WinWerth® Korekty artefaktów – Innowacje w skrócie

Empiryczna korekcja artefaktów EAK to sprawdzona metoda redukcji artefaktów spowodowanych utwardzeniem wiązki i promieniowaniem rozproszonym. W przypadku obiektów pomiarowych wykonanych z jednego materiału i o jednej gęstości, zależność między tłumieniem promieniowania rentgenowskiego przez obiekt pomiarowy a promieniowaną długością można opisać krzywą charakterystyczną. Zależność ta jest określana eksperymentalnie na skalibrowanej próbce materiału lub na samym przedmiocie obrabianym. Krzywą charakterystyczną można wykorzystać w kolejnym pomiarze, aby znacznie zmniejszyć utwardzenie wiązki i niektóre artefakty wiązki rozproszonej. Metoda ta sprawdziła się w użyciu przez wiele lat, ale w przypadku niektórych zadań osiąga swoje granice. Nowsze metody opisane poniżej umożliwiają ukierunkowaną redukcję artefaktów spowodowanych różnymi efektami fizycznymi.

Duże i gęste elementy

Promieniowanie rozproszone generowane w obiekcie pomiarowym powoduje, że mierzone są zafałszowane wartości natężenia, co prowadzi do artefaktów w objętości. Te artefakty promieniowania rozproszonego są symulowane przy użyciu objętości z pomiaru części wzorcowej, a następnie wykorzystywane do korekty objętości.

Promieniowanie rozproszone jest spowodowane rozpraszaniem fotonów rentgenowskich w przedmiocie obrabianym z powodu efektu Comptona. Występuje to w szczególności podczas tomografowania stosunkowo dużych obiektów wykonanych z gęstych materiałów, które są trudne do penetracji. Przy małych powiększeniach lub niewielkiej odległości między mierzonym obiektem a detektorem wykrywana jest większa część rozproszonego promieniowania. Głównym obszarem zastosowania korekcji artefaktów wiązki rozproszonej jest zatem redukcja systematycznych odchyleń pomiarowych podczas pomiaru dużych obiektów wykonanych z materiałów o wysokim współczynniku tłumienia, np. dużych łopatek turbin, bloków silników i obudów skrzyń biegów.

Duże kąty wiązki stożkowej

Tomografia z wiązką promieniowania rentgenowskiego w kształcie stożka umożliwia krótki czas pomiaru poprzez jednoczesne rejestrowanie dużych obszarów przedmiotu obrabianego. Jednak wraz ze wzrostem kąta wiązki stożkowej, przedmiot obrabiany jest skanowany coraz słabiej. Wynikające z tego artefakty wiązki stożkowej mogą być symulowane na geometrii docelowej przy użyciu opatentowanego procesu i wykorzystywane do korygowania objętości pomiarowej.

Korektę można obliczyć poprzez symulację na modelu CAD lub na chmurze punktów z pomiaru części wzorcowej przedmiotu obrabianego. Po obliczeniu, korekta może zostać zastosowana do chmur punktów tego samego elementu lub innych elementów tego samego typu, np. w przypadku pomiarów seryjnych. Można również korygować objętości. Korekta jest obliczana na podstawie symulacji chmury punktów mierzonego elementu.

Dzięki pomiarowi z większym kątem wiązki stożkowej możliwe jest skrócenie czasu pomiaru przy tej samej powtarzalności lub poprawienie powtarzalności przy tym samym czasie pomiaru. Osiąga się to poprzez wykorzystanie większej części dostępnej energii wiązki, na przykład poprzez zmniejszenie odległości ognisko-detektor (FDD) przy tej samej skali obrazowania. Powstające artefakty wiązki stożkowej i wynikające z nich systematyczne odchylenia pomiarowe można znacznie zmniejszyć, stosując korekcję artefaktów wiązki stożkowej.

Artefakty pierścieniowe podczas pomiaru materiałów o niskim tłumieniu

Czułość określa konwersję promieniowania rentgenowskiego na zmierzoną intensywność. Ze względu na różnice w czułości, które nie są w pełni skorygowane, ta sama intensywność promieniowania prowadzi do ciemniejszych lub jaśniejszych wartości szarości dla dwóch sąsiednich pikseli. Projekcja wsteczna tych różnic we wszystkich pozycjach obrotowych skutkuje artefaktami w kształcie pierścienia w zrekonstruowanej objętości.

Dzięki nowej korekcji artefaktów pierścieniowych WinWerth®, informacje zawarte w obrazach intensywności o różnicach czułości między pikselami z bieżącego pomiaru są określane i wykorzystywane do dokładnej korekcji obrazów. Artefakty pierścieniowe są znacznie zredukowane w zrekonstruowanej objętości. Są one bardziej znaczące w przypadku słabo pochłaniających elementów. Ta metoda korekcji jest zatem szczególnie przydatna podczas pomiaru elementów o niskiej zdolności tłumienia, takich jak plastikowe mikroprzekładnie, próbki materiałów piankowych lub soczewki do smartfonów.