7핀 전원 커넥터의 결함 검출

전원 커넥터와 같은 다중 소재 부품의 결함 검출은 저밀도 플라스틱 바로 옆에 있는 고밀도 금속 구조물에서 발생하는 강한 아티팩트 때문에 어려운 경우가 많습니다. 이 사례 연구에서는 Voxray Quantum Reconstruction Technique(QRT)가 표준 필터 역투영법(FBP) 및 이중 에너지 융합(DE)과 비교해 산업용 CT 영상을 어떻게 개선하는지 살펴봅니다. 이물 입자, 기공, 틈과 같은 대표적인 결함에 초점을 맞추고, 광학 현미경으로 관찰한 연마 단면(PST)과 비교하여 CT 결과를 검증했습니다.

7핀 전원 커넥터 사진(왼쪽)과 CT 재구성의 3D 볼륨 렌더링(오른쪽).

다중 소재 조립품의 산업용 CT에서는 기존 재구성 방법이 다색 X선 스펙트럼을 충분히 고려하지 못하기 때문에 아티팩트가 발생합니다. 빔 경화, 금속 줄무늬, 부분 체적 번짐은 구리 합금 핀과 폴리머 하우징이 만나는 부분에서 특히 두드러지는데, 바로 이 영역이 숨은 결함을 검사해야 하는 곳입니다.

표준 FBP로 재구성한 수평 슬라이스. 심한 금속 아티팩트가 주변 플라스틱을 가려 분석이 거의 불가능합니다.

세 가지 방법으로 모두 커넥터를 재구성하고, 그 결과 볼륨을 기준 연마 단면과 비교했습니다. 그림 4는 두 금속 핀 사이의 영역으로, 이곳에는 기공, 틈, 플라스틱 입자가 존재합니다.

슬라이스별 평가

FBP(단일 에너지)

QRT(단일 에너지)

표준 FBP와 Voxray QRT 비교

FBP(이중 에너지)

QRT(단일 에너지)

이중 에너지 CT와 Voxray QRT 비교

QRT(단일 에너지)

연마 단면

Voxray QRT와 연마 단면 현미경 사진 비교

주요 결과

• 금속 핀 사이의 기공은 FBP에서는 완전히 가려지고, DE에서는 부분적으로 보이며, QRT에서는 선명하게 구분됩니다.
• 플라스틱 입자는 QRT에서만 정확하게 표현됩니다.
• 틈은 FBP와 비교해 DE와 QRT 모두에서 더 높은 대비를 보입니다.
• DE 볼륨에는 서로 다른 두 에너지 데이터 세트를 정합해야 하므로 약간의 정렬 아티팩트가 나타납니다.
• 밀도가 매우 높은 영역 바로 옆의 결함은 세 가지 방법 모두에서 여전히 어려운 과제입니다.

평가한 기법 중 QRT가 기공, 틈, 폴리머 개재물을 가장 충실하게 재구성하며, 필요한 것은 단 한 번의 스캔뿐입니다. 따라서 이중 에너지 CT와 비교해 측정 시간을 절반으로 줄이고 스캔 간 정렬 오차도 없앱니다. 이는 인라인 산업용 결함 검출에서 결정적인 장점입니다.

아래 표는 각 영상 및 검증 방법의 주요 지표를 요약한 것입니다.