FWF -FiberMorph - Schnelle 3-dimensionale Messung von Faserquerschnittsmorphologie

  • Kontschieder, Peter (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Kritzinger, Johannes (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Eckhart, Rene (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Donoser, Michael (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Lorbach, Christian (Teilnehmer (Co-Investigator))
  • Hirn, Ulrich (Projektleiter (Principal Investigator))

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Faserquerschnittsmorphologie spielt eine wichtige Rolle für die mechanischen und optischen Papiereigenschaften. Die aktuelle Messung der Morphologie von Faserquerschnitten z.B. Faserwanddicke, Querschnittsfläche und Kollabierungsgrad ist in vielerlei Hinsicht limitiert. Einerseits ist es unmöglich mit vertretbarem Aufwand statistisch relevante Faseranzahlen zu vermessen. Andererseits vermessen die meisten Methoden den scheinbaren Faserquerschnitt. Sie vernachlässigen die Tatsache dass der Faserquerschnitt größer erscheint als er tatsächlich ist, wenn die vermessene Faser nicht exakt rechtwinkelig auf die Bildebene steht. Dieser systematische Fehler kann nur erkannt und korrigiert werden, wenn der Faserquerschnitt in 3-dimensionalen Datensätzen der Faser vermessen wird.
Das Kernziel des eingereichten Forschungsprojektes besteht daher in der Entwicklung einer effizienten Messmethode die Faserquerschnittsmorphologie korrekt und in statistisch abgesicherten Mengen messen kann. Die Kerninnovation des Projektes besteht in der Entwicklung und Validierung von bildanalytischen Algorithmen zur Entdeckung und Verfolgung der Faserquerschnitte in 3D Datensätzen von Fasern. Die bisherigen Bildanalysemethoden sind stark auf Eingaben des Benutzers angewiesen und daher zu zeitaufwänding und teuer für statistisch sinnvolle Probemengen. Die zu entwickelnde Bildverarbeitung soll völlig automatisiert ablaufen. Damit wird der Engpass in der Messung die bildanalytische Auswertung beseitigt. Dies wird quantitative Untersuchungen des Einflusses der Faserstoffaufbereitung auf die Fasern sowie des Einflusses der Faserquerschnitts Morphologie auf Papiereigenschaften ermöglichen. Mit Hilfe der verbesserten Bildverarbeitung wird die Methodik zur Messung in folgenden Punkten weiterentwickelt:
Erarbeitung einer konsistenten Methode zur Rekonstruktion des wahren Faserquerschnittes aus dem scheinbaren Faserquerschnitt.
Reproduzierbarkeitsmessungen für verschiedene Faserstoffe werden durchgeführt, basierend darauf wird eine Vorschrift für die Probenahme und Analyse erarbeitet die eine statisch abgesicherte Reproduzierbarkeit der Messmethode sicherstellt.
Die Ergebnisse der Messungen werden mit verschiedenen Digitalisierungsverfahren überprüft: Konfokale Laser Scanning Mikroskopie (CLSM), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Synchrotron Röntgen Mikro Tomografie.
Die neue Methode wird weiters zur Untersuchung eines bisher wenig erforschten Gebietes eingesetzt:
Bildsequenzen aufeinander folgender Faserquerschnitte werden in Hinblick auf Variation der Faserwandeigenschaften (Dicke, Fläche, Kollabierungsgrad) entlang der Faser untersucht. Quantitative Untersuchungen wurden auf diesem Gebiet bisher noch nicht durchgeführt, diese bieten möglicherweise neue und wichtige Aspekte für die Untersuchung der Fasermorphologie.
Zwei Arbeitsgruppen führen das Forschungsprojekt durch. Die Arbeitsgruppe Bildverarbeitung wird die bildanalytische Detektion und Vermessung der Fasern erarbeiten. Die Arbeitsgruppe Papier- und Zellstofftechnik arbeitet am Gebiet Fasermorphologie.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/11/1031/05/14