WinWerth® artefactcorrecties - overzicht van de nieuwe ontwikkelingen

De empirische artefactcorrectie EAK is een beproefde methode om artefacten ten gevolge van bundelverharding en verstrooide straling te verminderen. Voor meetobjecten van één materiaal en één dichtheid kan de relatie tussen de verzwakking van röntgenstraling door het meetobject en de doorgelaten lengte worden beschreven door een karakteristieke kromme. Deze relatie wordt experimenteel bepaald op een gekalibreerd materiaalmonster of op het werkstuk zelf. De karakteristieke kromme kan bij een volgende meting worden gebruikt om bundelharding en sommige verstrooide bundelartefacten sterk te verminderen. Deze methode heeft zich gedurende vele jaren in de praktijk bewezen, maar bereikt voor sommige taken haar grenzen. Met de hieronder beschreven nieuwere methoden kunnen artefacten die door verschillende fysische effecten worden veroorzaakt, gericht worden verminderd.

Grote onderdelen met een hoge demping

Door de strooistraling die in het gemeten object wordt opgewekt, worden vervalste intensiteitswaarden gemeten, wat resulteert in artefacten in het volume. Deze strooistraling artefacten worden gesimuleerd met behulp van een volume uit een master part meting en vervolgens gebruikt om het volume te corrigeren.

Strooistraling ontstaat door verstrooiing van röntgenfotonen in het onderdeel ten gevolge van het Compton-effect. Dit treedt met name op bij tomografie van relatief grote onderdelen van dichte materialen die moeilijk te penetreren zijn. Bij lage vergroting of korte afstanden tussen het object en de detector wordt een groter deel van de resulterende verstrooide straling gedetecteerd. De belangrijkste toepassing van de correctie van verstrooiingsartefacten is dan ook de vermindering van systematische meetfouten bij het meten van grote objecten die uit sterk materialen bestaan met een hoge demping, bijvoorbeeld grote turbinebladen, motorblokken en versnellingsbakbehuizingen.

Grote hoek van de kegelstraal

Tomografie met een kegelvormige röntgenstraal maakt korte meettijden mogelijk door gelijktijdige detectie van grote gebieden van het onderdeel. Naarmate de hoek van de kegelvormige straal toeneemt, wordt het onderdeel echter slechter gescand. Met een gepatenteerde methode kunnen de resulterende kegelstraalartefacten op de doelgeometrie worden gesimuleerd en toegepast om het meetvolume te corrigeren.

De correctie kan worden berekend door simulatie op het CAD-model of op een puntenwolk van een master part meting van het onderdeel. Eenmaal berekend, is de correctie toepasbaar op puntenwolken van hetzelfde onderdeel of van andere onderdelen van hetzelfde type, bv. in een seriemeting. Volumes kunnen ook worden gecorrigeerd. De berekening van de correctie is gebaseerd op een simulatie op een puntenwolk van het gemeten onderdeel.

Door te meten met een grotere kegelstraalhoek is het mogelijk de meettijd te verkorten bij eenzelfde herhaalbaarheid of de herhaalbaarheid te verbeteren bij eenzelfde meettijd. Dit wordt bereikt door een groter deel van de beschikbare stralingsenergie te gebruiken, bijvoorbeeld door de focus-detectorafstand (FDD) bij dezelfde beeldvormingsschaal te verkleinen. De kegelstraalartefacten en de daaruit voortvloeiende systematische meetfouten kunnen sterk worden verminderd door gebruik te maken van een correctie voor kegelstraalartefacten.

Ring artefacten bij het meten van materialen met lage demping

De gevoeligheid bepaalt de omzetting van röntgenstraling in een gemeten intensiteit. Door niet volledig gecorrigeerde gevoeligheidsverschillen leidt dezelfde stralingsintensiteit op twee aangrenzende pixels tot respectievelijk donkerdere of lichtere grijswaarden. Door terug projectie van deze verschillen in alle rotatieposities ontstaan ringvormige artefacten in het gereconstrueerde volume.

Met de nieuwe

Met de nieuwe WinWerth® ringartefact correctie wordt de in de intensiteitsbeelden vastgelegde informatie over de gevoeligheidsverschillen tussen de pixels bepaald aan de hand van de huidige meting en gebruikt voor een fijne correctie van de beelden. In het daaruit gereconstrueerde volume worden de ringartefacten sterk verminderd. Deze zijn meer merkbaar in het geval van zwak absorberende onderdelen. Daarom is het gebruik van deze correctiemethode bijzonder nuttig bij metingen van onderdelen met een gering dempingsvermogen, zoals micro-tandwielen van kunststof, materiaalmonsters van schuimmaterialen of lensverpakkingen voor smartphones.