DE102015121127A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Computertomografie eines Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden. Dabei wird zumindest ein erstes Vergleichs-Durchstrahlungsbild vor der Messung oder zum Beginn der Messung in einer ersten Drehstellung aufgenommen und zumindest ein zweites Vergleichs-Durchstrahlungsbild nach der Messung oder gegen Ende der Messung in der ersten Drehstellung aufgenommen wird, wobei das erste Vergleichs-Durchstrahlungsbild und das zweite Vergleichs-Durchstrahlungsbild verglichen werden, und eine Driftkorrektur nur dann durchgeführt wird, wenn der Vergleich Abweichungen oberhalb eines vorher festgelegten Grenzwertes ergibt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Driftkorrektur bei einer Computertomografie und auf eine Vorrichtung zur computertomografischen Messung von dimensionellen Merkmalen an einem Werkstück.
  • Die Messabweichungen bei computertomografischen Messungen werden durch während der Messung aber auch in Bezug auf einen Einmesszustand auftretende Positionsänderungen (Drift) der zur computertomografischen Messung eingesetzten Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und mechanische Drehachse zur Drehung des Werkstücks oder zur Drehung von Quelle und Detektor, relativ zueinander (Taumelbewegungen bei der Drehung des Messobjektes oder Verlagerungen zwischen der Röntgenröhre, insbesondere des Brennflecks der Röntgenröhre, und dem Röntgendetektor und dem Werkstück) beeinflusst.
  • Zur Korrektur der Drift sind beispielsweise aus der WO 2005/119174 A1 Verfahren bekannt, bei denen ein Driftkörper dauerhaft mit tomografiert wird. Hierdurch werden jedoch die Abweichungen zum Einmesszustand nicht berücksichtigt.
  • Der WO 2010/094774 A1 der Anmelderin ist unter anderem ein Verfahren zu entnehmen, bei dem anhand vorab aufgenommener Durchstrahlungsbilder des Werkstücks in einer eingeschränkten Anzahl von Drehstellungen die Drift bei der eigentlichen Messung erkannt und korrigiert werden soll. Auch hierbei werden Abweichungen zum Einmesszustand nicht berücksichtigt. Zudem fehlen Lösungen, wann und wie die Driftkorrektur für Drehstellungen ausgeführt werden soll, für die kein Vorabdurchstrahlungsbild vorliegt.
  • Auch besteht Lösungsbedarf dafür, dass die Korrektur der Durchstrahlungsbilder möglichst ohne Zeitverzug erfolgt, also nicht erst nach der Messung aller Durchstrahlungsbilder.
  • Entsprechende Weiterbildungen, insbesondere die Drift in Bezug zu einem Einmesszustand zu korrigieren, sind der zum Anmeldedatum der vorliegenden Erfindung unveröffentlichten DE 10 2014 114 739.1 der Anmelderin zu entnehmen, deren Offenbarung hier zur möglichen Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der vorliegenden Erfindung vollständig aufgenommen ist. Die DE 10 2014 114 739.1 und die DE 10 2014 119 247.8 dienen zudem der auf die Anmelderin zurückgehenden DE 10 2015 116 150.8 als Priorität. Die Offenbarung der DE 10 2014 119 247.8 und der DE 10 2015 116 150.8 wird hier zur möglichen Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der vorliegenden Erfindung vollständig aufgenommen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verfahren zur Driftkorrektur nach dem Stand der Technik weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass eine Driftkorrektur nur dann erfolgt, wenn eine signifikante Drift vorliegt.
  • Zur Lösung zumindest von Teilaspekten wird vorgeschlagen, dass am Anfang und am Ende der Messung in der gleichen Drehstellung, also beispielsweise der 0°- und der 360°-Stellung, aufgenommene Durchstrahlungsbilder (Vergleichs-Durchstrahlungsbilder) verglichen werden und aus dem Vergleich erkannt wird, ob eine Drift, also Verschiebung zwischen den Vergleichs-Durchstrahlungsbildern oberhalb eines zuvor festgelegten Grenzwertes, insbesondere definiert durch einen Driftvektor oder Korrelationsfaktor, vorliegt und nur dann eine Driftkorrektur entsprechend der zuvor genannten Methoden, insbesondere den in den Schriften DE 10 2014 114 739.1 , DE 10 2014 119 247.8 und DE 10 2015 116 150.8 der Anmelderin beschriebenen Methoden erfolgt.
  • Der Vergleich zwischen den Vergleichs-Durchstrahlungsbildern basiert bevorzugt auf einem Korrelationsverfahren. Als ein Ergebnis einer Korrelation wird beispielsweise bei pixelweisen Vergleich der Pixel der Vergleichs-Durchstrahlungsbilder ein Korrelationsfaktor bestimmt, der die Übereinstimmung zwischen den Bildern quantifiziert. Korrelationsfaktor 1 bedeutet dabei vollständige Übereinstimmung, so dass eine Driftkorrektur nicht notwendig ist. Aber auch bei kleineren Korrelationsfaktoren von beispielsweise > 0,9 oder > 0,8 kann die Drift noch derart klein sein, dass dadurch auftretende Messabweichungen zulässig sind. Vorab wird dazu ein Grenzwert für den Korrelationsfaktor durch den Bediener festgelegt und in der Geräte-Software gespeichert. Gleiches Vorgehen wird bei der alternativen Bestimmung der Verschiebung, beispielsweise in Form eines Driftvektors in der Ebene der Vergleichs-Durchstrahlungsbilder, zwischen den Vergleichs-Durchstrahlungsbildern angewendet. Hierbei werden die Vergleichs-Durchstrahlungsbilder mathematisch zueinander verschoben und die Verschiebung bestimmt, bei der die maximale pixelweise Korrelation vorliegt und die ermittelte Verschiebung als Driftvektor verwendet. Der Driftvektor wird mit einem zuvor definierten zulässigen Grenzwert verglichen und nur bei Überschreiten die Driftkorrektur durchgeführt.
  • Zur Lösung zumindest von Teilaspekten wird also vorgeschlagen, ein Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, dass sich dadurch auszeichnet, dass zumindest ein erstes Vergleichs-Durchstrahlungsbild vor der Messung oder zum Beginn der Messung in einer ersten Drehstellung, vorzugsweise Startdrehstellung wie 0°-Stellung, aufgenommen wird und zumindest ein zweites Vergleichs-Durchstrahlungsbild nach der Messung oder gegen Ende der Messung in der ersten Drehstellung, insbesondere 360°-Stellung, aufgenommen wird, wobei das erste Vergleichs-Durchstrahlungsbild und das zweite Vergleichs-Durchstrahlungsbild verglichen werden, insbesondere Driftvektor und/oder Korrelationsfaktor bestimmt wird, und eine Driftkorrektur nur dann durchgeführt wird, wenn der Vergleich Abweichungen oberhalb eines vorher festgelegten Grenzwertes ergibt, insbesondere der Driftvektor vorher festgelegten Grenzwert überschreitet und/oder der Korrelationsfaktor vorher festgelegten Grenzwert unterschreitet, wobei vorzugsweise der Driftvektor Richtung und Betrag der Verschiebung zwischen erstem und zweitem Vergleichs-Durchstrahlungsbild in der Ebene der Vergleichs-Durchstrahlungsbilder bezeichnet.
  • Bevorzugt wird vorzugsweise darauf aufbauend vorgeschlagen, ein Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, indem vor und/oder nach der Messung, bevorzugt vor der Messung, in einer reduzierten Anzahl von Soll-Drehstellungen (Stützstellen) Soll-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, das sich im Wesentlichen dadurch auszeichnet, dass in den Soll-Drehstellungen bei der Messung aufgenommene Durchstrahlungsbilder mit den Soll-Durchstrahlungsbildern verglichen werden und für jede Soll-Drehstellung (Stützstelle) aus der Lageabweichung zumindest eines Merkmals in den Durchstrahlungsbildern in Bezug auf die Lage dieses Merkmals im Soll-Durchstrahlungsbild jeweils eine Verschiebung (Stützpunkt-Korrektur-Vektoren) bestimmt und der jeweiligen Soll-Drehstellung (Stützstelle) zugeordnet wird, wobei aus einem oder mehreren Stützpunkt-Korrektur-Vektoren jeweils ein Korrektur-Vektor für jedes Durchstrahlungsbild berechnet wird, vorzugsweise der Korrektur-Vektor aus einem Stützpunkt-Korrektur-Vektor bestimmt wird, der der gleichen Drehstellung oder der zeitlich davor liegenden Soll-Drehstellung (Stützstelle) zugeordnet ist, besonders bevorzugt der Korrektur-Vektor aus den beiden Stützpunkt-Korrektur-Vektoren bestimmt wird, die zeitlich direkt vor und nach der aktuellen Drehstellung liegenden Soll-Drehstellungen (Stützstellen) zugeordnet sind.
  • Die Soll-Drehstellungen sind Drehstellungen der mechanischen Drehachse um die Drehachse, um die der drehbare Teil der mechanischen Drehachse drehbar ist. Die Soll-Drehstellungen werden zum einen eingenommen bei der vor und/oder nach der Messung des Werkstücks zu bestimmenden Soll-Durchstrahlungsbilder und noch einmal bei der eigentlichen Messung des Werkstücks, also der Aufnahme der Durchstrahlungsbilder, wobei dabei auch alle anderen zur Messung verwendeten Drehstellungen eingenommen werden, die nämlich zwischen den Soll-Drehstellungen liegen. Die Aufnahme von Durchstrahlungsbilder in den Soll-Drehstellungen und Soll-Durchstrahlungsbildern in den Soll-Drehstellungen macht diese erst vergleichbar. Liegt absolut keine Drift und auch sonst keine Störungen vor, sind diese dadurch jeweils identisch.
  • Typischerweise werden bei einer Computertomografie in mehreren hundert Drehstellungen (Messdrehstellungen), zumeist mehr als 100 bis etwas bis zu 1600 Drehstellungen, die bevorzugt äquidistant im Drehwinkelbereich von 0° bis etwa 360° (zzgl. des Kegelwinkels der vom Detektor erfassten Röntgenstrahlung, der zur Veranschaulichung hier vernachlässigt wird) verteilt sind und schrittweise nacheinander angefahren werden, Durchstrahlungsbilder (Messdurchstrahlungsbilder) zur Messung eines Werkstücks aufgenommen und anschließend bzw. parallel zu einem Voxelvolumen rekonstruiert. Die Anzahl der Soll-Durchstrahlungsbilder wird deutlich geringer gewählt, beispielhaft 4 bis zu 100 Drehstellungen (Soll-Drehstellungen, auch Stützstellen genannt). Diese sind ebenfalls bevorzugt äquidistant im Drehwinkelbereich von 0° bis 360° (bzw. wieder zzgl. des Kegelwinkels der erfassten Röntgenstrahlung) verteilt. Bei Aufnahmezeiten für ein Durchstrahlungsbild von etwa einer Sekunde, ohne Einschränkung der Allgemeinheit (Sondergeräte arbeiten auch mit Aufnahmezeiten im Millisekundenbereich und hochgenaue Messungen werden auch mit Aufnahmezeiten (Belichtungszeiten) von mehreren Sekunden, z. B. 2 oder 4 oder 8 Sekunden oder noch länger, durchgeführt.), ergeben sich für eine Werkstückmessung mit beispielhaft 360 Durchstrahlungsbildern (ein Grad Versatz je Bild, es ergeben sich also Drehstellungen von 0°, 1°, 2°, ..., 359°) daher Messzeiten von mehreren Minuten, im Beispiel 6 Minuten für die Bildaufnahme (Belichtung) zuzüglich der Zeiten für die Drehung der mechanischen Drehachse und nachlaufende Zeit für den Abschluss der Rekonstruktion (diese läuft teilweise schon parallel zur Bildaufnahme), also zum Beispiel 10–20 Minuten. Für die Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder werden bei gleicher Aufnahmezeit jedoch zum Beispiel nur in der reduzierten Anzahl von 36 Soll-Drehstellungen (je 10° Versatz also bei 0°, 10°, 20°, ..., 350°) die Soll-Durchstrahlungsbilder aufgenommen, wodurch die Messzeit, und damit auch die auftretende Drift, etwa nur ein Zehntel beträgt. Die reduzierte Anzahl ist also im Vergleich zur Anzahl der Drehstellungen bei der eigentlichen Messung des Werkstücks möglichst deutlich geringer zu wählen, mindestens um den Faktor 4 geringer, bevorzugt mindestens um den Faktor 10, wie im Beispiel erläutert.
  • Es ist demnach zu unterscheiden zwischen der eigentlichen Messung des Werkstücks, wobei in den Drehstellungen (mehr als 100 bis etwa 1600 Messdrehstellungen von 0° bis 360° äquidistant verteilt) die Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, wobei dabei auch die Soll-Drehstellungen durchlaufen werden und diese Teil der Drehstellungen sind, und der Messung der Soll-Durchstrahlungsbilder, wobei vor und/oder nach der eigentlichen Messungen nur die Soll-Drehstellungen (4 bis 100 Drehstellungen von 0° bis 360° äquidistant verteilt) angefahren werden (mechanische Drehachse wird entsprechend gedreht) um diese aufzunehmen.
  • Direkt vergleichbar sind aufgenommene Durchstrahlungsbilder (aus der eigentlichen Messung des Werkstücks) und Soll-Durchstrahlungsbilder (aus der vor der eigentlichen Messung oder nach dieser durchgeführten Messung) nur bei gleicher Drehstellung, also ab den Soll-Drehstellungen. Zur Bestimmung der Stützpunkt-Korrektur-Vektoren müssen also im genannten Beispiel die Soll-Durchstrahlungsbilder aus den Drehstellungen 0°, 10°, ..., 350° mit den Durchstrahlungsbildern der Drehstellungen 0°, 10°, ..., 350° verglichen werden, genauer gesagt jeweils das Paar, das bei der selben Drehstellung (der Soll-Drehstellung) aufgenommen wurde. Es existieren dadurch Stützpunkt-Korrektur-Vektoren nur für die Soll-Drehstellungen (0°, 10°, ..., 350°). Soll eine Korrektur für eine Drehstellung (Messdrehstellung) bestimmt werden, die einer Soll-Drehstellung entspricht, zum Beispiel 10°, so kann hierfür direkt der entsprechende Stützpunkt-Korrektur-Vektor für die Soll-Drehstellung 10° verwendet werden. Soll nun aber eine Korrektur für eine Drehstellung zwischen den Soll-Drehstellungen, also beispielsweise bei der Drehstellung (Messdrehstellung) 15° bestimmt werden, können nur Stützpunkt-Korrektur-Vektoren verwendet werden, die zeitlich davor und/oder zeitlich danach liegenden Soll-Drehstellung zugeordnet sind.
  • Zeitlich davor liegende Soll-Drehstellungen bezeichnen Soll-Drehstellungen, die bei der eigentlichen Messung des Werkstücks zeitlich eher und damit bei einem zum Beispiel geringeren Drehwinkel (der Drehwinkel kann auch umgekehrt bezeichnet werden, dann wäre es ein größerer Drehwinkel) eingenommen werden. Im Beispiel sind diese die Soll-Drehstellungen 0° und 10°. Zeitlich danach liegende Soll-Drehstellungen sind im Beispiel diejenigen bei 20°, 30°, ..., 350°. Im Beispiel sind die zeitlich direkt davor und danach liegenden Soll-Drehstellungen diejenigen bei 10° und bei 20°. Der Bezug zu einer Zeit, anstatt zu einem Drehwinkel, resultiert aus dem Ziel, dass jede Korrektur berechnet werden soll aus Informationen, die möglichst den am wenigsten veränderten Driftzustand in Bezug auf den aktuellen Zustand aufweist, da die hier zu korrigierenden Drifterscheinungen zeitlich ablaufen.
  • Im Beispiel wird für die Korrektur in der Drehstellung 15° beispielhaft der Stützpunkt-Korrektur-Vektor der zeitlich direkt davor liegenden Soll-Drehstellung 10° verwendet oder die beiden Stützpunkt-Korrektur-Vektoren der zeitlich direkt davor und danach liegenden Soll-Drehstellungen 10° und 20°, zum Beispiel, indem der Mittelwert aus beiden gebildet wird. Für eine Drehstellung von 12° würde man erfindungsgemäß zwischen den Stützpunkt-Korrektur-Vektoren der Soll-Drehstellungen 10° und 20° interpolieren. Alternativ kann aus den Stützpunkt-Korrektur-Vektoren der Soll-Drehstellungen 0° und 10° auf die Drehstellung von 12° extrapoliert werden. Bei zeitlich später aufgenommenen Drehstellungen, vor denen also schon weitere Soll-Drehstellungen während der Messung eingenommen worden, beispielsweise einer Drehstellung von 42° ist eine Extrapolation unter Verwendung der Stützpunkt-Korrektur-Vektoren der Soll-Drehstellungen von 0°, 10°, 20°, 30° und 40° sinnvoll. Bei einer Drehstellung von beispielsweise 142° würde man bevorzugt nicht mehr alle zeitlich davor liegenden Stützpunkt-Korrektur-Vektoren verwenden, sondern nur noch die einiger zeitlich davor liegenden Soll-Drehstellungen, zum Beispiel der bei 110°, 120°, 130° und 140°. Gleiches gilt bei Verwendung der Interpolation. Im Falle Drehstellung von 142° würde man aus den Stützpunkt-Korrektur-Vektoren der Soll-Drehstellungen 130°, 140°, 150° und 160° interpolieren.
  • Es bietet sich grundlegend der Vorteil, dass bei der Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder die Drift minimiert wird, da die Messung aufgrund der wenigeren Drehstellungen deutlich schneller abgeschlossen ist. Die Bestimmung von Stützpunkt-Korrektur-Vektoren erleichtert die Bestimmung der Korrektur-Vektoren für sämtliche Drehstellungen der eigentlichen Messung des Werkstücks. Die den Drehstellungen zugeordneten Korrektur-Vektoren können zudem nicht nur für die Verschiebung der Durchstrahlungsbilder verwendet werden, sondern alternativ auch zur Berücksichtigung in der Rekonstruktion oder zur Verschiebung der Position der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor bzw. mechanische Drehachse zueinander, wie weiter unten noch ausführlich erläutert wird. Ziel der Verschiebung dieser Komponenten ist es, dass möglichst die gleichen Verhältnisse wie beim Beginn der Messung bzw. wie beim Einmessen der Position der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor bzw. mechanische Drehachse zueinander erhalten bleiben. Dies sicher die gleichbleibende Anordnung der Komponenten in den in der Ebene des Detektors verlaufenden Richtungen, aber auch senkrecht dazu, also in Richtung der mittleren Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung, wobei die gleichbleibende Anordnung in der senkrechten Richtung einen gleichbleibenden Abbildungsmaßstab sichert. Der Abbildungsmaßstab ist dabei definiert als das Verhältnis der beiden Abstände „Röntgenquelle-Detektor” und „Röntgenquelle-mechanische Drehachse” in Richtung der mittleren Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung und ist stets größer als 1. Da es sich bei der hier zu korrigierende Drift vorrangig um die Drift des Brennflecks der Röntgenröhre handelt, sind Positionsänderungen in der den Abbildungsmaßstab beeinflussenden Richtung aber eher vernachlässigbar. In den senkrecht dazu verlaufenden Richtungen geht die Drift des Brennflecks jedoch mit dem Abbildungsmaßstab multipliziert in das Durchstrahlungsbild ein.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass als jeweiliger Korrektur-Vektor der Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet wird, der der zeitlich direkt vor der aktuellen Drehstellung liegenden Stützstelle zugeordnet ist oder der jeweilige Korrektur-Vektor aus mindestens zwei zeitlich vor der aktuellen Drehstellung liegenden Stützstellen zugeordneten Stützpunkt-Korrektur-Vektoren extrapoliert wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Korrektur des jeweils aufgenommenen Durchstrahlungsbildes direkt nach dessen Aufnahme erfolgen kann. Es muss also nicht abgewartet werden, bis die Drehstellung der nächsten Stützstelle eingenommen und der entsprechende Stützpunkt-Korrektur-Vektor ermittelt wurde, wie dies beispielsweise zur interpolierten Bestimmung des Korrektur-Vektors notwendig ist. Somit steht das korrigierte Durchstrahlungsbild schon sehr kurz nach seiner Aufnahme, nämlich sofort nachdem die Korrektur des aufgenommenen Durchstrahlungsbildes durchgeführt wurde, was nur wenige Sekundenbruchteile in Anspruch nimmt, für die Rekonstruktion bereit. Die Rekonstruktion erfolgt bei modernen Rekonstruktionsalgorithmen parallel zur Aufnahme der Durchstrahlungsbilder und ist dadurch kurz nach der Aufnahme des letzten Durchstrahlungsbildes bereits abgeschlossen. Dies bedeutet, dass aus den jeweils schon aufgenommenen und gegebenenfalls korrigierten Durchstrahlungsbildern Teiloperationen der Rekonstruktion durchgeführt werden. Bei älteren Rekonstruktionsalgorithmen startete der gesamte Rekonstruktionsprozess erst nach Vorliegen aller Durchstrahlungsbilder. Mit dem hier beschriebenen Vorgehen verbunden kann jedoch eine Verringerung der Genauigkeit der Korrektur sein. Bevorzugt erfolgt daher die Extrapolation unter Berücksichtigung zeitlich davor liegender Stützpunkt-Korrektur-Vektoren.
  • Da die Durchstrahlungsbilder in den mehreren Drehstellungen zeitlich nacheinander in aufeinanderfolgenden Drehstellungen (Drehwinkeln) aufgenommen werden, bedeutet, zeitlich davor liegend, im Rahmen der vorliegenden Erfindung für diese Fälle auch, in Bezug auf die Drehstellung bzw. den Drehwinkel davor liegend. Analoges gilt für zeitlich danach liegend. Bei umgekehrter Winkelbezeichnung gilt natürlich entsprechend davor und danach vertauscht.
  • Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass als jeweiliger Korrektur-Vektor der Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet wird, der der zeitlich oder in Bezug auf den Drehwinkel zur aktuellen Drehstellung am nächsten gelegenen Stützstelle zugeordnet ist.
  • Hierdurch wird eine einfach Korrektur bei Verwendung nur einer Stützstelle ermöglicht, wodurch die Genauigkeit der Korrektur optimiert wird, da die Drift zumeist zeitlich ansteigt. Wird ein zeitlich zuvor liegender Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet, ist die Korrektur sofort anwendbar und damit die Rekonstruktion fortsetzbar, wird ein zeitlich danach liegender Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet, wird die Korrektur und die Rekonstruktion im Anschluss an dessen Vorliegen sofort fortgesetzt. Hierdurch ergibt sich also auch eine verhältnismäßige schnelle Korrektur. Die am nächsten gelegene Stützstelle ist diejenige Soll-Drehstellung, die bei der Messung des Werkstücks in Bezug auf die zu korrigierende Drehstellung, also aktuelle Drehstellung, im zeitlich geringsten Abstand eingenommen wurde, um möglichst minimale Drifterscheinungen zu gewährleisten. Wie bereits erläutert bedeutet zeitlich hier auch in Bezug auf den Drehwinkel.
  • Hervorzuheben ist des Weiteren, dass der jeweilige Korrektur-Vektor aus mindestens einem zeitlich vor und aus mindestens einem zeitlich nach der jeweiligen Drehstellung liegenden Stützstelle zugeordneten Stützpunkt-Korrektur-Vektor interpoliert wird.
  • Bei dieser Alternative handelt es sich um die genaueste Korrektur, da die Drift zwischen den Stützstellen durch Interpolation geschätzt wird. Da die in die Interpolationsberechnung eingehenden Stützstellen abgewartet werden müssen, ist das Verfahren etwas langsamer, als die beiden zuvor beschriebenen alternativen Verfahren.
  • Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass ein Merkmal am Werkstück und/oder an einem von der zur Einstellung der Drehstellungen verwendeten mechanischen Drehachse ausgehenden Driftkörper und/oder an zur Aufnahme des Werkstücks verwendeten Mitteln zur Befestigung des Werkstücks (Aufspannvorrichtung) für die Bestimmung der Stützpunkt-Korrektur-Vektoren verwendet wird.
  • Grundlegend sieht die Erfindung vor, dass ein oder mehrere Merkmale zur Bestimmung der Verschiebung, also der Stützpunkt-Korrektur-Vektoren, verwendet werden. Dies bedeutet, dass ein einzelnes Merkmal wie beispielsweise ein Kreis oder eine Gerade oder ähnliches in ihrer Lage im Durchstrahlungsbild bestimmt wird, oder, dass mehrere Merkmale wie Kreise und Geraden und deren Lage bzw. Lage zueinander untersucht werden, oder aber, dass das gesamte Werkstück, beispielsweise dessen Außenkontur oder andere am Durchstrahlungsbild vorliegende Konturen oder die Grauwerte der Pixel herangezogen werden. Mittels Korrelation kann für Konturen, aber auch ohne Extraktion von Konturen eine Bildverschiebung, also die Verschiebung, ermittelt werden. Das oder die Merkmale kann also auch der Bereich des Durchstrahlungsbildes sein, in dem das Werkstück abgebildet ist, oder das Durchstrahlungsbild selbst.
  • Alternativ zu Merkmalen am Werkstück können jedoch auch Merkmale an Hilfseinrichtungen verwendet werden. Dies kann erfindungsgemäß die zur Aufnahme des Werkstücks verwendete Aufspannvorrichtung sein. An dieser kann beispielsweise eine Kugel befestigt sein, deren Kreismittelpunkt im Durchstrahlungsbild beobachtet und ausgewertet wird. Alternativ werden solche Driftkörper wie Driftkugeln auch direkt mit der mechanischen Drehachse verbunden vorgesehen. So geht erfindungsgemäß beispielsweise von der mechanischen Drehachse ein Halter für eine Driftkugel aus. Bevorzugt ist das Werkstück oder die Aufspannvorrichtung mit diesem Halter verbunden, wobei sich Werkstück und Driftkugel im Durchstrahlungsbild in keiner der mehreren Drehstellungen überlagern. Solche Driftkörper können erfindungsgemäß auch zur Bestimmung der Drift gegenüber einem Einmesszustand verwendet werden, wie dies weiter unten ausführlich erläutert wird. Wird ein solcher Driftkörper auch für die hier beschriebene Korrektur der Drift während der Messung verwendet, muss der Driftkörper in den Drehstellungen, an denen die Stützpunkte aufgenommen werden, mit im Durchstrahlungsbild abgebildet werden. Es muss also ein Messbereich gewählt werden, in dem Werkstück und Driftkörper in einem Durchstrahlungsbild erfassbar sind. Alternativ kann in den Soll-Drehstellungen der Messbereich verändert werden, beispielsweise indem der Driftkörper zusammen mit der mechanischen Drehachse und dem Werkstück verstellt werden. Dies ist jedoch zeitaufwändiger und führt zu weiteren Messabweichungen durch ungenaue Positionierung und zusätzliche Drifterscheinungen. Ein in definierter Lage eingebrachter Driftkörper, beispielsweise mittig zur Drehachse, bietet auch die Möglichkeit, Taumelbewegungen der mechanischen Drehachse während der Drehung zu erkennen. Dies wird ebenso weiter unten beschrieben.
  • Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass als Driftkörper eine Kugel (Driftkugel) oder ein Körper mit kugelförmigem Abschnitt verwendet wird.
  • Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Soll-Durchstrahlungsbilder vom zu messenden Werkstück und/oder vom Driftkörper in verschiedenen Soll-Drehstellungen aufgenommen werden, wobei die Anzahl der Soll-Drehstellungen deutlich geringer ist, bevorzugt 4 bis 100, als die Anzahl der Mess-Drehstellungen, bevorzugt mehr als 100 bis 1.600.
  • Hierdurch wird gewährleistet, dass Drifterscheinungen bei der Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder minimiert werden. Wird eine mittig angebrachte Driftkugel verwendet, ist der Drehachstaumel erkennbar und kann zusätzlich korrigiert werden, wie dies dem Stand der Technik zur Taumelkorrektur von Drehachsen entnommen werden kann. Diese Korrektur wird bevorzugt anhand der Messungen zur Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder durchgeführt, da während der eigentlichen Messung des Werkstücks der Drehachstaumel durch Driftbewegungen der anderen Komponenten wie Röntgenquelle und Detektor überlagert ist.
  • Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass die Soll-Durchstrahlungsbilder zeitlich direkt nach oder während dem Einmessen der Relativlage von Röntgensensor, Röntgendetektor und mechanischer Drehachse zueinander aufgenommen werden.
  • Durch diese erste erfindungsgemäße alternative Ausgestaltung zur Berücksichtigung der Drift in Bezug auf den Einmesszustand wird gewährleistet, dass die Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder im idealen eingemessenen Zustand erfolgt. Erfolgt diese Aufnahme erst später, können bereits erste Drifterscheinungen aufgetreten sein, die separat zu berücksichtigen wären, wie dies die folgend erläuterte zweite alternative Ausgestaltung vorsieht. Die erste alternative Ausgestaltung berücksichtigt und korrigiert diese Drift jedoch mit. Zeitlich direkt nach oder während dem Einmessen bedeutet, dass der Zeitversatz zwischen dem Einmessen und der Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder maximal wenige Minuten beträgt, bevorzugt weniger als 10 Minuten. Da beim Einmessen schon diverse Drehstellungen mit der mechanischen Drehachse eingenommen werden, wobei dabei zumeist ein kalibrierter Körper, der auf der mechanischen Drehachse angeordnet ist, gemessen wird, kann das Werkstück direkt bei diesem Vorgang schon ebenfalls mit angeordnet sein und auf dem Detektor abgebildet werden. Dies bedeutet während dem Einmessen. Bevorzugt werden die Soll-Durchstrahlungsbilder aber direkt nach dem Einmessen aufgenommen, also direkt nachdem das Einmessen abgeschlossen ist, der kalibrierte Körper von der mechanischen Drehachse entfernt, das Werkstück angeordnet und die Soll-Drehstellungen nacheinander eingenommen.
  • Nach einem besonders hervorzuhebenden alternativen Vorschlag ist vorgesehen, dass vor der eigentlich Messung in Bezug auf einen Einmesszustand aufgetretene Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, indem die Ausgangsposition eines Driftkörpers beim oder zeitlich direkt vor oder nach dem Einmessen der Relativlage von Röntgensensor, Röntgendetektor und mechanischer Drehachse zueinander bestimmt wird und direkt vor der eigentlichen Messung des Werkstücks die Position des Driftkörpers erneut bestimmt wird und die Positionsänderung als Start-Korrektur-Vektor zusätzlich für die Korrektur verwendet wird.
  • Diese zweite erfindungsgemäße alternative Ausgestaltung zur Berücksichtigung der Drift in Bezug auf den Einmesszustand basiert auf der getrennten Bestimmung einer gesonderten Korrektur in Form eines einzigen Start-Korrektur-Vektors. Dieser wird zusätzlich zur während der Messung auftretenden Drift und den dabei bestimmten Korrektur-Vektoren für die Korrektur aller Drehstellungen gleichermaßen verwendet. In diesem zweiten Fall werden die Soll-Durchstrahlungsbilder also nicht im Rahmen des Einmessens ermittelt, sondern erst unmittelbar vor der eigentlichen Messung des Werkstücks. Die Drift zum Einmesszustand ist in den daraus ermittelten Korrektur-Vektoren also nicht enthalten und wird deshalb durch den Start-Korrektur-Vektor berücksichtigt. Die resultierende Gesamt-Korrektur besteht deshalb aus dem Start-Korrektur-Vektor und dem jeweiligen Korrektur-Vektor. Die jeweils beiden Vektoren können dabei gemeinsam zu einer Korrektur zusammengefasst werden. Für jede Drehstellung wird für die Korrektur also der eine Start-Korrektur-Vektor und der jeweilige Korrektur-Vektor, der der entsprechenden Drehstellung zugeordnet ist bzw. für diese berechnet wird, addiert. Es ist aber auch möglich, die beiden Korrekturen getrennt anzubringen, beispielsweise, indem der Start-Korrektur-Vektor für eine einmalige Positionsverschiebung der Komponenten Röntgenröhre, Detektor und mechanische Drehachse zueinander verwendet wird und die Korrektur-Vektoren zur Bildverschiebung der Durchstrahlungsbilder bzw. zur Berücksichtigung in der Rekonstruktion vorgesehen werden.
  • Werden, wie in der ersten Alternative zuvor beschrieben, die Soll-Durchstrahlungsbilder beim Einmessen aufgenommen, ist die Drift zum Einmesszustand automatisch in den Korrektur-Vektoren berücksichtigt und eine Start-Korrektur-Vektor ist nicht notwendig.
  • Der Start-Korrektur-Vektor ist die Differenz der Ausgangsposition beim bzw. direkt nach dem Einmessen und der direkt vor der eigentlichen Messung des Werkstücks ermittelten Position des Driftkörpers. Ausgangsposition bzw. vor der Messung bestimmte Position des Driftkörpers werden jeweils ermittelt, indem bevorzugt ein Durchstrahlungsbild in der Startdrehstellung, also der 0°-Drehstellung, der mechanischen Drehachse aufgenommen und in dieser die Lage des Driftkörpers bestimmt wird. Alternativ ist die Ermittlung auch mittels Umschlagmessung möglich, wobei die Positionen aus zwei 180° zueinander versetzten Positionen (z. B. 0°- und 180°-Stellung) gemittelt werden. Andere Drehstellungen sind möglich. Bevorzugt wird die selbe bzw. die selben (bei Umschlagsmessung) Drehstellungen für die Bestimmung der Ausgangsposition und die Bestimmung der Position kurz vor der Messung verwendet. Befindet sich der Driftkörper exakt in der Drehachsmitte kann die Positionsbestimmung in jeder beliebigen Drehstellung erfolgen, auch in unterschiedlichen Drehstellungen für die Ausgangsposition und die Position direkt vor der Messung, da der Driftkörper beim Drehen der mechanischen Drehachse seine Position dann nur aufgrund der zu ermittelnden Drift verändert. Dies gilt auch, wenn die Position des Driftkörpers zur Drehachsmitte und der exakte Drehwinkel bekannt sind und aus diesen Werten die Position des Driftkörpers in einen gemeinsamen Drehwinkel für die Ausgangsposition und die Position direkt vor der Messung transformiert werden. In der Regel sind diese beiden Varianten aber zu ungenau.
  • Als Driftkörper für diese Korrektur kann wiederum auch ein Teil der Aufspannvorrichtung des Werkstücks oder das Werkstück selbst verwendet werden, insofern der entsprechende Teil bzw. das Werkstück beim Einmessen oder kurz danach bereits an der mechanischen Drehachse angeordnet und gemessen wird.
  • Besonders hervorzuheben ist, dass die Korrektur mittels der den Drehstellungen zugeordneten Korrektur-Vektoren erfolgt, indem
    • – die Durchstrahlungsbilder vor einer Rekonstruktion um den jeweils zugeordneten Korrektur-Vektor verschoben werden oder
    • – der jeweilige Korrektur-Vektor bei der Rekonstruktion des jeweiligen Durchstrahlungsbildes berücksichtigt wird, vorzugsweise indem der Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird oder
    • – die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück vor der Aufnahme des jeweiligen Durchstrahlungsbildes um den jeweiligen Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird, wobei an den Stützstellen vor dem Positionieren ein Durchstrahlungsbild zur Bestimmung des jeweiligen Stützpunkt-Korrektur-Vektors aufgenommen wird.
  • Die hier beschriebenen drei alternativen Möglichkeiten zum Anbringen der Korrektur sind jeweils alleine aber auch in Kombination einsetzbar. So können beispielsweise die Korrekturen für einzelne Raumrichtungen des Korrektur-Vektors durch Bewegen von Positionierachsen erfolgen, und für andere Raumrichtungen durch Bildverschiebung bzw. Berücksichtigung bei der Rekonstruktion, beispielsweise wenn für diese Raumrichtung keine Positionierachse zur Verfügung steht oder diese zu langsame oder ungenaue Bewegungen zulässt, erfolgen. Auch kann anschließend an eine Positionierung mittels Achsen eine verbleibende Abweichung bei der Positionierung durch eine Bildverschiebung bzw. Berücksichtigung bei der Rekonstruktion behoben werden.
  • Werden die Komponenten zueinander positioniert, so muss bekannt sein, um welchen Betrag und in welche Richtung eine Verschiebung stattfinden soll. Dies ist nur im Fall der Extrapolation bzw. Verwendung des Korrektur-Vektors aus vorhergehenden Stützstellen möglich oder für den Fall, dass es sich um eine Stützstelle handelt. Im zweiten Fall wird als Korrektur-Vektor für die Positionierung der Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet, welcher jedoch erst bestimmt werden muss. Dies erfolgt erfindungsgemäß, indem vor dem Positionieren ein Durchstrahlungsbild aufgenommen wird, welches nach dem Positionieren verworfen wird. Erst nach der Verschiebung wird das endgültige Durchstrahlungsbild aufgenommen.
  • Die Berücksichtigung in der Rekonstruktion bedeutet, dass die ohnehin jedem Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren, also die Vektoren, die die Lage des Durchstrahlungsbildes unter anderem bezüglich Röntgenquelle und mechanischer Drehachse beschreiben, die zusammen mit den Durchstrahlungsbildern in die Rekonstruktion eingehen, entsprechend verändert werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Verschieben der Durchstrahlungsbilder selbst, meist verbunden mit zeitaufwändigem Umspeichern und Resampling auf ein gemeinsames Pixelraster, unterbleiben kann.
  • Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass aus der Lageabweichung mehrerer Merkmale zueinander oder mehrerer Abschnitte eines Merkmals zueinander eine Größenänderung und/oder Verdrehung bestimmt wird, die verwendet wird, um eine Korrektur des jeweiligen Durchstrahlungsbildes durch Skalierung und/oder Drehung und/oder entsprechende Verschiebung der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und Werkstück zueinander vorzunehmen.
  • Aus der Lage mehrerer Merkmale wie beispielsweise Geradenabschnitten oder Kreismittelpunkten zueinander kann eine Verdrehung des Durchstrahlungsbildes, beispielsweise aufgrund eines Kippens der mechanischen Drehachse, erkannt und korrigiert werden. Aus dem Abstand zweier Merkmale wie beispielsweise Kreismittelpunkte oder dem Durchmesser eines Kreises kann eine Größenänderung, beispielsweise ausgelöst durch einen veränderten Abbildungsmaßstab aufgrund des veränderten Abstands zwischen mechanischer Drehachse und Röntgenröhre bzw. mechanischer Drehachse und Röntgendetektor, der Abbildung im Durchstrahlungsbild erkannt und durch entsprechendes Skalieren behoben werden. Insbesondere im zweiten Fall kann die Korrektur des Abbildungsmaßstabes aber auch durch entsprechendes Positionieren der Komponenten zueinander erfolgen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, dass der Lagevergleich durch Korrelationsmethoden oder durch Bestimmung der Lage insbesondere Schwerpunkt oder Mittelpunkt der aus dem Merkmal bestimmten Kontur erfolgt.
  • Bei Korrelationsmethoden wird die Ähnlichkeit zwischen zwei Bildern anhand eines Korrelationskoeffizienten bestimmt, die schrittweise in beiden Richtungen innerhalb der Bildebene zueinander verschoben werden. Die verschobenen Bilder werden überlagert, insbesondere die Grauwerte voneinander pixelweise abgezogen und die Differenzen quadratisch aufsummiert und invertiert, um den Korrelationskoeffizienten zu bilden. Je ähnlicher die Bilder, je größer ist der Korrelationskoeffizient. Die Verschiebung, bei der dieser Koeffizient am größten wird ist die gesuchte Lageverschiebung, die den Korrektur-Vektor darstellt
  • Die Erfindung zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass die korrigierten Durchstrahlungsbilder mittels Re-Sampling-Verfahren in ein einheitliches Punkteraster überführt werden.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die ermittelten Korrektur-Vektoren verwendet werden, um die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück während des Messlaufes durch Positionieren der entsprechenden Komponente zu korrigieren und verbleibende Abweichung bei dieser Verschiebung für die Verschiebung des jeweiligen Durchstrahlungsbildes oder Berücksichtigung in der Rekonstruktion verwendet wird.
  • Wie bereits weiter oben erwähnt, ist dieses Vorgehen vor allem dann sinnvoll, wenn die Genauigkeit der verwendeten Positionierachsen nicht hoch genug ist.
  • Nach einer bevorzugten unabhängigen erfinderischen Idee ist ein Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie vorgesehen, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Korrektur für die jeweilige Drehstellung zeitlich direkt nach der Aufnahme des jeweiligen Durchstrahlungsbildes, insbesondere vor der Aufnahme des jeweils nächsten Durchstrahlungsbildes der Messung, erfolgt und das korrigierte Durchstrahlungsbild der Rekonstruktion zugeführt wird oder das unkorrigierte Durchstrahlungsbild und der jeweils zugeordnete Korrektur-Vektor der Rekonstruktion zugeführt werden, wobei Soll-Durchstrahlungsbilder zur Berechnung der Korrektur vor der Messung aufgenommen werden
  • Dieses Verfahren ist nur dann umsetzbar, wenn die Soll-Durchstrahlungsbilder zum Zeitpunkt der Messung schon vorliegen, also vor der eigentlichen Messung aufgenommen wurden, und wenn der jeweils zu verwendende Korrektur-Vektor aus vorherigen Stützpunkt-Korrektur-Vektoren berechnet wird, also beispielsweise der zuletzt ermittelte Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet wird oder aus mehreren zeitlich zurückliegend ermittelten Stützpunkt-Korrektur-Vektoren der Korrektur-Vektor durch Extrapolation festgelegt wird. Vorteil ist hier, dass die Rekonstruktion bereits kurz nach Aufnahme des letzten Durchstrahlungsbildes abgeschlossen werden kann.
  • Besonders hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Korrektur für die jeweilige Drehstellung zeitlich direkt nach der Aufnahme des Durchstrahlungsbildes für die zeitlich nach der jeweiligen Drehstellung liegenden Stützstelle erfolgt, und anschließend das korrigierte Durchstrahlungsbild der Rekonstruktion zugeführt wird oder das unkorrigierte Durchstrahlungsbild und der jeweils zugeordnete Korrektur-Vektor der Rekonstruktion zugeführt werden, wobei Soll-Durchstrahlungsbilder zur Berechnung der Korrektur vor der Messung aufgenommen werden.
  • Bei dieser alternativen Lösung kann die Rekonstruktion auch kurz nach der Aufnahme des letzten Durchstrahlungsbildes abgeschlossen werden. Dann muss die Korrektur nämlich nur noch für die zeitlich zurückliegenden Drehstellungen erfolgen, die nach der letzten Stützstelle aufgenommen worden. In Abwandlung bzw. Erweiterung dieser Idee sieht die Erfindung auch vor, dass Drehstellungen nach der letzten Stützstelle existieren können, die letzte Stützstelle also nicht die letzte Drehstellung ist, wobei für diese nach der letzten Stützstelle liegenden Drehstellungen der Korrektur-Vektor aus dem oder den letzten Stützstellen-Korrektur-Vektor ermittelt wird, wiederum beispielsweise durch Extrapolation oder Verwendung des letzten Stützstellen-Korrektur-Vektors.
  • In einer weiteren bevorzugten Lösung ist vorgesehen, dass direkt vor der Messung der Start-Korrektur-Vektor bestimmt wird und die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück um den Start-Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird und während der Messung
    • – die Durchstrahlungsbilder vor einer Rekonstruktion um den jeweils zugeordneten Korrektur-Vektor verschoben werden oder
    • – der jeweilige Korrektur-Vektor bei der Rekonstruktion des jeweiligen Durchstrahlungsbildes berücksichtigt wird, vorzugsweise indem der Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird.
  • Diese bevorzugte Lösung korrigiert also die zwischen Einmessen und eigentlicher Messung aufgetretenen Drifterscheinungen durch einmaliges Positionieren zeitlich direkt vor der Messung, wobei der Start-Korrektur-Vektor bestimmt wird, beispielsweise durch Aufnahme eines Durchstrahlungsbildes in der ersten Drehstellung, also der 0° Drehstellung zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor der eigentlichen Messung. Während der Messung auftretende Drifterscheinungen werden ausschließlich durch Bildverschiebung oder Berücksichtigung in der Rekonstruktion korrigiert, wodurch eine schnelle Messung realisiert wird.
  • Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass die Korrektur-Vektoren und vorzugsweise der Start-Korrektur-Vektor bei einer nach der Messung durchgeführten Rekonstruktion, beispielsweise zweiten Offline-Rekonstruktion, der Durchstrahlungsbilder angewendet werden.
  • Hierdurch ist es möglich, auch nach der Messung bestimmte bzw. neu bestimmte Korrektur-Vektoren zu berücksichtigen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Bestimmung der Soll-Durchstrahlungsbilder nach der Messung erfolgt bzw. erneut erfolgt, weil zum Beispiel Zweifel an der Qualität der vor der Messung aufgenommenen Soll-Durchstrahlungsbilder aufgekommen ist. Auch kann nach der Messung das Einmessen wiederholt werden, wodurch der Start-Korrektur-Vektor erneut ermittelt, zum Beispiel überprüft werden kann. Auch ist der Fall denkbar, dass das Einmessen aus Zeitgründen oder anderen Gründen überhaupt erst nach der Messung stattfindet. Erfindungsgemäß kann die Rekonstruktion dann mit der Korrektur an den gespeicherten Durchstrahlungsbildern jederzeit wiederholt bzw. überhaupt erst später, also nachdem das Werkstück beispielsweise schon von der mechanischen Drehachse entfernt wurde oder weitere Messungen am Werkstück oder die Auswertung erster Ergebnisse vorgenommen wurde, auch offline, also ohne Belegung des Messgerätes, erfolgen.
  • Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass das Verfahren für eine Computertomografie-Sensorik eingesetzt wird, die Teil eines Koordinatenmessgerätes ist, vorzugsweise mit weiteren Sensoren wie taktilen, optischen, taktil-optischen Sensoren in einem Multisensor-Koordinatenmessgerät integriert verwendet wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten unabhängigen erfinderischen Idee ist ein Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie vorgesehen, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei vor der eigentlich Messung aufgetretene oder während der eigentlichen Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück in Bezug auf einen Einmesszustand korrigiert werden, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ausgangsposition eines Driftkörpers beim oder zeitlich direkt vor oder nach dem Einmessen der Relativlage von Röntgensensor, Röntgendetektor und mechanischer Drehachse zueinander bestimmt wird und direkt vor der eigentlichen Messung des Werkstücks die Position des Driftkörpers erneut bestimmt wird und die Positionsänderung als Start-Korrektur-Vektor für die Korrektur verwendet wird.
  • Diese Idee sieht also zunächst nur vor, die Drift zwischen Einmessen und Messung zu korrigieren, ist aber mit den zuvor beschriebenen Verfahren zur Driftkorrektur während der Messung kombinierbar. Insbesondere die zuvor beschriebenen Verfahren zur Umsetzung der Korrektur sind auch hier verwendbar.
  • Insbesondere ist daher vorgesehen, dass die Korrektur mittels des Start-Korrektur-Vektors erfolgt, indem
    • – alle nachfolgend bei der Messung des Werkstücks aufgenommenen Durchstrahlungsbilder korrigiert werden, indem sie um den Start-Korrektur-Vektor verschoben werden, oder
    • – die Rekonstruktion aller nachfolgend bei der Messung des Werkstücks aufgenommenen Durchstrahlungsbilder unter Berücksichtigung des Start-Korrektur-Vektor erfolgt, vorzugsweise indem der Start-Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird, oder
    • – die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück um den Start-Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird.
  • Auch ist deshalb bevorzugt vorgesehen, dass die Position des Driftkörpers in jeder Drehstellung der Messung zusätzlich erneut bestimmt wird, vorzugsweise indem der Driftkörper gemeinsam mit dem Werkstück im Durchstrahlungsbild abgebildet wird, und die Positionsänderung des Driftkörpers zur Ausgangsposition bestimmt wird, und als Korrektur-Vektor die Differenz zwischen der Positionsänderung und dem Start-Korrektur-Vektor zusätzlich zum Start-Korrektur-Vektor zur Korrektur verwendet wird, wobei vorzugsweise vor der Messung die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück um den Start-Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird und während der Messung
    • – die Durchstrahlungsbilder vor einer Rekonstruktion um die jeweils zugeordnete Korrektur-Vektor verschoben werden oder
    • – der jeweilige Korrektur-Vektor bei der Rekonstruktion des jeweiligen Durchstrahlungsbildes berücksichtigt wird, vorzugsweise indem der Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird.
  • Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Ausgangsposition oder die vor der eigentlichen Messung des Werkstücks erneut ermittelte Position des Driftkörpers bestimmt wird, indem die Position in einem Durchstrahlungsbild in der Startdrehstellung der mechanischen Drehachse bestimmt wird oder indem die Positionen gemittelt werden, die in zwei um in 180° zueinander verdrehten Stellungen der mechanischen Drehachse aufgenommenen Durchstrahlungsbildern bestimmt wurden.
  • Bei den 180° versetzten Messungen handelt es sich um eine Umschlagmethode, wodurch die Genauigkeit für die Bestimmung der Ausgangsposition erhöht wird. Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, eine entsprechende Umschlagsmessung bei der erneuten Bestimmung der Position des Driftkörpers vor der eigentlichen Messung des Werkstücks durchzuführen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, für die verbesserten Verfahren zur Driftkorrektur entsprechende Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.
  • Die Erfindung bezieht sich somit auch auf eine Vorrichtung zur computertomografischen Messung eines Werkstücks, zumindest bestehend aus Computertomografie-Sensorik, bestehend aus Röntgenquelle und flächig ausgedehntem Röntgendetektor, und zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor angeordneter mechanischen Drehachse zur Aufnahme des Werkstücks und zur Drehung des Werkstücks um eine Drehachse, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, Durchstrahlungsbilder des Werkstücks in mehreren Drehstellungen zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik um die Drehachse aufzunehmen und die Durchstrahlungsbilder zu einem Volumendatensatz (Voxelvolumen) zu rekonstruieren und vorzugsweise Oberflächenpunkte aus dem Volumendatensatz zur dimensionellen Messung des Werkstücks zu extrahieren, die sich dadurch auszeichnet, dass ein Driftkörper von der mechanischen Drehachse ausgeht, der vorzugsweise innerhalb der Drehachse, also in der Drehachsmitte, angeordnet ist, und auf den Detektor abbildbar ist, wobei vorzugsweise der Driftkörper Teil der Mittel zur Befestigung des Werkstücks (Aufspannvorrichtung) ist.
  • Durch die Anordnung des Driftkörpers in der Drehachsmitte ergibt sich der Vorteil, dass der Taumel der Drehachse leicht ermittelt werden kann. Zudem kann auch bei hohen Abbildungsmaßstäben gesichert werden, dass der Driftkörper im Durchstrahlungsbild sichtbar ist. Würde er außerhalb der Mitte angeordnet werden, würde er um die Drehachse taumeln und möglicherweise dadurch den vom Durchstrahlungsbild erfassten Bereich verlassen. Zudem würde sich die Größe der Abbildung, also beispielsweise der Durchmesser einer Kugel, in den verschiedenen Drehstellungen verändern. Dies würde zusätzlich die oben beschriebene Korrelationsanalyse unnötigerweise erschweren. Durch die Unterbringung des Driftkörpers in der Aufspannvorrichtung für das Werkstück kann dieser leicht für verschiedene Werkstücktypen und den entsprechend unterschiedlichen Aufspannvorrichtungen ausgetauscht werden. Es kann jedoch auch eine universelle Aufspannvorrichtung vorgesehen sein, die zur Befestigung unterschiedlicher Werkstücke geeignet ist. In beiden Fällen ist es jedoch möglich, durch die Unterbringung in der abnehmbaren Aufspannvorrichtung, bei Bedarf auch Messungen ohne diese durchzuführen, um den maximalen Messbereich nutzen zu können.
  • Für die dimensionelle Messung komplexer Geometrien werden verschieden taktile, taktil-optische, optische oder computertomografische Sensoren (Computertomograf) verwendet. Bevorzugt werden diese in Koordinatenmessgeräten (KMGs) betrieben, teilweise auch mehrere Sensoren kombiniert in einem Gerät (Multisensor-KMG).
  • Unter Computertomografie zur dimensionellen Messung von Werkstücken ist zu verstehen, dass aus der Menge der meist mittels eines flächigen Detektors in mehreren Drehstellungen eines Werkstücks aufgenommenen zweidimensionalen Durchstrahlungsbildern eine Rekonstruktion der Volumeninformationen (Voxeldaten bzw. Voxelamplituden in Form von Grauwerten) für das vom Detektor erfasste Volumen erfolgt, wobei die Voxeldaten ein Maß für die lokalen Schwächungskoeffizienten sind, und an Materialgrenzen durch Oberflächenextraktionsverfahren aus den Voxeldaten Messpunkte bzw. Oberflächenmesspunkte erzeugt werden. Aus diesen Oberflächenmesspunkten können Maße am Werkstück bzw. Maße von Merkmalen bzw. Strukturen am Werkstück ermittelt werden, also dimensionelle Messungen erfolgen. Die Oberfläche des Werkstücks wird beispielsweise durch Vernetzung der Oberflächenpunkte im sogenannten STL-Format (STL – Standard Triangulation Language) dargestellt.
  • Ein Computertomograf bzw. eine Computertomografiesensorik (CT-Sensorik) besteht im Allgemeinen aus einem flächig ausgeprägten Detektor, einer Strahlungsquelle, vorzugsweise Röntgenstrahlungsquelle, und einer mechanischen Drehachse (Drehtisch) zur Drehung des zu messenden Werkstücks im Strahlkegel des vom Detektor erfassten Teils der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung. In kinematischer Umkehr ist es jedoch auch möglich, das Werkstück fest anzuordnen und Detektor und Strahlungsquelle um das Werkstück rotieren zu lassen.
  • Der Begriff mechanische Drehachse dient lediglich der Unterscheidung zu einer mathematischen Drehachse, wenn gleich eine mechanische Drehachse (auch als Drehtisch bezeichnet) immer auch eine Drehung um eine mathematische Drehachse ermöglicht. Die Verwendung des Begriffes Drehachse bezieht sich daher auf die der mechanischen Drehachse zugeordnete mathematische Drehachse, insofern aus dem Zusammenhang eine Richtung gemeint ist, und auf die mechanische Drehachse, insofern eine Vorrichtung gemeint ist. Der Begriff mechanische Drehachse bezeichnet keine Einschränkung auf das innerhalb der Drehachse umgesetzte Führungsprinzip zwischen feststehendem und drehbarem Teil der mechanischen Drehachse. Es sind also sowohl mechanisch gelagerte, wie auch luftgelagerte, oder anderweitig wie hydraulisch gelagerte usw., mechanische Drehachsen gemeint. Die mathematische Drehachse wird auch als physikalische Drehachse bezeichnet.
  • Als Detektor werden neben flächig ausgeprägten Detektoren auch Zeilendetektoren eingesetzt. Diese besitzen nur eine einzige Detektorzeile. Zur vollständigen Aufnahme von Durchstrahlungsinformationen eines räumlich ausgedehnten Werkstücks müssen Werkstück und Detektor in mehrere entlang der Richtung der Drehachse (mathematischen Drehachse) verschobene Stellungen gebracht werden. Der sich dadurch ergebende erhöhte Zeitaufwand wird durch den Einsatz von Flächendetektoren vermieden. Dennoch ist die vorliegende Erfindung bzw. sind die erfindungsgemäßen Lehren auch für Zeilendetektoren umsetzbar. Anstatt der Verarbeitung von Durchstrahlungsbildern, also 2D-Bildern, werden die mit der jeweiligen Detektorzeile aufgenommenen Informationen verarbeiten und hier zur Vereinfachung ebenfalls als Durchstrahlungsbilder bezeichnet.
  • Eine weitere selbstständige Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Driftkorrektur bei einer computertomografischen Messung, bei der das Werkstück um eine von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse gedreht wird.
  • Bei dem in der WO2010094774 beschriebenem computertomografischen Messverfahren, bei dem das Werkstück um eine von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse gedreht wird, ist für die Genauigkeit der Messergebnisse entscheidend, dass die Relativbewegungen, insbesondere die translatorische Bewegung des Drehtisches (auch als mechanische Drehachse bezeichnet) mit hoher Genauigkeit auf der vorgegebenen Bahn, insbesondere Kreisbahn, und abgestimmt auf die Drehung des Werkstückes mittels des Drehtisches erfolgt. Positionierabweichungen der für die translatorische Bewegung eingesetzten Messachsen, beispielsweise eines Koordinatenmessgerätes, können die korrekte Lage der aufgenommenen Durchstrahlungsbilder in der Bildebene des Röntgendetektors zueinander beeinflussen. Aber auch Drifterscheinungen des die Röntgenstrahlung abgebenden Brennflecks der Röntgenquelle, des Detektors und des Drehtisches zueinander während der Messung können für eine verschobene Lage der Durchstrahlungsbilder zueinander sorgen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für computertomografische Verfahren, bei denen das Werkstück um eine von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse gedreht wird, den Einfluss von Positionierabweichungen der zur Realisierung der Relativbewegung zwischen Werkstück und Detektor eingesetzten Mittel, wie Messachsen, und den Einfluss von Drifterscheinungen zwischen den Komponenten Brennfleck der Röntgenquelle, Detektor und Drehtische auf das Messergebnis zu vermindern, insbesondere die Lage der in mehreren Drehstellungen aufgenommenen Durchstrahlungsbildern zueinander zu korrigieren.
  • Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Verfahren zur Bestimmung von geometrischen Merkmalen und/oder Strukturen an einem Werkstück mittels eines Computertomografen, zumindest bestehend aus Röntgenquelle, flächigem Röntgendetektor und Drehtisch, wobei das Werkstück mithilfe einer Kombination aus rotatorischer und translatorischer Relativbewegung zwischen Werkstück und Röntgendetektor um eine von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse gedreht wird und in mehreren Drehstellungen Durchstrahlungsbilder mit dem Röntgendetektor aufgenommen werden, die zu einem Volumendatensatz rekonstruiert werden, aus dem Oberflächenpunkte ermittelt werden, die zur Bestimmung der Merkmale und/oder Strukturen des Werkstücks herangezogen werden.
  • Ein diesbezügliches Verfahren zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass ein am Drehtisch befestigter Driftkörper, wie Kugel, vorzugsweise auf der physikalischen Drehachse des Drehtisches befestigter Driftkörper, zusammen mit dem Werkstück in den Durchstrahlungsbildern abgebildet wird und aus der Abweichung der Ist-Position des Driftkörpers im jeweiligen Durchstrahlungsbild zur vorab bestimmten Soll-Position
    • – die Relativposition zwischen Werkstück und Röntgendetektor korrigiert wird und das Durchstrahlungsbild erneut aufgenommen wird oder/oder
    • – das Durchstrahlungsbild um die Abweichung zurück verschoben wird oder die Abweichung bei der Rekonstruktion berücksichtigt wird.
  • Zur Bestimmung der Soll-Position des Driftkörpers in den Durchstrahlungsbildern müssen die Lage des Driftkörpers auf dem Drehtisch (Ausgangsposition) und die Bahn, auf der sich der Drehtisch bzw. der Detektor während der Messung bewegen wird, bekannt sein. Vorzugsweise bewegt sich der Drehtisch in diskreten Positionen auf einer Kreisbahn, wobei an jeder der Positionen ein Durchstrahlungsbild in einer vorgegebenen Drehstellung des Drehtisches aufgenommen wird. Dabei wird jeweils der zu messende Bereich des Werkstücks und der Driftkörper auf den Detektor abgebildet. Dieser Bereich befindet sich zumindest leicht außerhalb der Mitte des Drehtisches. Würde er sich genau in der Mitte befinden, müsste der Drehtisch nicht auf einer Kreisbahn bewegt, sondern nur gedreht werden. Der Driftkörper befindet sich jedoch bevorzugt in der Mitte des Drehtisches, also in der physikalischen Drehachse des Drehtisches und bewegt sich daher an Soll-Positionen senkrecht zur Drehachse parallel zur Detektorebene auf einer Linie, die der in die Detektorebene projizierten Kreisbahn des Drehtisches entspricht. Bewegt sich der Detektor in einer Richtung, die senkrecht zur Drehachse und in der Detektorebene verläuft, so folgt die Soll-Position des Driftkörpers dieser Bewegung. Durch die stets senkrecht zur Detektorebene vorliegende Bewegung des Drehtisches wird jedoch noch eine Bewegung des in die Detektorebene abgebildeten Driftkörpers überlagert, die sich aus dem ändernden Abbildungsmaßstab ergibt. Diese Bewegung ist jedoch bekannt und wird mit einberechnet. Für den Fall, dass der Driftkörper außerhalb der Drehachsmitte angeordnet ist, können die Bewegungen des Driftkörpers kompliziertere Trajektorien annehmen, die aber dennoch stets berechenbar sind. Hierbei muss neben dem Betrag der außermittigen Lage auch der Drehwinkel des Driftkörpers um die physikalische Achse des Drehtisches einberechnet werden. Ein Sonderfall liegt vor, wenn der Driftkörper genau in der Achse angeordnet wird, um die das Werkstück gedreht wird, also in der von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse. Dann bleibt die Soll-Position des Driftkörpers in allen Durchstrahlungsbildern gleich.
  • Als Ausführungsbeispiel für die Anordnung eines Driftkörpers wie Driftkugel am Drehtisch, insbesondere in der physikalischen Drehachse des Drehtisches, wird beispielhaft auf die 1 und die dazu gehörige Beschreibung verwiesen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sieht die Erfindung daher vor, dass die Soll-Positionen des Driftkörpers festgelegt werden aus der vorab festgelegten Relativbewegung zwischen Werkstück und Röntgendetektor und der Ausgangsposition des Driftkörpers auf dem Drehtisch in einer ersten Drehstellung, wobei die Ausgangsposition durch die Position des Driftkörpers in einem in der ersten Drehstellung aufgenommenen Durchstrahlungsbild festgelegt ist.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die verschobenen Durchstrahlungsbilder mittels Resampling in ein gemeinsames Raster überführt werden.
  • Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Abweichung bei der Rekonstruktion berücksichtigt wird, indem der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordnete Geometrievektor um die Abweichung korrigiert wird
  • Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass bei der Relativbewegung zwischen Werkstück und Röntgendetektor die rotatorische Bewegung das Drehen des Drehtisches um seine physikalische Achse ist und die translatorische Bewegung eine Verschiebung
    • – des Drehtisches senkrecht zur Röntgendetektorebene und
    • – des Drehtisches oder Röntgendetektors in der Richtung, die senkrecht zur Richtung der Drehachse des Drehtisches und parallel zur Röntgendetektorebene verläuft,
    ist.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der Computertomografiesensor in einem Koordinatenmessgerät integriert betrieben wird, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät zusammen mit weiteren Sensoren, vorzugsweise taktilen, optischen oder taktil-optischen Sensoren, verwendet wird.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Computertomograf in einem Koordinatenmessgerät integriert ist, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät zusammen mit weiteren Sensoren, vorzugsweise taktilen, optischen oder taktil-optischen Sensoren, integriert ist.
  • Herkömmliche Verfahren zur Korrektur der Drift sehen vor, dass ein Driftkörper wie eine Driftkugel zyklisch, zum Beispiel nach einer vorher festgelegten Anzahl von Drehschritten oder einer vorher festgelegten Zeit wiederholt in eine festgelegte Position gebracht wird, in der der Driftkörper ohne Vorliegen von Drift in der Bildmitte des vom Röntgendetektor aufgenommenen Durchstrahlungsbildes, zumindest aber in der Richtung senkrecht zur Richtung der Drehachse mittig, abgebildet wird. Abweichungen von der Bildmitte geben Aufschluss über die vorliegende Drift der Lage der Drehachse des Drehtisches und damit des Werkstücks und des Brennflecks. Oftmals wird die Messung als Umschlagsmessung ausgeführt, indem die Position des Driftkörpers aus zwei zueinander um 180° gedrehten Stellungen der Drehachse des Drehtisches gemittelt wird. Nachteilig dabei ist, dass möglicherweise aufgetretene Änderungen im Abbildungsmaßstab zum einen nicht erfasst werden und zum anderen die Driftbestimmung negativ beeinflussen können. Die Drift der Lage der Drehachse bzw. des Werkstücks bezieht sich dabei zumeist lediglich auf einen Parallelversatz senkrecht zur mittleren Strahlrichtung (Hauptstrahlrichtung) der Röntgenquelle. Ein Parallelversatz senkrecht dazu, also in Hauptstrahlrichtung, führt zur Änderung des Abbildungsmaßstabes.
  • Um besonders genau messen zu können, insbesondere Einflüsse durch einen geänderten Abbildungsmaßstabs und/oder durch die Drift der Lage der Drehachse auf die Messung selbst und auf die Korrektur der Drift an sich zu vermindern, sieht die Erfindung in einer besonders hervorzuhebenden Ausgestaltung vor, die Messung, insbesondere die Umschlagsmessung des Driftkörpers in mehreren, insbesondere zwei zueinander versetzten Positionen, und besonders bevorzugt als Umschlagsmessung, durchzuführen.
  • Bevorzugt sind zwei oder Paare von jeweils zwei Positionen des Driftkörpers in entgegen gesetzten Richtungen rechtwinklig zur Richtung der Drehachse oder in Richtung der Drehachse zueinander versetzt, wobei der Versatz in einer Ebene parallel zur Detektorebene oder rechtwinklig zur mittleren Strahlrichtung verläuft. Die beiden zuletzt genannten Alternativen sind identisch, insofern der Detektor derart ausgerichtet ist, dass dieser rechtwinklig von der mittleren Strahlrichtung durchstoßen wird. Leicht verkippte Detektoren sind jedoch denkbar und werden zur Vermeidung von Artefakten tatsächlich derart angeordnet. Die Verkippung beträgt in der Regel nur wenige Grad, meist weniger als 5 Grad oder sogar weniger als 2 Grad.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Versatz je Paar von zwei Positionen gleichmäßig in beide Richtungen zur Lage der Drehachsrichtung eingestellt ist, also beispielsweise die erste Position 20 Millimeter in der einen und die zweite Position 20 Millimeter in der entgegengesetzten Richtung zur Drehachsrichtung versetzt ist. Kürzere oder längere Versätze sind ebenso möglich. Mehrere Paare von jeweils zwei Positionen und Mittelung der Ergebnisse ist ebenso vorgesehen, um stabilere Ergebnisse zu erhalten. Die Erfindung sieht neben Paaren von jeweils zwei Positionen aber auch Kombinationen von mehr als zwei Positionen vor. Beispielsweise können auch drei Positionen vorgesehen sein, wobei zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachsrichtung und die dritte in der Drehachsmitte vorgesehen sind. Andere Kombinationen sind ebenso vorgesehen.
  • Aus dem auf dem Detektor festgestellten Versatz und dem mit dem Maßstabssystem der Verfahrachsen (Messachsen) bekannten Verfahrweg zwischen den mehreren, insbesondere beiden Positionen kann der jeweils aktuell vorliegende Abbildungsmaßstab ermittelt werden. Dies ist ohne und mit Umschlagsmessung möglich. Somit können Drift und aktueller Abbildungsmaßstab aus der gleichen Messung bestimmt werden.
  • Durch Anwendung der Umschlagsmessung kann zusätzlich auch die jeweils aktuelle Lage bzw. Richtung der Drehachse, insbesondere senkrecht zur Hauptstrahlrichtung der Strahlungsquelle besonders genau ermittelt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück auf einem Drehtisch zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der eigentlichen Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück bzw. der Lage der Drehachse des Drehtisches in Bezug auf einen Einmesszustand oder in Bezug auf einen vor der Messung ermittelten Zustand korrigiert werden, wobei eine in zumindest einem Durchstrahlungsbild ermittelte Position zumindest eines Driftkörpers vor der Messung mit einer Position des Driftkörpers während der Messung verglichen und die Positionsänderungen zur Driftkorrektur herangezogen werden.
  • Ein diesbezügliches Verfahren zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass die Position des Driftkörpers in zumindest zwei zueinander versetzten Positionen bestimmt wird, wobei die Positionen jeweils zueinander einen Versatz in einer Ebene parallel zur Detektorebene oder rechtwinklig zur mittleren Strahlrichtung aufweisen, wobei der Versatz senkrecht zur Richtung der Drehachse (Drehachsrichtung) und/oder in Richtung der Drehachse (Drehachsrichtung) vorliegt, und wobei der Versatz zwischen den Positionen bekannt ist, insbesondere durch Messachsen bestimmt wird, und wobei vorzugsweise die Position des Driftkörpers in mehreren Drehstellungen des Drehtisches bestimmt wird, wobei der oder die Driftkörper vom drehbaren Teil des Drehtisches ausgehen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sieht die Erfindung daher vor, dass die Bestimmung der Positionen des Driftkörpers in den mehreren, bevorzugt beiden Positionen während der Messung zyklisch jeweils nach einer vorher festgelegten Anzahl von Drehschritten oder zyklisch jeweils nach einer vorher festgelegten Zeit wiederholt erfolgt, wobei der Driftkörper bevorzugt bei der eigentlichen Messung nicht in den Durchstrahlungsbildern abgebildet wird und jeweils nur zur Bestimmung der mehreren, insbesondere beiden Positionen in den vom Röntgendetektor erfassten Bereich positioniert wird, wobei vorzugsweise die gleiche vorher festgelegte Drehstellung des Drehtisches eingestellt wird.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die zwei Positionen oder mehrere Paare von jeweils zwei Positionen in Bezug auf die Lage der mittleren Strahlrichtung einander gegenüber liegen, bevorzugt gleich weit von der mittleren Strahlrichtung entfernt sind, also beispielsweise die je Paar jeweils erste Position 20 Millimeter in der einen und die zweite Position 20 Millimeter in der entgegengesetzten Richtung zur mittleren Strahlrichtung versetzt ist, wobei bevorzugt die jeweils beiden Positionen in Bezug auf die Lage der Drehachse bzw. Drehachsrichtung einander gegenüber liegen, bevorzugt gleich weit von der Drehachse entfernt sind, also beispielsweise die jeweils erste Position 20 Millimeter in der einen und die zweite Position 20 Millimeter in der entgegengesetzten Richtung zur Drehachsrichtung versetzt ist.
  • Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die jeweilige Position durch eine Umschlagsmessung, also durch Mittelung der in zwei 180° zueinander verdrehten Stellungen um die Drehachse des Drehtisches aufgenommenen Positionen ermittelt werden.
  • Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass aus dem auf dem Detektor, also in zumindest einem Durchstrahlungsbild festgestellten Versatz zwischen zwei Positionen oder mehreren Paaren von jeweils zwei Positionen, insbesondere gegenüberliegenden Positionen, des Driftkörpers der jeweils aktuell vorliegende Abbildungsmaßstab ermittelt und für die Auswertung oder zur Korrektur des Abbildungsmaßstabes durch Positionieren der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und Drehtisch mit Werkstück relativ zueinander berücksichtigt oder durch Korrektur des der Rekonstruktion zugrunde liegenden Abbildungsmodells berücksichtigt wird.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass aus dem auf dem Detektor, also in zumindest einem Durchstrahlungsbild festgestellten Versatz zwischen zwei Positionen oder mehreren Paaren von jeweils zwei Positionen, insbesondere gegenüberliegenden Positionen, des Driftkörpers die mittlere Position bestimmt wird und als die jeweils aktuell vorliegende Lage der Drehachse verwendet wird, um die Drift der Lage der Drehachse in Bezug auf den Einmesszustand oder in Bezug auf einen vor der Messung ermittelten Zustand zu bestimmen und für die Auswertung oder zur Korrektur der Lage der Drehachse durch Positionieren der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und Drehtisch mit Werkstück relativ zueinander zu verwenden oder für das der Rekonstruktion zugrunde liegende Abbildungsmodell zu verwenden.
  • Bevorzugterweise ist auch vorgesehen, dass der zur erfindungsgemäßen Driftkorrektur vorgesehene Computertomografiesensor in einem Koordinatenmessgerät integriert betrieben wird, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät zusammen mit weiteren Sensoren, vorzugsweise taktilen, optischen oder taktil-optischen Sensoren, verwendet wird.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der einzigen Figur.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausgestaltung und Teile der erfindungsgemäßen Verfahren.
  • 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur computertomografischen Messung eines Werkstücks 9. Die Vorrichtung besteht unter anderem aus einer Röntgenquelle 1, die Röntgenstrahlen im Kegel 1a abgibt, aus einem flächigen Röntgendetektor 2, der die durch unter anderem das Werkstück 9 abgeschwächte Röntgenstrahlen 1a empfängt, aus einer mechanischen Drehachse 3, die die Drehung des Werkstücks 9 bewirkt, indem ein drehbares Teil 4 der mechanischen Drehachse 3 zu einem feststehenden Teil 5 in Richtung des Pfeiles 3a um eine Drehachse 3b drehbar ist, aus einer Aufspannvorrichtung 6 und aus einer in dieser befestigten Driftkugel 8.
  • Die 1 zeigt weiterhin die Ausgangsposition 8a der Driftkugel 8, die beim Einmessen bestimmt wurde, und die direkt vor der Messung bestimmte Position 8b der Driftkugel 8 in der Detektorebene, also im Durchstrahlungsbild. Aus der Verschiebung zwischen den Positionen 8a und 8b ergibt sich ein Start-Korrektur-Vektor 8c, der zur erfindungsgemäßen Driftkorrektur der zwischen Einmessen und Messung des Werkstücks aufgetretenen Drift verwendet wird. Erfindungsgemäß kann die Position der Driftkugel 8 auch während der Messung ausgewertet und zur Driftkorrektur der während der Messung auftretenden Drift verwendet werden.
  • Auch zeigt die 1 für eine ausgewählte Drehstellung, in diesem Fall einen Stützpunkt (Soll-Drehstellung), ein Merkmal 9b im während der Messung aufgenommenen Durchstrahlungsbild, nämlich die Außenkontur der Abbildung des Werkstücks 9 auf dem Detektor 2. Mit dem Bezugszeichen 9a gekennzeichnet ist dieses Merkmal im Soll-Durchstrahlungsbild dargestellt, welches bei der selben Soll-Drehstellung, jedoch vor der Messung des Werkstücks bei der Aufnahme der reduzierten Anzahl von Soll-Durchstrahlungsbildern aufgenommen wurde. Die Verschiebung zwischen 9a und 9b, beispielsweise mittels Korrelationsanalyse ermittelt, bildet einen Stützpunkt-Korrektur-Vektor 9c für die ausgewählte Drehstellung. Für die weiteren Stützstellen werden die Stützpunkt-Korrektur-Vektoren analog bestimmt.
  • Zur Korrektur werden die Stützpunkt-Korrektur-Vektoren 9c bzw. der Start-Korrektur-Vektor 8c erfindungsgemäß verwendet, um entweder die Durchstrahlungsbilder zu verschieben oder um in der Rekonstruktion berücksichtigt zu werden oder um eine Verschiebung der Komponenten Röntgenquelle 1, Detektor 2 und mechanische Drehachse 3 durchzuführen. Entsprechende Positioniereinheiten für die Verschiebung der Komponenten Röntgenquelle 1, Detektor 2 und mechanische Drehachse 3 sind beispielsweise in Koordinatenmessgeräten als sogenannte Messachsen vorhanden, hier jedoch nicht dargestellt. Diesbezüglich wird auf die WO 2005/119174 A1 Bezug genommen, insbesondere auf die 1 und 3. Danach besteht eine bevorzugte Lösung zur Bewegung entlang der Komponenten der Vektoren 8c und 9c, also Bewegungen in Richtungen innerhalb der Ebene des Detektors 2, darin, dass die mechanische Drehachse 3 zusammen mit dem Werkstück 9 in Richtung der Drehachse 3b verschoben wird und der Detektor 2 senkrecht dazu, also entlang der Richtung, die senkrecht zur Drehachse 3 und senkrecht zur Mittelachse 7 der Röntgenstrahlung 1a verläuft. Andere Lösungen sind ebenso einsetzbar. Der Detektor 2 kann beispielsweise in beiden Richtungen innerhalb der Detektorebene beweglich sein. Gleiches gilt für die Drehachse 3. Auch die Röntgenquelle 1 kann zusammen mit dem Detektor bewegt werden, um die Kegelstrahlwinkelverhältnisse konstant zu halten.
  • Allgemein, jedoch nicht schutzeinschränkend, sollte die Messung zur Bestimmung der in Bezug auf die Ausgangsposition veränderten Position des Driftkörpers, anhand der also die Ermittlung des Start-Korrektur-Vektors erfolgt, bzw. sollten die Messungen zur Aufnahme der Soll-Durchstrahlungsbilder, die als Ausgangspunkt für die später bei der eigentlichen Messung ermittelten Stützpunkt-Korrektur-Vektoren dienen, in einem zeitlichen Abstand zum Beginn der eigentlichen Messung des Werkstücks erfolgen, der nicht länger als die eigentliche Messung des Werkstücks ist. Der zeitliche Abstand sollte bevorzugt weniger als 5 Min., besonders bevorzugt weniger als 1 Min., betragen.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass nach Beendigung der Aufnahmen der Soll-Durchstrahlungsbilder bzw. der Bestimmung des Start-Korrektur-Vektors unmittelbar die eigentliche Messung gestartet wird. Ein Benutzereingriff erfolgt nicht. Die Messabläufe folgen unmittelbar aufeinander Software-gesteuert.
  • 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
    • WO 2005/119174 A1 [0003, 0106]
    • WO 2010/094774 A1 [0004]
    • DE 102014114739 [0006, 0006, 0008]
    • DE 102014119247 [0006, 0006, 0008]
    • DE 102015116150 [0006, 0006, 0008]
    • WO 2010094774 [0074]

Claims (38)

  1. Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Vergleichs-Durchstrahlungsbild vor der Messung oder zum Beginn der Messung in einer ersten Drehstellung, vorzugsweise Startdrehstellung wie 0°-Stellung, aufgenommen wird und zumindest ein zweites Vergleichs-Durchstrahlungsbild nach der Messung oder gegen Ende der Messung in der ersten Drehstellung, insbesondere 360°-Stellung, aufgenommen wird, wobei das erste Vergleichs-Durchstrahlungsbild und das zweite Vergleichs-Durchstrahlungsbild verglichen werden, insbesondere Driftvektor und/oder Korrelationsfaktor bestimmt wird, und eine Driftkorrektur nur dann durchgeführt wird, wenn der Vergleich Abweichungen oberhalb eines vorher festgelegten Grenzwertes ergibt, insbesondere der Driftvektor vorher festgelegten Grenzwert überschreitet und/oder der Korrelationsfaktor vorher festgelegten Grenzwert unterschreitet, wobei vorzugsweise der Driftvektor Richtung und Betrag der Verschiebung zwischen erstem und zweitem Vergleichs-Durchstrahlungsbild in der Ebene der Vergleichs-Durchstrahlungsbilder bezeichnet.
  2. Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie nach vorzugsweise Anspruch 1, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, indem vor und/oder nach der Messung, bevorzugt vor der Messung, in einer reduzierten Anzahl von Soll-Drehstellungen (Stützstellen) Soll-Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in den Soll-Drehstellungen bei der Messung aufgenommene Durchstrahlungsbilder mit den Soll-Durchstrahlungsbildern verglichen werden und für jede Soll-Drehstellung (Stützstelle) aus der Lageabweichung zumindest eines Merkmals in den Durchstrahlungsbildern in Bezug auf die Lage dieses Merkmals im Soll-Durchstrahlungsbild jeweils eine Verschiebung (Stützpunkt-Korrektur-Vektoren) bestimmt und der jeweiligen Soll-Drehstellung (Stützstelle) zugeordnet wird, wobei aus einem oder mehreren Stützpunkt-Korrektur-Vektoren jeweils ein Korrektur-Vektor für jedes Durchstrahlungsbild berechnet wird, vorzugsweise der Korrektur-Vektor aus einem Stützpunkt-Korrektur-Vektor bestimmt wird, der der gleichen Drehstellung oder der zeitlich davor liegenden Soll-Drehstellung (Stützstelle) zugeordnet ist, besonders bevorzugt der Korrektur-Vektor aus den beiden Stützpunkt-Korrektur-Vektoren bestimmt wird, die zeitlich direkt vor und nach der aktuellen Drehstellung liegenden Soll-Drehstellungen (Stützstellen) zugeordnet sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliger Korrektur-Vektor der Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet wird, der der zeitlich direkt vor der aktuellen Drehstellung liegenden Stützstelle zugeordnet ist oder der jeweilige Korrektur-Vektor aus mindestens zwei zeitlich vor der aktuellen Drehstellung liegenden Stützstellen zugeordneten Stützpunkt-Korrektur-Vektoren extrapoliert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliger Korrektur-Vektor der Stützpunkt-Korrektur-Vektor verwendet wird, der der zeitlich oder in Bezug auf den Drehwinkel zur aktuellen Drehstellung am nächsten gelegenen Stützstelle zugeordnet ist.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Korrektur-Vektor aus mindestens einem zeitlich vor und aus mindestens einem zeitlich nach der jeweiligen Drehstellung liegenden Stützstelle zugeordneten Stützpunkt-Korrektur-Vektor interpoliert wird.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Merkmal am Werkstück und/oder an einem von der zur Einstellung der Drehstellungen verwendeten mechanischen Drehachse ausgehenden Driftkörper und/oder an zur Aufnahme des Werkstücks verwendeten Mitteln zur Befestigung des Werkstücks (Aufspannvorrichtung) für die Bestimmung der Stützpunkt-Korrektur-Vektoren verwendet wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Driftkörper eine Kugel (Driftkugel) oder ein Körper mit kugelförmigem Abschnitt verwendet wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Durchstrahlungsbilder vom zu messenden Werkstück und/oder vom Driftkörper in verschiedenen Soll-Drehstellungen aufgenommen werden, wobei die Anzahl der Soll-Drehstellungen deutlich geringer ist, bevorzugt 4 bis 100, als die Anzahl der Mess-Drehstellungen, bevorzugt mehr als 100 bis 1.600.
  9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Durchstrahlungsbilder zeitlich direkt nach oder während dem Einmessen der Relativlage von Röntgensensor, Röntgendetektor und mechanischer Drehachse zueinander aufgenommen werden.
  10. Verfahren nach vorzugsweise zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass vor der eigentlich Messung in Bezug auf einen Einmesszustand aufgetretene Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, indem die Ausgangsposition eines Driftkörpers beim oder zeitlich direkt vor oder nach dem Einmessen der Relativlage von Röntgensensor, Röntgendetektor und mechanischer Drehachse zueinander bestimmt wird und direkt vor der eigentlichen Messung des Werkstücks die Position des Driftkörpers erneut bestimmt wird und die Positionsänderung als Start-Korrektur-Vektor zusätzlich für die Korrektur verwendet wird.
  11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur mittels der den Drehstellungen zugeordneten Korrektur-Vektoren erfolgt, indem – die Durchstrahlungsbilder vor einer Rekonstruktion um den jeweils zugeordneten Korrektur-Vektor verschoben werden oder – der jeweilige Korrektur-Vektor bei der Rekonstruktion des jeweiligen Durchstrahlungsbildes berücksichtigt wird, vorzugsweise indem der Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird, oder – die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück vor der Aufnahme des jeweiligen Durchstrahlungsbildes um den jeweiligen Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird, wobei an den Stützstellen vor dem Positionieren ein Durchstrahlungsbild zur Bestimmung des jeweiligen Stützpunkt-Korrektur-Vektors aufgenommen wird.
  12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass aus der Lageabweichung mehrerer Merkmale zueinander oder mehrerer Abschnitte eines Merkmals zueinander eine Größenänderung und/oder Verdrehung bestimmt wird, die verwendet wird, um eine Korrektur des jeweiligen Durchstrahlungsbildes durch Skalierung und/oder Drehung und/oder entsprechende Verschiebung der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und Werkstück zueinander vorzunehmen.
  13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Lagevergleich durch Korrelationsmethoden oder durch Bestimmung der Lage insbesondere Schwerpunkt oder Mittelpunkt der aus dem Merkmal bestimmten Kontur erfolgt.
  14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die korrigierten Durchstrahlungsbilder mittels Re-Sampling-Verfahren in ein einheitliches Punkteraster überführt werden.
  15. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Korrektur-Vektoren verwendet werden, um die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück während des Messlaufes durch Positionieren der entsprechenden Komponente zu korrigieren und verbleibende Abweichung bei dieser Verschiebung für die Verschiebung des jeweiligen Durchstrahlungsbildes oder Berücksichtigung in der Rekonstruktion verwendet wird.
  16. Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück korrigiert werden, nach vorzugsweise Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur für die jeweilige Drehstellung zeitlich direkt nach der Aufnahme des jeweiligen Durchstrahlungsbildes, insbesondere vor der Aufnahme des jeweils nächsten Durchstrahlungsbildes der Messung, erfolgt und das korrigierte Durchstrahlungsbild der Rekonstruktion zugeführt wird oder das unkorrigierte Durchstrahlungsbild und der jeweils zugeordnete Korrektur-Vektor der Rekonstruktion zugeführt werden, wobei Soll-Durchstrahlungsbilder zur Berechnung der Korrektur vor der Messung aufgenommen werden.
  17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur für die jeweilige Drehstellung zeitlich direkt nach der Aufnahme des Durchstrahlungsbildes für die zeitlich nach der jeweiligen Drehstellung liegenden Stützstelle erfolgt, und anschließend das korrigierte Durchstrahlungsbild der Rekonstruktion zugeführt wird oder das unkorrigierte Durchstrahlungsbild und der jeweils zugeordnete Korrektur-Vektor der Rekonstruktion zugeführt werden, wobei Soll-Durchstrahlungsbilder zur Berechnung der Korrektur vor der Messung aufgenommen werden.
  18. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass direkt vor der Messung der Start-Korrektur-Vektor bestimmt wird und die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück um den Start-Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird und während der Messung – die Durchstrahlungsbilder vor einer Rekonstruktion um den jeweils zugeordneten Korrektur-Vektor verschoben werden oder – der jeweilige Korrektur-Vektor bei der Rekonstruktion des jeweiligen Durchstrahlungsbildes berücksichtigt wird, vorzugsweise indem der Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird.
  19. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur-Vektoren und vorzugsweise der Start-Korrektur-Vektor bei einer nach der Messung durchgeführten Rekonstruktion, beispielsweise zweiten Offline-Rekonstruktion, der Durchstrahlungsbilder angewendet werden.
  20. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für eine Computertomografie-Sensorik eingesetzt wird, die Teil eines Koordinatenmessgerätes ist, vorzugsweise mit weiteren Sensoren wie taktilen, optischen, taktil-optischen Sensoren in einem Multisensor-Koordinatenmessgerät integriert verwendet wird.
  21. Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei vor der eigentlich Messung aufgetretene oder während der eigentlichen Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück in Bezug auf einen Einmesszustand korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsposition eines Driftkörpers beim oder zeitlich direkt vor oder nach dem Einmessen der Relativlage von Röntgensensor, Röntgendetektor und mechanischer Drehachse zueinander bestimmt wird und direkt vor der eigentlichen Messung des Werkstücks die Position des Driftkörpers erneut bestimmt wird und die Positionsänderung als Start-Korrektur-Vektor für die Korrektur verwendet wird.
  22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur mittels des Start-Korrektur-Vektors erfolgt, indem – alle nachfolgend bei der Messung des Werkstücks aufgenommenen Durchstrahlungsbilder korrigiert werden, indem sie um den Start-Korrektur-Vektor verschoben werden, oder – die Rekonstruktion aller nachfolgend bei der Messung des Werkstücks aufgenommenen Durchstrahlungsbilder unter Berücksichtigung des Start-Korrektur-Vektor erfolgt, vorzugsweise indem der Start-Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird, oder – die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück um den Start-Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird.
  23. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Driftkörpers in jeder Drehstellung der Messung zusätzlich erneut bestimmt wird, vorzugsweise indem der Driftkörper gemeinsam mit dem Werkstück im Durchstrahlungsbild abgebildet wird, und die Positionsänderung des Driftkörpers zur Ausgangsposition bestimmt wird, und als Korrektur-Vektor die Differenz zwischen der Positionsänderung und dem Start-Korrektur-Vektor zusätzlich zum Start-Korrektur-Vektor zur Korrektur verwendet wird, wobei vorzugsweise vor der Messung die relative Position zwischen der Röntgenquelle und/oder dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück um den Start-Korrektur-Vektor durch Positionieren der entsprechenden Komponente verändert wird und während der Messung – die Durchstrahlungsbilder vor einer Rekonstruktion um die jeweils zugeordnete Korrektur-Vektor verschoben werden oder – der jeweilige Korrektur-Vektor bei der Rekonstruktion des jeweiligen Durchstrahlungsbildes berücksichtigt wird, vorzugsweise indem der Korrektur-Vektor zur Anpassung der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordneten Geometrievektoren verwendet wird.
  24. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsposition oder die vor der eigentlichen Messung des Werkstücks erneut ermittelte Position des Driftkörpers bestimmt wird, indem die Position in einem Durchstrahlungsbild in der Startdrehstellung der mechanischen Drehachse bestimmt wird oder indem die Positionen gemittelt werden, die in zwei um in 180° zueinander verdrehten Stellungen der mechanischen Drehachse aufgenommenen Durchstrahlungsbildern bestimmt wurden.
  25. Vorrichtung zur computertomografischen Messung eines Werkstücks (9), zumindest bestehend aus Computertomografie-Sensorik, bestehend aus Röntgenquelle (1) und flächig ausgedehntem Röntgendetektor (2), und zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor angeordneter mechanischen Drehachse (3) zur Aufnahme des Werkstücks und zur Drehung des Werkstücks um eine Drehachse (3b), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, Durchstrahlungsbilder des Werkstücks in mehreren Drehstellungen zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik um die Drehachse aufzunehmen und die Durchstrahlungsbilder zu einem Volumendatensatz (Voxelvolumen) zu rekonstruieren und vorzugsweise Oberflächenpunkte aus dem Volumendatensatz zur dimensionellen Messung des Werkstücks zu extrahieren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Driftkörper (8) von der mechanischen Drehachse (3) ausgeht, der vorzugsweise innerhalb der Drehachse, also in der Drehachsmitte, angeordnet ist, und auf den Detektor (2) abbildbar ist, wobei vorzugsweise der Driftkörper Teil der Mittel zur Befestigung des Werkstücks (Aufspannvorrichtung) (6) ist.
  26. Verfahren zur Bestimmung von geometrischen Merkmalen und/oder Strukturen an einem Werkstück mittels eines Computertomografen, zumindest bestehend aus Röntgenquelle, flächigem Röntgendetektor und Drehtisch, wobei das Werkstück mithilfe einer Kombination aus rotatorischer und translatorischer Relativbewegung zwischen Werkstück und Röntgendetektor, um eine von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse gedreht wird und in mehreren Drehstellungen Durchstrahlungsbilder mit dem Röntgendetektor aufgenommen werden, die zu einem Volumendatensatz rekonstruiert werden, aus dem Oberflächenpunkte ermittelt werden, die zur Bestimmung der Merkmale und/oder Strukturen herangezogen werden dadurch gekennzeichnet, dass ein am Drehtisch befestigter Driftkörper, wie Kugel, vorzugsweise auf der physikalischen Drehachse des Drehtisches befestigter Driftkörper, zusammen mit dem Werkstück in den Durchstrahlungsbildern abgebildet wird und aus der Abweichung der Ist-Position des Driftkörpers im jeweiligen Durchstrahlungsbild zur vorab bestimmten Soll-Position – die Relativposition zwischen Werkstück und Röntgendetektor korrigiert wird und das Durchstrahlungsbild erneut aufgenommen wird oder/oder – das Durchstrahlungsbild um die Abweichung zurück verschoben wird oder die Abweichung bei der Rekonstruktion berücksichtigt wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Positionen des Driftkörpers festgelegt werden aus der vorab festgelegten Relativbewegung zwischen Werkstück und Röntgendetektor und der Ausgangsposition des Driftkörpers auf dem Drehtisch in einer ersten Drehstellung, wobei die Ausgangsposition durch die Position des Driftkörpers in einem in der ersten Drehstellung aufgenommenen Durchstrahlungsbild festgelegt ist.
  28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die verschobenen Durchstrahlungsbilder mittels Resampling in ein gemeinsames Raster überführt werden.
  29. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung bei der Rekonstruktion berücksichtigt wird, indem der dem jeweiligen Durchstrahlungsbild zugeordnete Geometrievektor um die Abweichung korrigiert wird.
  30. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Relativbewegung zwischen Werkstück und Röntgendetektor die rotatorische Bewegung das Drehen des Drehtisches um seine physikalische Achse ist und die translatorische Bewegung eine Verschiebung – des Drehtisches senkrecht zur Röntgendetektorebene und – des Drehtisches oder Röntgendetektors in der Richtung, die senkrecht zur Richtung der Drehachse des Drehtisches und parallel zur Röntgendetektorebene verläuft, ist, wobei vorzugsweise der Drehtisch an diskrete Positionen auf einer Kreisbahn um die von der physikalischen Drehachse des Drehtisches verschiedenen Drehachse bewegt wird.
  31. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Computertomografiesensor in einem Koordinatenmessgerät integriert betrieben wird, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät zusammen mit weiteren Sensoren, vorzugsweise taktilen, optischen oder taktil-optischen Sensoren, verwendet wird.
  32. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Computertomograf in einem Koordinatenmessgerät integriert ist, vorzugsweise in einem Multisensorkoordinatenmessgerät zusammen mit weiteren Sensoren, vorzugsweise taktilen, optischen oder taktil-optischen Sensoren, integriert ist.
  33. Verfahren zur Driftkorrektur für eine Computertomografie nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Messung ein zu messendes Werkstück auf einem Drehtisch zwischen einer Röntgenstrahlung emittierenden Röntgenquelle und einem die Röntgenstrahlung empfangenden Röntgendetektor angeordnet wird und Durchstrahlungsbilder in mehreren Drehstellungen (Mess-Drehstellungen) zwischen Werkstück und Computertomografie-Sensorik, zumindest bestehend aus Röntgenquelle und Röntgendetektor, aufgenommen werden, wobei während der eigentlichen Messung auftretende Relativ-Bewegungen zwischen der Röntgenquelle, insbesondere dem Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck der Röntgenquelle, und dem Röntgendetektor und/oder dem Werkstück bzw. der Lage der Drehachse des Drehtisches in Bezug auf einen Einmesszustand oder in Bezug auf einen vor der Messung ermittelten Zustand korrigiert werden, wobei eine in zumindest einem Durchstrahlungsbild ermittelte Position zumindest eines Driftkörpers vor der Messung mit einer Position des Driftkörpers während der Messung verglichen und die Positionsänderungen zur Driftkorrektur herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Driftkörpers in zumindest zwei zueinander versetzten Positionen bestimmt wird, wobei die Positionen jeweils zueinander einen Versatz in einer Ebene parallel zur Detektorebene oder rechtwinklig zur mittleren Strahlrichtung aufweisen, wobei der Versatz senkrecht zur Richtung der Drehachse (Drehachsrichtung) und/oder in Richtung der Drehachse (Drehachsrichtung) vorliegt, und wobei der Versatz zwischen den Positionen bekannt ist, insbesondere durch Messachsen bestimmt wird, und wobei vorzugsweise die Position des Driftkörpers in mehreren Drehstellungen des Drehtisches bestimmt wird, wobei der oder die Driftkörper vom drehbaren Teil des Drehtisches ausgehen.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Positionen des Driftkörpers in den mehreren, bevorzugt beiden Positionen während der Messung zyklisch jeweils nach einer vorher festgelegten Anzahl von Drehschritten oder zyklisch jeweils nach einer vorher festgelegten Zeit wiederholt erfolgt, wobei der Driftkörper bevorzugt bei der eigentlichen Messung nicht in den Durchstrahlungsbildern abgebildet wird und jeweils nur zur Bestimmung der mehreren, insbesondere beiden Positionen in den vom Röntgendetektor erfassten Bereich positioniert wird, wobei vorzugsweise die gleiche vorher festgelegte Drehstellung des Drehtisches eingestellt wird.
  35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Positionen oder mehrere Paare von jeweils zwei Positionen in Bezug auf die Lage der mittleren Strahlrichtung einander gegenüber liegen, bevorzugt gleich weit von der mittleren Strahlrichtung entfernt sind, also beispielsweise die je Paar jeweils erste Position 20 Millimeter in der einen und die zweite Position 20 Millimeter in der entgegengesetzten Richtung zur mittleren Strahlrichtung versetzt ist, wobei bevorzugt die jeweils beiden Positionen in Bezug auf die Lage der Drehachse bzw. Drehachsrichtung einander gegenüber liegen, bevorzugt gleich weit von der Drehachse entfernt sind, also beispielsweise die jeweils erste Position 20 Millimeter in der einen und die zweite Position 20 Millimeter in der entgegengesetzten Richtung zur Drehachsrichtung versetzt ist.
  36. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Position durch eine Umschlagsmessung, also durch Mittelung der in zwei 180° zueinander verdrehten Stellungen um die Drehachse des Drehtisches aufgenommenen Positionen ermittelt werden.
  37. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem auf dem Detektor, also in zumindest einem Durchstrahlungsbild festgestellten Versatz zwischen zwei Positionen oder mehreren Paaren von jeweils zwei Positionen, insbesondere gegenüberliegenden Positionen, des Driftkörpers der jeweils aktuell vorliegende Abbildungsmaßstab ermittelt und für die Auswertung oder zur Korrektur des Abbildungsmaßstabes durch Positionieren der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und Drehtisch mit Werkstück relativ zueinander berücksichtigt oder durch Korrektur des der Rekonstruktion zugrunde liegenden Abbildungsmodells berücksichtigt wird.
  38. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 33 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem auf dem Detektor, also in zumindest einem Durchstrahlungsbild festgestellten Versatz zwischen zwei Positionen oder mehreren Paaren von jeweils zwei Positionen, insbesondere gegenüberliegenden Positionen, des Driftkörpers die mittlere Position bestimmt wird und als die jeweils aktuell vorliegende Lage der Drehachse verwendet wird, um die Drift der Lage der Drehachse in Bezug auf den Einmesszustand oder in Bezug auf einen vor der Messung ermittelten Zustand zu bestimmen und für die Auswertung oder zur Korrektur der Lage der Drehachse durch Positionieren der Komponenten Röntgenquelle, Röntgendetektor und Drehtisch mit Werkstück relativ zueinander zu verwenden oder für das der Rekonstruktion zugrunde liegende Abbildungsmodell zu verwenden.
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