Reduktion von Metallartefakten in der industriellen CT
Pins, Schrauben und Einlegeteile aus Metall ziehen helle und dunkle Streifen durch industrielle CT-Volumen und verdecken den Kunststoff, Klebstoff und Verbundwerkstoff um sie herum. Voxray QRT rekonstruiert Multimaterial-Bauteile aus einem einzigen Scan, sodass das Material neben dem Metall sichtbar bleibt.
Wie entstehen Metallartefakte?
Metall schwächt Röntgenstrahlung weit stärker als Kunststoffe oder Leichtmetalle. Entlang der Strahlen, die es durchqueren, kommen drei Effekte zusammen: Die Strahlaufhärtung verschiebt das Spektrum zu hohen Energien, nur wenige Photonen erreichen den Detektor (Photonenmangel), sodass das Rauschen das Signal dominiert, und im Metall gestreute Photonen fügen einen Untergrund hinzu.
Die gefilterte Rückprojektion (FDK) geht von einer einzigen Röntgenenergie und exakten Daten aus. Sie verteilt die Fehler dieser Strahlen über den ganzen Schnitt, als Streifen, die am Metall beginnen und benachbarte Metallteile verbinden.
Woran Sie sie erkennen
Helle und dunkle Streifen, die an Metallteilen beginnen und durch den Schnitt laufen.
Dunkle Bänder zwischen zwei Metallteilen, zum Beispiel zwischen den Pins eines Steckers.
Kunststoffe, Klebstoffe und Verbundwerkstoffe neben Metall verschwimmen oder verschwinden, sodass Poren, Spalte und Risse dort unentdeckt bleiben.
Metalloberflächen wirken verzerrt, was Maßmessungen in der Nähe von Metall unzuverlässig macht.
Vorher und nachher
Konventionelle Rekonstruktion und Voxray QRT im Vergleich an echten Scans. Ziehen Sie den Regler, um zu vergleichen.
Übliche Methoden gegen Metallartefakte
Jede konventionelle Methode löst einen Teil des Problems und kostet an anderer Stelle.
Höhere Spannung und Vorfilter
Funktionsweise: Mehr hochenergetische Photonen durchdringen das Metall und erreichen den Detektor.
Grenzen: Senkt den Kontrast im Kunststoff und erfordert eine stärkere Röhre. Die Streifen werden schwächer, verschwinden aber selten.
Projektionsbasierte MAR
Funktionsweise: Segmentiert das Metall, entfernt die Strahlen durch das Metall aus den Projektionen und füllt die Lücke durch Interpolation.
Grenzen: Die aufgefüllten Daten sind geschätzt. Details direkt neben dem Metall gehen verloren, und eine ungenaue Segmentierung erzeugt neue Streifen.
Dual-Energy-CT
Funktionsweise: Scannt das Bauteil zweimal mit zwei Röhrenspannungen und fusioniert die beiden Volumen.
Grenzen: Verdoppelt die Messzeit und erfordert die Registrierung beider Volumen. In unserer Steckerfallstudie waren Poren zwischen den Pins nur teilweise sichtbar.
Ausrichtung des Bauteils
Funktionsweise: Kippt das Bauteil so, dass weniger Strahlen lange Wege durch Metall nehmen.
Grenzen: Hilft nur bei manchen Geometrien und erfordert einen neuen Scan.
So reduziert Voxray QRT Metallartefakte
QRT modelliert das polychromatische Röntgenspektrum und die Physik der Messung und berechnet das Volumen, das die aufgenommenen Projektionen am besten erklärt. Metall und Kunststoff werden im selben Modell rekonstruiert. Die Streifen der gefilterten Rückprojektion entstehen so gar nicht erst, und das Material neben dem Metall bleibt sichtbar.
Multimaterial-Bauteile
Kupfer, Stahl und Aluminium neben Kunststoffen, Klebstoffen und Verbundwerkstoffen, in einer Rekonstruktion.
Ein Scan
Kein zweiter Scan mit anderer Röhrenspannung. In unserer Fallstudie halbierte das die Messzeit gegenüber der Dual-Energy-CT.
Automatische Korrektur
Die Korrektur läuft während der Rekonstruktion, und die Standardeinstellungen liefern bei fast allen Datensätzen gute Ergebnisse.
Ihre Anlage, Ihre Software
QRT liest die Rohprojektionen Ihrer vorhandenen CT-Anlage und speichert VGI oder DICOM für Ihre Analysesoftware.
Fallstudie
Defekterkennung in einem 7-poligen Stromstecker
Gemeinsam mit der Robert Bosch GmbH, Corporate Research, haben wir gefilterte Rückprojektion, Dual-Energy-Fusion und QRT an einem Stecker mit Pins aus Kupferlegierung in einem Kunststoffgehäuse verglichen und mit einem Schliffbild validiert. Poren zwischen den Pins waren in der gefilterten Rückprojektion verdeckt, mit Dual Energy teilweise sichtbar und mit QRT klar aufgelöst.
Zur Fallstudie
Häufige Fragen zu Metallartefakten
Wie entstehen Metallartefakte in der CT?
Metall absorbiert den Großteil der Röntgenstrahlung, die es durchquert. Strahlaufhärtung, Photonenmangel und Streustrahlung machen die Daten entlang dieser Strahlen inkonsistent, und die gefilterte Rückprojektion verteilt diese Fehler als helle und dunkle Streifen über den Schnitt.
Was ist Metallartefaktreduktion (MAR)?
MAR ist der Sammelbegriff für Methoden, die Streifen durch Metall verringern. Die meisten ersetzen vor der Rekonstruktion die Projektionsdaten, die durch das Metall laufen, durch interpolierte Werte. Modellbasierte Rekonstruktionen wie QRT modellieren stattdessen die Physik der Messung.
Entfernt QRT alle Metallartefakte?
Keine Methode entfernt alle. In unserer Steckerfallstudie löste QRT Poren, Spalte und ein Kunststoffpartikel zwischen den Pins auf, aber Defekte direkt neben sehr dichten Bereichen blieben mit allen Methoden schwer zu erkennen.
Brauche ich Dual-Energy-CT für Bauteile mit Metall?
Mit QRT nicht. In unserer Steckerfallstudie zeigte QRT aus einem einzigen Scan mehr als die Dual-Energy-Fusion aus zwei Scans, in der Hälfte der Messzeit.
Welche Bauteile profitieren am meisten?
Bauteile, in denen Metall neben Material geringer Dichte sitzt: Stecker, umspritzte Bauteile, Akkuzellen, Elektronik und Verbundwerkstoffe mit Metalleinlegern.
Kann ich QRT mit meinen eigenen Scans testen?
Ja. Fordern Sie eine kostenlose Testversion an und rekonstruieren Sie Ihre eigenen Datensätze auf Ihrer Workstation, oder wählen Sie den Rekonstruktionsservice und schicken Sie uns einen Datensatz, den wir für Sie rekonstruieren.
Weitere CT-Artefakte
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