Die industrielle Computertomographie etabliert sich immer mehr in Anwendungen außerhalb des klassischen Werkstofflabors, wie z.B. in der 100% Qualitätskontrolle von hochwertigen Produkten. Diese Anwendungsfelder stellen jedoch besondere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der genutzten CT-Systeme und insbesondere an den erreichbaren Durchsatz dar. Eine gängige Möglichkeit, den Durchsatz zu erhöhen, ist der Scan mehrerer Objekte in einem Messvolumen. Besonders bei hochabsorbierenden Proben ist dies jedoch nur bedingt möglich, da sich infolge der überlagerten Abbildung der Proben auf dem Detektor die erreichbare Bildqualität stark verschlechtert. Infolgedessen ist der Anwender oft gezwungen, die Röntgenenergie der summierten Durchstrahlungslänge der Messobjekte anzupassen, was zu einer höheren Belastung und Abnutzung der Röntgenröhre führt. Gleichzeitig erhöht sich durch die Anordnung mehrerer Proben im Bild die Gesamtbreite des zur Rekonstruktion genutzten Detektorbereichs, was eine Erhöhung der Winkelanzahl erforderlich macht, um das mit dem Abstand zum Drehzentrum wachsende Winkelinkrement zu kompensieren.
Durchsatz um Faktor 3 erhöhen
Mit Hilfe des am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik in Zusammenarbeit mit Xray-Lab entwickelten PolyCT Verfahrens ist es nun möglich, den Durchsatz konventioneller CT-Anlagen selbst für hochabsorbierende Proben um ein Vielfaches zu erhöhen. Das in nahezu jede beliebige industrielle CT-Anlage nachrüstbare Set verfügt in den Varianten M3 und L3 über drei einzelne Drehachsen für je eine Probe, die von der Hauptdrehachse des CT-Systems mechanisch angetrieben werden. Durch Rotation eines jeden Objekts um seine eigene Achse wird in jedem Projektionsbild die maximale Bildqualität erreicht, während der Durchsatz verdreifacht wird. Zusätzlich dazu kann die Winkelanzahl auf ein Minimum gesenkt werden da die überschatteten Detektorbereiche, jeder für sich als Maß für die Winkelanzahl fungieren. Die Betriebsparameter der Röntgenröhre können ebenso auf ein Minimum, dass zur Durchdringung einer Probe nötig ist, reduziert werden was zu einer höheren Lebensdauer der Komponenten des CT-Systems führt. Mit dem Einsatz des PolyCT Verfahrens lässt sich der Scan-Durchsatz im Vergleich zum konventionellen Mehrfachscan um mehr als den Faktor 3 erhöhen.Ein aktuelles Beispiel aus der Praxis stellt die Anwendung an Triebwerkseinspritzdüsen aus Titan dar, bei der durch den Einsatz die Messzeit für einen Scan von etwa 30 auf 10 Minuten reduziert werden konnte bei gleichzeitig gesteigerter Bildqualität und schonenderer Betriebsweise der Röntgenanlage durch Anwendung von 220 kV anstelle 320 kV.
Einbau und Nutzung
Aufgrund der rein mechanischen Schnittstelle zum CT-System über ein zentriertes Spannfutter auf der Drehachse und eine Fixierung der PolyCT mithilfe eines magnetischen Messstativs innerhalb des CT-Systems bedarf die Installation keiner besonderen Unterstützung durch den Anlagenhersteller. Ebenso erfolgt die Bedienung der Anlage nach Installation und Ausrichtung in gewohnter Art und Weise und erfordert somit nur minimale Zusatzkenntnisse vom Bediener ab. Die Ausrichtung im CT-System erfolgt anhand eines integrierten Laserkreuzes, das in Richtung des Detektors projiziert werden kann. Durch Ausrichtung des Lasers auf die Mitte des Detektors wird sichergestellt, dass die beiden äußeren Drehachsen denselben Vergrößerungsfaktor aufweisen, wie die mittlere, wodurch eine gleichmäßige Voxelkantenlänge über alle Volumina erreicht wird.
Rekonstruktionssoftware Polyreko
Im Leistungsumfang der PolyCT ist die Rekonstruktionssoftware Polyreko des Fraunhofer EZRT enthalten, die auf nahezu allen konventionellen Rekonstruktionsrechnern installiert und autark genutzt werden kann. Die Software verfügt über zahlreiche Schnittstellen zu den gängigen anlagenspezifischen Datenformaten und wird stetig um weitere ergänzt. Der Rekonstruktionsablauf sieht die Zerteilung des Projektionsbildes in einzelne Datensätze vor, was eine sehr effiziente und schnelle Rekonstruktion selbst bei 4K Daten ermöglicht. Das Resultat sind drei einzelne Rekonstruktionen im nativen *.rek Format, das von allen gängigen Bildverarbeitungstools importiert werden kann. Des Weiteren sind auch Exportfuktionen z.B. in das *.vgl Format verfügbar, die eine nahtlose Einbindung der Messungen in Auswerteabläufe ermöglichen.
