektion eines Bauteils. Auch hier kann ein Messmodul analog zu den obigen Ausführungen verwendet werden. Darüber hinaus weist in dieser Ausführungsform das Messmodul eine Röntgenstrahlungsquelle auf, die eine oder mehrere Röntgenröhren umfasst. Allgemein kann die Steuerung insbesondere ausgebildet sein, die mehreren Röntgenröhren zu steuern.
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In einem Schritt 401 wird analog zum Schritt 301 gemäß 3 der Wert der physikalischen Messmodulgröße in Abhängigkeit der CAD-Konstruktionsdaten gebildet, wobei hierbei konkret ein bestimmter Röntgenröhrenstrom und/oder eine bestimmte Röntgenröhrenspannung gewählt oder gebildet werden.
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Mittels des gebildeten Röntgenröhrenstroms respektive der gebildeten Röntgenröhrenspannung wird dann in einem Schritt 403 die Röntgenstrahlungsquelle umfassend eine oder mehrere Röntgenröhren betrieben. Das heißt also insbesondere, dass die Röntgenröhre entsprechend dem gewählten Röntgenröhrenstrom und/oder der gewählten Röntgenröhrenspannung Röntgenstrahlung mit einer entsprechend definierten Energie emittiert. In einem Schritt 405 kann insofern das Bauteil oder der Bereich mittels der Röntgenstrahlung durchleuchtet werden.
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In einem Schritt 407 wird die durch das Bauteil durchstrahlte Röntgenstrahlung detektiert, sodass in einem optionalen Schritt 409 entsprechend einem Röntgenbild des Bereichs gebildet werden kann.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines anderen Verfahrens zur Inspektion eines Bauteils. Auch kann ein Messmodul gemäß den obigen Ausführungen verwendet werden. So kann es sich beispielsweise um ein Messmodul handeln, das eine Röntgenstrahlungsquelle umfasst, die ein oder mehrere Röntgenröhren aufweist. Die Röntgenstrahlungsquelle kann insbesondere anstelle oder zusätzlich zu den Röntgenröhren eine Isotopenquelle und/oder ein Synchrotron aufweisen.
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In einem Schritt 501 werden das Bauteil und/oder das Messmodul zu dem zu inspizierenden Bereich gefahren oder verlagert. Das heißt also insbesondere, dass das Messmodul und/oder das Bauteil in eine entsprechende Messposition verlagert werden.
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In einem Schritt 503 findet ein Abgleich einer momentanen Relativposition zwischen dem Messmodul und dem Bauteil mit den CAD-Konstruktionsdaten statt, die dem zu inspizierenden oder zu durchleuchtenden Bereich zugeordnet sind.
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In einem Schritt 505 wird dann basierend auf den CAD-Konstruktionsdaten der Wert der physikalischen Messmodulgröße gebildet, also insbesondere des zu verwendenden Röntgenröhrenstroms und/oder der zu verwendenden Röntgenröhrenspannung.
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Das heißt also insbesondere, dass in einem Schritt 507 die Röntgenröhre basierend auf dem gebildeten Wert, also der Röntgenröhrenspannung und/oder dem Röntgenröhrenstrom, betrieben wird, sodass das Bauteil oder der Bereich entsprechend mit Röntgenstrahlung durchleuchtet wird.
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Die durchstrahlte Röntgenstrahlung wird in einem Schritt 509 mittels des Röntgendetektors detektiert, sodass in einem optionalen Schritt 511 ein Röntgenbild des Bereichs gebildet werden kann.
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Es kann anschließend insbesondere vorgesehen sein, dass das Verfahren am Schritt 501 fortgeführt wird. Das heißt also insbesondere, dass ein weiterer zu inspizierender Bereich angefahren wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Verfahren nach dem Schritt 511 endet. Dies insbesondere dann, wenn eine definierte Endbedingung oder Abbruchbedingung erfüllt ist.
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Zusammenfassend umfasst die Erfindung also insbesondere den Gedanken Durchleuchtungsparameter bei einer Inspektion eines Bauteils mittels Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von CAD-Konstruktionsdaten anzupassen oder einzustellen, wobei diese CAD-Konstruktionsdaten dem Bereich des Bauteils, der inspiziert oder durchleuchtet werden soll, zugeordnet sind und diesen insofern beschreiben oder charakterisieren.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang zu verlassen.
