DE102012215991A1

DE102012215991A1 - Überprüfung der Bildqualität von mittels eines Aufnahmesystems durchgeführten Aufnahmen

Info

Publication number: DE102012215991A1
Application number: DE102012215991.6A
Authority: DE
Inventors: Andres Sommer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-13
Also published as: WO2014037132A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Überprüfung der Bildqualität von mittels eines Aufnahmesystems (4) durchgeführten Aufnahmen. Erfindungsgemäß wird ein Gegenstand (2, 2', 2'') auf einem Transportband (1) zu dem Aufnahmesystem (4) befördert und von dem auf dem Transportband (1) beförderten Gegenstand (2, 2', 2'') eine Aufnahme mittels des Aufnahmesystems (4) gemacht. Mittels des Aufnahmesystems (4) wird zudem eine Aufnahme von einem Phantom (3, 3', 3'') gemacht, wobei es sich bei der Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') und der Aufnahme des Phantoms (3, 3', 3'') um dieselbe Aufnahme handeln kann. Die Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') und die Aufnahme des Phantoms (3, 3', 3'') werden mittels einer Beziehung der Aufnahmen zueinander einander zugeordnet und die Bildqualität der Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') wird mithilfe der Aufnahme des Phantoms (3, 3', 3'') überprüft. Die Erfindung erlaubt eine effiziente und schnelle Überprüfung der Bildqualität, insbesondere bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Überprüfung der Bildqualität von einer mittels eines Aufnahmesystems durchgeführten Aufnahme.
Bei vielen Untersuchungsverfahren, welche eine Bildaufnahme beinhalten, ist die Kontrolle bzw. Überprüfung der Aufnahmequalität von großer Bedeutung. Beispielsweise bei Röntgengeräten werden daher zur Durchführung von Probemessungen und zur Kalibrierung bzw. Justierung künstliche Prüfkörper verwendet, welche man auch als Phantome bezeichnet. Die Phantome enthalten typischerweise in unterschiedlicher geometrischer Ausbildung Elemente unterschiedlicher spezifischer Dichten. Ein Phantom zur Messung von Schichtempfindlichkeitsprofilen für Computertomographieaufnahmen ist beispielsweise in der DE 198 52 324 C2 offenbart. Derartige Phantome können beispielsweise auch in einen Untersuchungstisch eingebaut oder Bestandteil einer auf einem Tisch angebrachten Liege sein, wie in der DE 103 24 683 A1 beschrieben.
Derzeit wird bei Messungen von Gegenständen mittels Röntgenstrahlabsorptionsmessverfahren, beispielsweise beim zerstörungsfreien Testen (NDT: Non Distruktive Testing), mit Computertomographen anhand der resultierenden 3-dimensionalen Bild-Informationen automatisch mittels einer Software oder manuell eine Betrachtung des Bildergebnisses durch einen Spezialisten vorgenommen und eine Qualitätsaussage getroffen. Diese Qualitätsaussage kann als Kriterium dafür verwendet werden, ob ein untersuchtes Bauteil verworfen wird oder nicht. Bisher erfolgen die meisten der derartigen Untersuchungen als Einzelmessverfahren und dauern teilweise bis zu einige Stunden. Die Bildqualität des Messsystems wird typischerweise vor der jeweiligen Messung mittels Phantomen oder ähnlichen Messverfahren getestet. Bei medizinischen Anwendungen ist wegen der relativ geringen Zahl von Patienten pro Tag die Belastung des Untersuchungsgerätes relativ gering. Daher genügt in diesem Fall meist eine einmalige Kontrolle und Justage pro Tag.
Dagegen stellt sich beim zerstörungsfreien Testen mit der Einführung von schnelleren Untersuchungsmethoden, z.B. der Inline-Computertomographie, das Problem, dass ein hoher Durchsatz von zu überprüfenden Bauteilen möglich wird und mit herkömmlichen Methoden eine Bildqualitätsprüfung nicht mehr vor jeder einzelnen Messung durchgeführt werden kann, weil dies den Workflow erheblich verzögern würde. Es besteht daher ein Bedarf für eine effiziente Methode der Bildqualitätsüberprüfung, die sich insbesondere auch für den Einsatz bei der zerstörungsfreien Materialprüfung eignet.
Die Erfindung hat zur Aufgabe ein Vorgehen zur effizienten Überprüfung der Bildqualität von mittels eines Aufnahmesystems durchgeführten Aufnahmen, insbesondere bei zerstörungsfreier Werkstoffprüfung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bildqualitätsüberprüfung nach Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Bildqualitätsüberprüfung nach Anspruch 13 und ein Computerprogramm nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den untergeordneten Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß findet eine Überprüfung mit Bildqualität von einer mittels eines Aufnahmesystems durchgeführten Aufnahme statt. Dabei wird ein zu überprüfender Gegenstand auf ein Transportband bzw. ein Fließband zu dem Aufnahmesystem (z.B. ein Röntgengerät, wie z.B. ein Computertomographiegerät) befördert. Von dem so transportierten Gegenstand wird eine Aufnahme mittels des Aufnahmesystems gemacht. Diese Aufnahme kann sowohl den gesamten Gegenstand als auch nur einen Teil davon betreffen. Mittels desselben Aufnahmesystems wird auch eine Aufnahme von einem Phantom aufgenommen. Dieses Phantom ist beispielsweise mit Bohrungen oder Stäben verschiedenen Durchmessers gebildet oder kann Spiralform haben. Die Aufnahme des Gegenstands und die Aufnahme des Phantoms stehen in einer definierten Beziehung zueinander. Diese Beziehung kann darin bestehen, dass es sich um dieselbe Aufnahme handelt, d.h. Gegenstand und Phantom mit einer einzigen Aufnahme erfasst wurden. Alternativ handelt es sich um zwei verschiedene Aufnahmen, die z.B. durch deren Reihenfolge oder zeitlichen Abstand einander zuordenbar sind. Schließlich wird die Bildqualität der Aufnahme des Gegenstands mit Hilfe der Aufnahme des Phantoms überprüft. In Abhängigkeit des Überprüfungsergebnisses kann beispielsweise eine Entscheidung über die Weiterverwendung oder den Verwurf des Gegenstandes getroffen werden.
In dem Fall, dass Gegenstand und Phantom in einer Aufnahme erfasst wurden, ist es vorteilhaft, wenn entweder Phantom und Gegenstand auf der Aufnahme eine feste, vorab bestimmte bzw. eingestellte Relativposition zueinander haben oder das Phantom auf der Aufnahme eine feste, vorab festgelegte bzw. eingestellte Absolutposition aufweist.
Eine fest vorgegebene Relativposition von Phantom und Gegenstand auf einer Aufnahme lässt sich z.B. dadurch realisieren, dass das Phantom mit dem Gegenstand mitbefördert wird. Das Phantom kann dann an, auf, in oder in definiertem Abstand zu dem Gegenstand angeordnet sein. Beispielsweise werden dann Gegenstand und Phantom mittels eines gemeinsamen Trägers transportiert. Das Phantom kann auch fest mit dem Träger des Gegenstandes verbunden sein, z.B. durch Integration in dem Träger.
Eine definierte Absolutposition auf einer Aufnahme, die eventuell auch den Gegenstand enthält, kann für ein Phantom dadurch realisiert werden, dass es fest mit dem Aufnahmesystem verbunden ist. Dabei kann das Phantom derart angebracht sein, dass es immer bei einer Aufnahme in der Aufnahme erscheint. Alternativ dazu lässt sich das Phantom von außerhalb des Aufnahmebereiches in den Aufnahmebereich an definierter Stelle bewegen, z.B. mittels eines Klapp- oder Schiebemechanismus, welcher im Aufnahmesystem integriert ist.
Die Erfindung erlaubt eine effiziente Vornahme von der Überprüfung eines Gegenstandes mit einer Bildqualitätskontrolle. Insbesondere muss das verwendete Transportband für diese Untersuchung nicht angehalten werden. Der Workflow bei Untersuchungen wird somit verbessert, mehr Gegenstände können pro Zeiteinheit untersucht werden.
Die Erfindung beinhaltet auch eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Überprüfung der Bildqualität. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem Transportband und einem Aufnahmesystem gebildet. Ferner verfügt es über Mittel zur gegenseitigen Zuordnung der Aufnahmen des Gegenstands und der Aufnahme des Phantoms sowie Mittel zur Überprüfung der Bildqualität. Dabei kann es sich um Software-Mittel oder eine Kombination aus Hardware und Software-Mitteln handeln. Beispielsweise ist ein Rechner für die Bearbeitung der Aufnahmeergebnisse des Aufnahmesystems vorgesehen. Der Rechner kann dann durch Bearbeitung und Analyse von Aufnahmen die Bildqualität des aufgenommenen Phantoms bestimmen und dadurch auf die Aufnahmequalität der zugehörigen Aufnahme des Gegenstandes schließen.
Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Realisierung der Erfindung durch Mittransport des Phantoms,
2 eine zweite Ausgestaltung der Erfindung durch Mittransport des Phantoms in einem Werkstückträger,
3 eine alternative Ausgestaltung der Erfindung mit Anordnung des Phantoms an dem Aufnahmesystem,
4 eine weitere Ausgestaltung mit einem an dem Aufnahmesystem angebrachten Phantom, und
5 zwei Ausgestaltungen möglicher Phantome.
In 1 ist ein Transport- bzw. Förderband 1 gezeigt. Auf diesem wird ein Werkstück befördert, welches in drei verschiedenen Positionen 2, 2', 2'' vor, während und nach der Überprüfung mittels eines Mess- bzw. Aufnahmesystems 4 gezeigt wird. Auf dem Werkstück 2, 2', 2'' ist ein Phantom 3, 3', 3'' angeordnet. Zur Bearbeitung der aufgenommenen Informationen ist ein mit dem Aufnahmesystem 4 verbundenes oder darin integriertes Rechensystem 6 vorgesehen, mittels welchem eine Qualitätsüberprüfung von Aufnahmen durchgeführt werden kann.
Wie in 1 gezeigt, ist dem zu prüfenden Werkstück 2, 2', 2'' ein Phantom 3, 3', 3'' mitgegeben, das eine Aussage über die zur Messung notwendige Bildqualität erlaubt. Hier eignen sich unter Umständen sehr einfacher Phantome, die z.B. aus dem Durchmesser gestaffelte Bohrungen in einem Material ähnlicher Dichte wie das Werkstück bestehen oder aus einem Bündel von Stäben verschiedener Durchmesser gebildet sind (5). Auch sind Spiralen denkbar, die erlauben, über die Bildqualität in Längsrichtung des Werkstückes eine Aussage zu treffen (Überprüfung von der Konstanz von Tisch- bzw. Gantry-Vorschub bzw. der Förderband-Geschwindigkeit). Das Phantom 3, 3', 3'' kann in seinen Eigenschaften dem jeweils zu untersuchenden Werkstückseigenschaften angepasst werden. Dies kann z.B. durch verschiedene Durchmesser, die Wahl des Materials, die Wahl der Form des Phantoms oder ähnliches erfolgen.
Das Phantom, 3, 3', 3'' kann z.B. – wie in 2 gezeigt – im Werkstückträger 5, 5', 5'' integriert oder an diesem permanent befestigt sein. Alternativ ist es wie in 1 am Werkstück auf andere Weise befestigt oder wird einfach mit auf die Transportvorrichtung zum Werkstück dazugelegt. Es kann auch ein Teil des Werkstücks selber sein (z.B. im Werkstück eingegossen). Es sollte so platziert sein, dass es bei der Werkstücksüberprüfung entweder im Bild mit erscheint oder bei einer zweiten Messung erfasst werden kann und automatisch ausgewertet werden kann. Dazu kann es z.B. erforderlich sein, dass es immer an der gleichen Stelle im Bild erscheint.
Alternative Ausgestaltungen zeigen die 3 und 4, bei dem das Phantom an der Messvorrichtung angebracht ist, d.h. ein Teil der Messvorrichtung bildet. Dabei besteht die Möglichkeit, dass es permanent in der Messvorrichtung eingebaut ist (3) oder für eine bedarfsmäßige Bewegung in das Messfeld ausgestaltet ist (4). Bei einer für die jeweilige Messung bei Bedarf automatisch vorgenommene Bewegung ins Messfeld kann ein Klapp- oder Schiebemechanismus vorgesehen sein, der dieses bewerkstelligt (siehe Pfeil 7 in 4, der eine Translation zur Positionierung des Phantoms im Messfeld andeutet).
Es sind Rechenmittel vorgesehen (z.B. Rechner 6 in 1, der in den anhand der anderen Figuren beschriebenen Ausgestaltungen ebenfalls vorgesehen sein kann). Diese Rechenmittel umfassen Software, die z.B. nach Lunkern und anderen Fehlern sucht. Erfindungsgemäß sind diese Rechenmittel bzw. die Software dafür ausgebildet, das Phantom zu identifizieren (beispielsweise über die Abbildungscharakteristik, die relative Position zum Werkstück, oder die Absolutposition in der Aufnahme). Die Software wertet die Aufnahme des Phantoms automatisch aus, um zu prüfen, ob die Bildqualität des entstandenen Durchleuchtungsbildes eines Werkstücks noch innerhalb der notwendigen Toleranzen liegt und damit eine Prüfung noch zum korrekten Ergebnis führen würde.
Die permanente Prüfung der Bildqualität, die so durchgeführt werden kann, erlaubt es, einen Verwurf des Werkstückes zu verhindern, wenn die nicht ausreichende Bildqualität des Meßsystems dazu führt, dass eine Fehlmessung und daraus resultierend eine Fehlbeurteilung der Werkstücksqualität stattfindet. Zudem ist es möglich, den Verlauf der Bildqualität als Funktion der Zeit zu messen und beispielsweise präventiv einen Service der Messvorrichtung zu veranlassen, wenn eine Verschlechterung der Bildqualität auf Mängel hinweist.
Die Erfindung wurde vorliegend mit Bezugnahme auf ein Röntgensystem beschrieben, ist aber auch auf andere Methoden des zerstörungsfreien Testens mit anderer Teststrahlung anwendbar. Dem Fachmann sind ohne weiteres weitere Ausgestaltungen aus den vorgestellten ableitbar, die vom Schutzbereich der beschriebenen Erfindung umfasst sein sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19852324 C2 [0002]
DE 10324683 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Überprüfung der Bildqualität von mittels eines Aufnahmesystems (4) durchgeführten Aufnahmen, bei dem – ein Gegenstand (2, 2', 2'') auf einem Transportband (1) zu dem Aufnahmesystem (4) befördert wird, – von dem auf dem Transportband (1) beförderten Gegenstand (2, 2', 2'') eine Aufnahme mittels des Aufnahmesystems (4) gemacht wird, – mittels des Aufnahmesystems (4) eine Aufnahme von einem Phantom (3, 3', 3'') gemacht wird, – die Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') und die Aufnahme des Phantoms (3, 3', 3'') mittels einer Beziehung der Aufnahmen zueinander einander zugeordnet werden, und – die Bildqualität der Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') mithilfe der Aufnahme des Phantoms (3, 3', 3'') überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung der Aufnahmen darin besteht, dass sie identisch sind, in einer festgelegten Reihenfolge aufgenommen wurden oder einen bekannten zeitlichen Abstand habe.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (3, 3', 3'') auf der Aufnahme eine vorgegebene Relativposition zu dem Gegenstand (2, 2', 2'') oder eine vorgegebene Absolutposition hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – das Phantom (3, 3', 3'') mit dem Gegenstand (2, 2', 2'') auf dem Transportband (1) mitbefördert wird, und – die Mitbeförderung des Phantoms (3) durch Anordnung des Phantoms (3, 3', 3'') an, auf, in oder in definierten Abstand zu dem Gegenstand (2, 2', 2'') realisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass – der Gegenstand (2, 2', 2'') und das Phantom (3) (3, 3', 3'') mittels eines gemeinsamen Trägers (6) befördert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (3, 3', 3'') fest mit dem Träger (6) verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (3, 3', 3'') mit dem Aufnahmesystem (4) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (3, 3', 3'') für die Aufnahme in einen Aufnahmebereich des Aufnahmesystems (4) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (3, 3', 3'') für Aufnahmen derart in einem Aufnahmebereich des Aufnahmesystems positioniert ist oder positioniert wird, dass es auf Aufnahmen stets dieselbe Position hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahl eines Phantoms (3, 3', 3'') nach Maßgabe des zu untersuchenden Gegenstands (2, 2', 2'') erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmesystem (4) ein Röntgensystem ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (3, 3', 3'') mit Bohrungen oder Stäben verschiedenen Durchmessers gebildet ist, oder Spiralform hat.
Vorrichtung zur Überprüfung der Bildqualität mit – einem Transportband (1) zur Beförderung von Gegenständen zu einem Aufnahmesystem (4) zwecks Untersuchung, – einem Aufnahmesystem (4) zur Generierung einer Aufnahme von einem auf dem Transportband (1) beförderten Gegenstand (2, 2', 2'') und zur Generierung einer Aufnahme von einem Phantom (3, 3', 3''), – Mittel zur gegenseitigen Zuordnung der Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') und der Aufnahme des Phantoms (3, 3', 3'') mittels einer Beziehung der Aufnahmen zueinander, und – Mittel (6) zur Überprüfung der Bildqualität der Aufnahme des Gegenstands (2, 2', 2'') mithilfe der Aufnahme des Phantoms überprüft wird.
Aufnahmesystem (4) mit einem an dem Aufnahmesystem (4) angebrachten Phantom (3, 3', 3''), welches für die Aufnahme in einen Aufnahmebereich des Aufnahmesystems (4) bewegbar ist.
Computerprogramm, welches dafür ausgestaltet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn es auf einem Rechner läuft.