Text - Fraunhofer

Presseinformation
Sonderschau Berührungslose Messtechnik auf der Control 2013 (14. - 17. Mai)
Halle 1, Stand-Nr. 1602
Optische Inspektion von medizinischen Implantaten
Kurztext
Die Compar AG stellt zwei Systeme zur optischen Inspektion von medizinischen
Implantaten vor. Implantate sind im Körper fest eingesetzte künstliche Teile wie
Gelenke, Platten oder Schrauben. Zahnimplantate dienen zum Beispiel als
Befestigungsanker für künstliche Zähne, Brücken oder Gebisse und müssen hohe
Qualitätsanforderungen erfüllen. Mit den Systemen wird einerseits am Beispiel von
Zahn-Implantaten eine Dimensionskontrolle durchgeführt, die im Wesentlichen die
Prüfung des Gewindes, des Schafts und des Schraubenkopfs umfasst. Zum anderen
erfolgt eine Oberflächeninspektion, die die Implantate beispielsweise auf Kratzer
prüft. Die Verfahren eignen sich nicht nur zur Kontrolle von medizinischen
Implantaten, sondern können auch für Mess- und Prüfaufgaben in anderen Branchen
wie Automobilindustrie, Elektronikindustrie, Kunststoffindustrie, Uhrenindustrie usw.
eingesetzt werden.
Langfassung
Die Compar AG stellt zwei Systeme zur optischen Inspektion von medizinischen
Implantaten vor. Implantate sind im Körper fest eingesetzte künstliche Teile wie
Gelenke, Platten oder Schrauben. Zahnimplantate dienen zum Beispiel als
Befestigungsanker für künstliche Zähne, Brücken oder Gebisse und müssen hohe
Qualitätsanforderungen erfüllen. Mit den Systemen wird einerseits eine
Dimensionskontrolle durchgeführt, die im Wesentlichen die Prüfung des Gewindes,
des Schafts und des Schraubenkopfs umfasst. Zum anderen erfolgt eine
Oberflächeninspektion, die die Implantate beispielsweise auf Kratzer prüft. Die
Verfahren eignen sich nicht nur zur Kontrolle von medizinischen Implantaten,
sondern können auch für Mess- und Prüfaufgaben in anderen Branchen wie
Automobilindustrie, Elektronikindustrie, Kunststoffindustrie, Uhrenindustrie usw.
eingesetzt werden.
Die Systeme tragen zur Sicherstellung der Qualität bei medizinischen Implantaten
bei. Geprüft werden Kriterien wie korrekte Lage, Kennzeichnung und Verpackung
des Produkts, Toleranzbereiche sowie die Beschaffenheit der Oberflächen.
Dimensionskontrolle
Die Dimensionskontrolle umfasst bei Zahnimplantaten im Wesentlichen die Prüfung
des Gewindes, des Schafts und des Schraubenkopfes, wobei der spezielle
Schraubenkopf außen und innen geprüft werden muss. Die optische Prüfung von
Innensechskant oder Innenachtkant stellt eine besondere Herausforderung dar, da
Bereiche in unterschiedlicher Tiefe gleichzeitig sichtbar sein müssen und eine
Messgenauigkeit im Mikrometerbereich verlangt wird.
Für die Bildaufnahme werden eine 10 MPixel-Kamera, eine telezentrische Optik und
eine koaxiale Beleuchtung eingesetzt. Die Bildanalyse erfolgt auf einer PC-basierten
Plattform mit Algorithmen, die Messungen im Subpixelbereich ermöglichen.
Bild 2 zeigt das Ergebnis der Prüfung eines Innenachtkant auf Maßhaltigkeit und
Form. Der Durchmesser des Innenachtkants beträgt etwa 3,1 mm. Die
Standardabweichung der Messungen beträgt 0,8 µm. Damit sind sogar Unterschiede
der Durchmesser in den verschiedenen Winkellagen messbar und die Drehlage des
Schraubenkopfes kann eruiert werden. Um präzise Messungen zu erhalten ist es
wichtig, dass die Ausrichtung der optischen Achse des Messsystems parallel zur
Schraubenachse liegt.
Neben der Maßprüfung findet gleichzeitig auch eine Formprüfung statt. Für die
Formprüfung werden Masken verwendet, welche die Bereiche definieren, innerhalb
denen die Konturen verlaufen müssen. Die in Bild 2 rot eingefärbten Ecken stellen
Abweichungen in der Form dar. Wenn die einzelnen Flächen eine bestimmte Grenze
übersteigen, wird ein Produkt als Ausschuss klassifiziert.
Der Zeitbedarf für die Bildaufnahme beträgt rund 20 ms. Während dieser Zeit muss
das Teil still stehen. Die Gesamtzeit für Bildaufnahme und Bildanalyse beträgt ca.
150 ms. Bei dieser kurzen Prüfzeit wird der Durchsatz durch das mechanische
Handling limitiert.
Oberflächeninspektion
Mithilfe der Oberflächeninspektion können Oberflächenfehler wie z. B. Kratzer
detektiert werden. Die Bildaufnahme erfolgt mittels einer 5 MPixel-Kamera, einer
telezentrische Optik und einer koaxiale Beleuchtung. Um das Bild der Abwicklung zu
generieren, wird die Schraube gedreht. Die Bildanalyse erfolgt auf einer PC-basierten
Plattform.
Die Oberflächenstrukturen können mit einfachen Filteroperationen gefunden und die
Fehlerflächen gemessen und gruppiert werden. Da das Teil für die Bildaufnahme
gedreht werden muss, beträgt der Zeitbedarf hierfür etwa 1s. Bildaufnahme und
Bildanalyse können überlappend erfolgen, so dass der Zeitbedarf für die gesamte
Prüfung bei ca. 1,2 s liegt.
Das System wird im Rahmen der Sonderschau »Berührungslose Messtechnik«
anlässlich der Control 2013 in Stuttgart, 14. bis 17. Mai, in Halle 1, Stand 1602,
vorgestellt. Die Sonderschau will einen Beitrag zur Verbreiterung der Akzeptanz
berührungsloser Messtechnik leisten, indem an einigen ausgewählten Exponaten die
Konstruktionsprinzipien, Eigenheiten und Grenzen der neuen Messmöglichkeiten
demonstriert werden. Die Sonderschau findet mit Unterstützung der P. E. Schall
GmbH & Co. KG und der Fraunhofer-Allianz Vision statt.
Bild in Druckqualität:
Bild 1 (fraunhofer_vision_sonderschau_compar_optische_inspektion_bild_1.jpg):
Zahnimplantat, daneben ein Maßstab mit Millimeterteilung (Quelle: Compar AG).
Fachkontakt:
Compar AG
Dr. Hans Grossmann
Rietbrunnen 44
8808 Pfäffikon/Schweiz
Telefon: +41 55 416-1060
Fax: +41 55 416-1061
E-Mail: [email protected]
www.compar.ch
Pressekontakt:
Fraunhofer-Allianz Vision
Regina Fischer M. A.
Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen
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