産業用 CT の金属アーティファクト低減
金属のピン、ねじ、インサートは産業用 CT のボリュームに明暗のストリークを生み、その周囲の樹脂、接着剤、複合材を覆い隠します。Voxray QRT はマルチマテリアル部品を 1 回のスキャンから再構成するため、金属の隣の材料も見える状態に保たれます。
金属アーティファクトの原因
金属は樹脂や軽合金よりもはるかに強く X 線を減衰させます。金属を通過する光線では 3 つの効果が重なります。ビームハードニングによってスペクトルが高エネルギー側にずれ、検出器に届く光子がごくわずかになる（光子欠乏）ためノイズが信号を支配し、さらに金属内で散乱した光子がバックグラウンドを加えます。
フィルタ補正逆投影法（FDK）は、単一の X 線エネルギーと正確なデータを前提とします。そのため、これらの光線の誤差を断面全体に広げ、金属から始まり隣り合う金属部品をつなぐストリークとして現れます。
見分け方
金属部品から始まり、断面を横切る明暗のストリーク。
コネクタのピン間など、2 つの金属部品の間に現れる暗い帯。
金属に隣接する樹脂、接着剤、複合材がぼやけたり消えたりし、そこにあるボイド、ギャップ、クラックが見落とされる。
金属表面が歪んで見え、金属付近の寸法測定が信頼できなくなる。
ビフォー・アフター
実際のスキャンで、従来の再構成と Voxray QRT を比較しています。スライダーをドラッグして比較してください。
金属アーティファクトを減らす一般的な手法
従来の手法はいずれも問題の一部を解決しますが、別のところでコストが発生します。
高い管電圧とプレフィルタ
仕組み: より多くの高エネルギー光子が金属を透過し、検出器に届きます。
限界: 樹脂のコントラストが下がり、より強力な X 線管が必要になります。ストリークは弱まりますが、消えることはまれです。
投影ベースの MAR
仕組み: 金属をセグメント化し、金属を通る光線を投影データから除去して、その欠損を補間で埋めます。
限界: 埋めたデータは推定値なので、金属のすぐ隣の細部は失われ、セグメンテーションが不正確だと新たなストリークが生じます。
デュアルエネルギー CT
仕組み: 2 つの管電圧で部品を 2 回スキャンし、2 つのボリュームを融合します。
限界: 測定時間が 2 倍になり、2 つのボリュームの位置合わせが必要です。当社のコネクタ事例では、ピン間のボイドは部分的にしか見えませんでした。
部品の向き
仕組み: 金属内を長く通る光線が少なくなるように部品を傾けます。
限界: 一部の形状にしか効果がなく、再スキャンが必要です。
Voxray QRT による金属アーティファクトの低減
QRT は多色 X 線スペクトルと測定の物理をモデル化し、記録された投影データを最もよく説明するボリュームを計算します。金属と樹脂は同じモデルで再構成されるため、フィルタ補正逆投影法のストリークはそもそも発生せず、金属の隣の材料も見える状態に保たれます。
マルチマテリアル部品
樹脂、接着剤、複合材に隣接する銅、鋼、アルミニウムを 1 回の再構成で扱えます。
1 回のスキャン
別の管電圧での 2 回目のスキャンは不要です。当社の事例では、デュアルエネルギー CT と比べて測定時間が半分になりました。
自動補正
補正は再構成中に行われ、ほぼすべてのデータセットで標準設定のまま良好な結果が得られます。
お使いの装置とソフトウェアのまま
QRT は既存の CT 装置の生の投影データを読み込み、解析ソフトウェア向けに VGI または DICOM で保存します。
事例
7 ピン電源コネクタの欠陥検出
Robert Bosch GmbH Corporate Research と共同で、樹脂ハウジング内に銅合金ピンを持つコネクタについて、フィルタ補正逆投影法、デュアルエネルギー融合、QRT を比較し、研磨断面で検証しました。ピン間のボイドは、フィルタ補正逆投影法では隠れ、デュアルエネルギーでは部分的に見え、QRT でははっきり分解されました。
事例を読む
金属アーティファクトに関するよくある質問
CT で金属アーティファクトが生じる原因は何ですか？
金属は通過する X 線の大部分を吸収します。ビームハードニング、光子欠乏、散乱によってこれらの光線のデータに矛盾が生じ、フィルタ補正逆投影法がその誤差を明暗のストリークとして断面全体に広げます。
金属アーティファクト低減（MAR）とは何ですか？
MAR は、金属によるストリークを減らす手法の総称です。多くは再構成の前に、金属を通る投影データを補間値で置き換えます。QRT のようなモデルベースの再構成は、代わりに測定の物理をモデル化します。
QRT はすべての金属アーティファクトを取り除けますか？
すべてを取り除ける手法はありません。当社のコネクタ事例では、QRT はピン間のボイド、ギャップ、樹脂粒子を分解しましたが、非常に高密度な領域のすぐ隣にある欠陥は、どの手法でも見つけにくいままでした。
金属を含む部品にはデュアルエネルギー CT が必要ですか？
QRT なら必要ありません。当社のコネクタ事例では、1 回のスキャンからの QRT が、2 回のスキャンのデュアルエネルギー融合よりも多くを示し、測定時間は半分でした。
特に効果が大きいのはどのような部品ですか？
金属が低密度の材料と隣り合う部品です。コネクタ、インサート成形品、電池セル、電子機器、金属インサートを持つ複合材などです。
自分のスキャンで QRT を試せますか？
はい。無料トライアルをお申し込みいただき、ご自身のワークステーションでお手持ちのデータセットを再構成できます。または再構成サービスを選び、データセットを送っていただければ当社で再構成します。
お手持ちのスキャンの金属アーティファクトを減らしましょう
無料トライアルでお手持ちのデータを QRT で再構成するか、部品についてご相談ください。