Erzeugung eines segmentierten Ölfiltermediums aus einem µCT-Scan zur digitalen Bestimmung der Schichtdicke

Vliesstoffe werden traditionell in Filtrationsanwendungen eingesetzt – unter anderem für Luft- und Ölfilter. In diesem Zusammenhang analysieren wir einen CT-Scan eines Ölfiltermediums. Das Originalbild hat eine Größe von 3828×1376×2509 Voxeln mit einer Auflösung von 750 nm.  Um eine genaue Dickenabschätzung zu gewährleisten, ist eine Vorverarbeitung notwendig, für die wir die Software GeoDict verwenden.

Zunächst wird der CT-Scan importiert und so gedreht, dass seine primäre Materialachse mit dem globalen Koordinatensystem übereinstimmt. Anschließend wird das Bild beschnitten, um leere Bereiche in der Ebene des Filters zu entfernen. Das Bild wird dann so gedreht, dass das Filtermedium in der X-Y-Ebene liegt, so dass die Dicke in Z-Richtung geschätzt werden kann. Zur Erleichterung einer qualitativ hochwertigen Segmentierung wird der nicht-lokale Mittelwertfilter (NLM-Filter) verwendet, um das Rauschen im Grauwertbild zu reduzieren. Anschließend wird eine automatische globale Schwellenwertbildung nach der Otsu-Methode durchgeführt. Die Feststoffphase dieses Bildes besteht aus Zellulosefasern.

Die Bestimmung der Dicke eines Vliesstoffs kann aufgrund der abstehenden Fasern und des im Allgemeinen dichten Bereichs am oberen und unteren Ende vor Erreichen der Hauptmaterialdichte des Mediums komplex sein. Der GeoDict Algorithmus zur Dickenschätzung („Thickness Estimation“, in MatDict enthalten) bietet eine eindeutige Definition der Materialdicke, die für das Verständnis der Filtrationseffizienz und der Strömungseigenschaften eines Filtermediums von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus kann die Schätzung der Dicke auf der Grundlage eines Bildes ein wertvolles Werkzeug für die Qualitätskontrolle des Materials sein.

Zitieren des Artikels:

Frank, F., Glatt, E., Linden, S., and Wiegmann, A.: Thickness and surface estimation of thin porous media based on 3D image data, 2024, http://dx.doi.org/10.1088/1361-6501/ad2421

Der Datensatz zum Herunterladen enthält alle Scandaten sowie die Ergebnisdaten der Segmentierung in GeoDict. Die Datenerhebung, Bildverarbeitung und die Analyse der Metadaten werden in der Datenbeschreibung erläutert.

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sha256sum-Prüfsumme:
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Zitieren des Datensatzes:

Frank F., Glatt E., Linden S., Wiegmann A., 2023: Generation of a segmented oil filter medium from a µCT scan for digital thickness estimation, Math2Market GmbH, Scan data, ​https://doi.org/10.30423/data.math2market-2023-03.oilfilter.matdict

Zitieren des Artikels:

Frank, F., Glatt, E., Linden, S., and Wiegmann, A.: Thickness and surface estimation of thin porous media based on 3D image data, 2024, http://dx.doi.org/10.1088/1361-6501/ad2421