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Organisationseinheit der BAM
Validation of a fast and traceable radiographic scale calibration of dimensional computed tomography
(2022)
A fast and highly precise method of determining the geometrical scale factor of computed tomography (CT) measurements has been validated successfully by Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), the Federal Institute of Metrology (METAS) and Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) within the scope of AdvanCT (Advanced Computed Tomography for dimensional and surface measurements in industry), a project funded in the European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR). The method has been developed by PTB and requires only two radiographic images of a calibrated thin 2D standard (hole grid standard) from two opposite directions. The mean grid distance is determined from both radiographs. From this and with the help of the calibration result, the radiographic scale and therefore the voxel size is determined. The procedure takes only a few minutes and avoids a time-consuming CT scan. To validate the method, the voxel sizes determined via this method were compared with voxel sizes determined from CT scans of calibrated objects. Relative deviations between the voxel sizes in the range of 10−5 were
achieved with minimal effort using cone-beam CT systems at moderate magnifications.
Mikrofokus-Röntgenquellen werden in der industriellen CT flexibelverwendet, um mit kleiner Leistung hohe Auflösung zu erzielen oder mit verminderter Auflösung bei höherer Leistung kürzere Messzeiten zu erreichen. Insbesondere Quellen in offener Bauweise benötigen Wartung wie Filamentwechsel und Nachstellen der Fokusparameter. Ziel ist es, einen optimal kleinen Quellfleck bei bekannter Spannung einzustellen und dessen Größe zu bestimmen.
Zur Überprüfung der Quellfleckgröße sind bereits Verfahren unter Verwendung lithographisch hergestellter Masken mit Strichmustern oder Siemenssternen aus Mikrometer dünnen Schichten aus stark absorbierendem Material wie z.B. Gold bekannt. Diese erfordern wegen der geringen Absorption eine lange Messzeit und sind nur kostenintensiv herzustellen. Ihre Verwendung zur regelmäßigen Qualitätsüberprüfung von CT-Anlagen ist daher nicht verbreitet.
Ziel dieser Arbeit ist es, die richtungsabhängige Quellfleckgröße absolut zu bestimmen, wobei nur einfach zu beschaffende Wolframspitzen verwendet werden. Dazu werden radiographische Bilder in hoher Vergrößerung aufgenommen und die Grauwertverteilung parametrisiert. Unter Verwendung der Kenntnis von Targetmaterial und Spannung wird eine eineindeutige Zuordnung zur Quellfleckgröße vorgenommen.
Dieses erfordert eine extensive Simulation für verschiedene Spannungen, Fokusgrößen und andere Einflussgrößen, sowie die experimentelle Verifikation an verschiedenen CT-Anlagen im Vergleich zu einer bekannten Methode. Erste Ergebnisse werden vorgestellt und die praktische Implementierung unter Angabe der Einschränkungen der Verwendbarkeit diskutiert. Die Autoren hoffen, damit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Qualitätssicherung und zur
Arbeitseffizienz in der Mikrocomputertomographie leisten zu können.