DE202013003922U1

DE202013003922U1 - Haltevorrichtung für ein Computertomographiesystem

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Publication number: DE202013003922U1
Application number: DE201320003922
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2023-04-27

Abstract

Haltevorrichtung für ein Computertomographiesystem zum Halten von einem ersten Werkstück und einem zweiten Werkstück, wobei die Haltevorrichtung eine erste Werkstückauflage für das erste Werkstück und eine zweite Werkstückauflage für das zweite Werkstück aufweist, wobei die erste Werkstückauflage und die zweite Werkstückauflage über mindestens ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei die zweite Werkstückauflage oberhalb der ersten Werkstückauflage in einem Abstand zur ersten Werkstückauflage angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein Computertomographiesystem und ein Computertomographiesystem mit einer solchen Haltevorrichtung.
Ein Computertomographiesystem ist üblicherweise dazu eingerichtet, ein Werkstück, das auf einem Werktisch angeordnet ist, zu vermessen. Dazu ist der Werktisch in der Regel als Drehtisch ausgestaltet. Zur Messung des Werkstücks wird der Drehtisch in kleinen Winkelschritten gedreht, so dass das Werkstück aus verschiedenen Richtungen von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden kann. Durch die Anwendung eines tomographischen Rekonstruktionsverfahrens kann aus den ermittelten Strahlungsbildern ein dreidimensionales Bild des Werkstücks berechnet werden.
Das Vermessen eines Werkstücks mit einem Computertomographiesystem kann bis zu einer Stunde dauern und läuft üblicherweise vollautomatisch ab. Es ist üblich, dass in diesem Zeitraum ein Bediener andere Tätigkeiten außerhalb des Computertomographiesystems verrichtet. Versäumt es der Bediener, unmittelbar nach Abschluss einer Messung das vermessene Werkstück vom Drehtisch zu entfernen, ein nächstes zu vermessendes Werkstück auf den Drehtisch anzuordnen und einen neuen Messvorgang zu starten, kann nicht die maximale Zahl von zu untersuchenden Werkstücken während der Dauer einer Arbeitsschicht vermessen werden. Falls der Bediener nach Abschluss einer Messung nicht anwesend sein sollte, kann eine weitere Messung gar nicht durchgeführt werden.
Um nach der Vermessung eines ersten Werkstückes ein zweites Werkstück vermessen zu können, ist es üblich, dass ein Bediener des Computertomographiesystems eine Röntgenstrahlabschirmung von dem Computertomographiesystem entfernt oder öffnet, das vermessene erste Werkstück von dem Drehtisch entfernt und daraufhin das zweite Werkstück auf den Drehtisch positioniert. Vor dem Entfernen oder Öffnen der Röntgenstrahlabschirmung müssen bestimmte Sicherheitsfunktionen erfüllt sein. Beispielsweise muss sichergestellt sein, dass eine Röntgenstrahlungsquelle des Computertomographiesystems abgeschaltet ist, so dass diese für den Bediener während des Wechsels der Werkstücke keine Gefahr darstellt. Aufgrund der hohen Sicherheitsvorschriften für ein Computertomographiesystem dauert ein Werkstückwechsel länger als bei einer herkömmlichen konventionellen Messmaschine ohne Röntgenstrahlungsquelle. Bei einem Computertomographiesystem ist somit eine relativ lange Rüstzeit für zu vermessende Werkstücke erforderlich.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige und einfache Vorrichtung für ein Computertomographiesystem bereitzustellen, durch welche die Rüstzeit für ein zu vermessendes Werkstück verringert werden kann und gleichzeitig der produktive Einsatz des Computertomographiesystems gesteigert werden kann. Es ist ferner eine Aufgabe, ein Computertomographiesystem bereitzustellen, mit dem eine höhere Produktivität bei der Vermessung von Werkstücken erreichbar ist.
Die Aufgabe wird für die Vorrichtung durch den Gegenstand des unabhängigen Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird für das Computertomographiesystem durch den Gegenstand des Schutzanspruchs 10 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Haltevorrichtung für ein Computertomographiesystem zum Halten von einem ersten Werkstück und einem zweiten Werkstück, wobei die Haltevorrichtung aufweist: Eine erste Werkstückauflage für das erste Werkstück und eine zweite Werkstückauflage für das zweite Werkstück, wobei die erste Werkstückauflage und die zweite Werkstückauflage über mindestens ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei die zweite Werkstückauflage oberhalb der ersten Werkstückauflage in einem Abstand zur ersten Werkstückauflage angeordnet ist.
Die Rüstzeiten für ein Computertomographiesystem können verringert werden, wenn das Computertomographiesystem nicht nur mit einem Werkstück, sondern bei einem einzigen Rüstvorgang mit mindestens zwei Werkstücken bestückt wird. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung erreicht werden. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung weist eine erste Werkstückauflage und eine oberhalb in einem Abstand dazu angeordnete zweite Werkstückauflage auf, so dass auf beide Werkstückauflagen jeweils ein zu untersuchendes Werkstück angeordnet sein kann.
Die Haltevorrichtung kann dann bei einem Rüstvorgang komplett bestückt mit den beiden Werkstücken in das Computertomographiesystem eingebracht und auf dem Drehtisch des Computertomographiesystems positioniert werden. Das Computertomographiesystem ist dazu eingerichtet, nach dem Rüstvorgang die zwei auf der Haltevorrichtung angeordneten Werkstücke zu vermessen.
Indem die zwei zu vermessenden Werkstücke übereinander angeordnet werden können, wird vorteilhaft erreicht, dass sich mit einem Computertomographiesystem beide Werkstücke vermessen lassen, ohne dass sich diese gegenseitig beeinflussen. Röntgenstrahlen, welche das erste Werkstück durchdringen, passieren anschließend bei keiner einzigen Winkelstellung des Drehtisches ein eventuell dahinter oder daneben angeordnetes zweites, auf dem Drehtisch angeordnetes Werkstück, da sich dieses oberhalb des ersten Werkstückes auf der zweiten Werkstückauflage befindet.
Nach der Vermessung des ersten Werkstückes kann es zweckmäßig sein, den Drehtisch auf eine andere Höhe zu verfahren, so dass die Röntgenstrahlung das zweite Werkstück durchdringen kann. In Abhängigkeit von der Größe der zu untersuchenden Werkstücke und der Haltevorrichtung ist es zudem möglich, das erste Werkstück auf der ersten Werkstückauflage gleichzeitig mit dem zweiten Werkstück auf der zweiten Werkstückauflage zu vermessen. Die Röntgenstrahlabschirmung des Computertomographiesystems muss zwischen der Vermessung des ersten Werkstückes und der Vermessung des zweiten Werkstückes nicht entfernt werden.
Durch die kostengünstige und einfache erfindungsgemäße Haltevorrichtung wird die Anzahl der Rüstvorgänge des Computertomographiesystems reduziert. Ein Bediener muss nach Abschluss einer Messung für ein erstes Werkstück nicht mehr anwesend sein, um das erste Werkstück zu entfernen und ein zweites Werkstück auf den Drehtisch zu platzieren, um daraufhin wieder einen Messvorgang zu starten. Damit wird die Rüstzeit je zu vermessendem Werkstück deutlich verringert und gleichzeitig der produktive Einsatz des Computertomographiesystems gesteigert. Damit ist eine höhere Produktivität bei der Vermessung von Werkstücken erreicht.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Bestückung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit zu vermessenden Werkstücken außerhalb des Computertomographiesystems erfolgen kann. Die Bestückung einer Haltevorrichtung außerhalb des Computertomographiesystems hat den Vorteil, dass diese parallel zu einer laufenden Messung erfolgen kann. Ist die Messung der Werkstücke, die sich in dem Computertomographiesystem befinden, abgeschlossen, kann eine erste Haltevorrichtung der Maschine entnommen und eine zweite Haltevorrichtung auf dem Drehtisch des Computertomographiesystems platziert werden. Vorteilhaft können so bei einem einzigen Rüstvorgang mindestens zwei Werkstücke vom Drehtisch entnommen werden. Die Bestückung des Computertomographiesystems mit zwei weiteren Werkstücken kann dann in einem nachfolgenden Schritt erfolgen. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Haltevorrichtung eine kürzere Rüstzeit als bisher üblich.
Bei der direkten Platzierung des zu vermessenden Werkstückes auf der Werkstückauflage ist es möglich, dass nach der Rekonstruktion der Bildaufnahmen fehlerhafte Daten im Bereich zwischen der Unterseite des Werkstückes und der Oberseite der zugehörigen Werkstückauflage vorliegen. Eine solche Situation kann vorkommen, wenn der Werkstoff der Oberseite der Werkstückauflage und der Werkstoff der Unterseite des Werkstückes, welches in Kontakt mit der Werkstückauflage ist, identisch sind oder eine nahezu gleiche Dichte besitzen. Dann kann es schwierig sein, das Werkstück von der Werkstückauflage zuverlässig voneinander zu unterscheiden. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist daher vorzugsweise eingerichtet, dass an der ersten Werkstückauflage mindestens ein erster Haltekörper für ein erstes Werkstück angebracht ist, wobei der Werkstoff der ersten Werkstückauflage eine Werkstückauflagendichte besitzt und der Werkstoff des ersten Haltekörpers eine Haltekörperdichte besitzt, wobei die Haltekörperdichte des ersten Haltekörpers anders ist als die Werkstückauflagendichte der ersten Werkstückauflage.
Das Material der Haltevorrichtung ist derart gewählt, dass es die Messung eines Werkstücks so wenig wie möglich beeinflusst. Gleichzeitig muss die Haltevorrichtung stabil ausgeführt sein und darf sich nicht während der Messung eines Werkstücks verformen. Damit dies erreicht wird, muss die Haltevorrichtung bestimmte Werkstoffeigenschaften erfüllen. Die für die Messung relevante Werkstoffeigenschaft ist dabei die Dichte der Werkstückauflage. Eine zu hohe Dichte der ersten Werkstückauflage kann dazu führen, dass die erste Werkstückauflage, auf der ein zu vermessendes erstes Werkstück angeordnet sein kann, bei einer Messung zusammen mit dem ersten Werkstück vermessen wird. Dann kann es schwierig werden, eine klare Unterscheidung zwischen dem Werkstück und der Werkstückauflage zu erreichen. Vorteilhaft ist daher, dass an der ersten Werkstückauflage ein erster Haltekörper angebracht ist, der eine Dichte besitzt, die anders, also geringer oder größer, ist als die Dichte der ersten Werkstückauflage. Da an den ersten Haltekörper geringere mechanische Anforderungen als an die erste Werkstückauflage gestellt werden, kann der erste Haltekörper eine geringere Dichte besitzen, als die erste Werkstückauflage. Durch die geringe Dichte des ersten Haltekörpers ist es möglich, dass die Strahlung des Computertomographiesystems den ersten Haltekörper nahezu ungehindert durchstrahlt und damit bei der Rekonstruktion der Bilddaten des ersten Werkstücks nicht sichtbar ist.
Vorteilhaft kann durch den ersten Haltekörper das erste Werkstück in einem Abstand zur Werkstückauflage angeordnet sein. Wenn das zu vermessende Werkstück in keinem direkten Kontakt mit der Werkstückauflage steht, kann eine möglicherweise gemessene Werkstückauflage bei der Rekonstruktion der Bilddaten eines Werkstücks einfach herausgerechnet werden.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ferner eingerichtet, dass an der zweiten Werkstückauflage mindestens ein zweiter Haltekörper für ein zweites Werkstück angebracht ist, wobei der Werkstoff der zweiten Werkstückauflage eine Werkstückauflagendichte besitzt und der Werkstoff des zweiten Haltekörpers eine Haltekörperdichte besitzt, wobei die Haltekörperdichte des zweiten Haltekörpers anders ist als die Werkstückauflagendichte der zweiten Werkstückauflage.
Wenn an der zweite Werkstückauflage ein zweiter Haltekörper für eine zweites Werkstück angeordnet ist, wobei der zweite Haltekörper einer andere, also geringere oder größere Dichte besitzt als die zweite Werkstückauflage, gelten die gleichen Vorteile wie sie bei der Anordnung des ersten Haltekörpers an der ersten Werkstückauflage beschrieben sind.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ferner eingerichtet, dass die Werkstückauflagendichte der ersten Werkstückauflage und die Werkstückauflagendichte der zweiten Werkstückauflage gleich sind und/oder die Haltekörperdichte des ersten Haltekörpers und die Haltekörperdichte des zweiten Haltekörpers gleich sind.
Sind die Dichte der ersten Werkstückauflage und die Dichte der zweiten Werkstückauflage gleich und/oder die Dichte des ersten Haltekörpers und die Dichte des zweiten Haltekörpers gleich, vereinfacht dies die Erkennung der Werkstückauflagen und/oder der Haltekörper bei der Rekonstruktion der Messdaten. Bei der Rekonstruktion der Daten zweier Werkstücke kann für beide Werkstücke vorteilhaft der gleiche Rekonstruktions-Algorithmus eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn gleiche oder gleichartige Werkstücke mit dem Computertomographiesystem gemessen werden.
Bevorzugt besitzt eine obere Zone der ersten Werkstückauflage eine andere Dichte als eine untere Zone eines an der ersten Werkstückauflage angebrachten ersten Haltekörpers für ein erstes Werkstück und/oder eine obere Zone der zweiten Werkstückauflage besitzt eine andere Dichte als eine untere Zone eines an der zweiten Werkstückauflage angebrachten zweiten Haltekörpers für ein zweites Werkstück. Damit ist es möglich, dass nur in dem Bereich zwischen Werkstückauflage und zugehörigem Haltekörper unterschiedliche Dichten vorhanden sind, so dass nach einer Rekonstruktion von Bilddaten eine Unterscheidung zwischen Werkstückauflage und Haltekörper möglich ist. Die obere Zone der ersten oder zweiten Werkstückauflage und/oder untere Zone des ersten oder zweiten Haltekörpers sollte eine solche Höhe besitzen, dass auf einem in Strahlungsrichtung dahinter angeordneten Detektor die passierende Strahlung mindestens 10 einander benachbarte Voxel in einer Reihe erreicht. Die verbleibenden Bereiche der jeweiligen Werkstückauflage und des zugehörigen Haltekörpers können dann eine beliebige Dichte besitzen.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ferner eingerichtet, dass die erste Werkstückauflage und/oder die zweite Werkstückauflage ein Material aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst: Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, glasfaserverstärkter Kunststoff, Polystyrol, Polyurethan, Holz, Balsaholz, Cellulose-Verbundwerkstoff, Aluminium, Magnesium.
Weist die Vorrichtung ein Material aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff auf, kann eine sehr hohe Stabilität der Haltevorrichtung bei sehr geringem Gewicht erreicht werden. Dadurch kann die Haltevorrichtung mit sehr dünnen Werkstückauflagen und einem Verbindungselement mit sehr geringem Querschnitt konstruiert werden. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff weist zudem eine sehr geringe Dichte auf, so dass bei der Vermessung eines Werkstückes die Röntgenstrahlen eine Haltevorrichtung aus diesem Werkstoff nahezu ungehindert passieren können. Eine Haltevorrichtung aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ist sehr langlebig und kann für sehr viele Messvorgänge eingesetzt werden.
Weist die Vorrichtung ein Material aus glasfaserverstärkter Kunststoff auf, kann eine sehr hohe Stabilität der Haltevorrichtung bei sehr geringem Gewicht erreicht werden. Dadurch kann die Haltevorrichtung mit sehr dünnen Werkstückauflagen und einem Verbindungselement mit sehr geringem Querschnitt konstruiert werden. Zudem ist glasfaserverstärkter Kunststoff kostengünstig. Eine Haltevorrichtung aus glasfaserverstärktem Kunststoff ist sehr langlebig und kann für sehr viele Messvorgänge eingesetzt werden.
Polystyrol besitzt besonders in expandiertem Zustand eine sehr geringe Dichte und kann sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden. Deshalb ist es möglich, eine Werkstückauflage aus Polystyrol mit größerem Querschnitt zu konstruieren. Ein Verbindungselement kann sehr einfach in eine Werkstückauflage aus Polystyrol eingesteckt werden. Polystyrol ist außerdem sehr leicht zu verarbeiten und kostengünstig.
Polyurethan besitzt besonders in geschäumtem Zustand eine sehr geringe Dichte und kann sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden. Deshalb kann eine Werkstückauflage aus Polyurethan mit größerem Querschnitt konstruiert werden. Ein Verbindungselement kann in einfacher Weise in eine Werkstückauflage aus Polyurethan eingesteckt werden.
Holz ist ein Werkstoff mit niedriger Dichte und hoher Stabilität. Zudem ist Holz kostengünstig, leicht verfügbar und lässt sich leicht bearbeiten. Holz ist für den Einsatz als Werkstückauflage für die Haltevorrichtung gut geeignet.
Balsaholz hat aufgrund zellulär bedingter Hohlräume eine sehr geringe Dichte im Bereich von 0,1 g/cm³ bis 0,2 g/cm³ bei trotzdem hoher Stabilität. Balsaholz kann sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden. Zudem lässt sich Balsaholz leicht verarbeiten und ist kostengünstig. Dadurch ist Balsaholz als Werkstückauflage gut geeignet.
Eine Werkstückauflage aus Cellulose kann bei einer sehr geringen Wandstärke in einer sehr steifen Konstruktion ausgeführt werden. Durch die geringe Wandstärke kann eine Werkstückauflage aus Cellulose-Verbundwerkstoff sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden.
Wenn die Werkstückauflage aus einem besonders dünnen Material bestehen soll, sind auch Metalle vorstellbar, die durch die sehr geringe Wandstärke leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden können. Eine Haltevorrichtung mit einer Werkstückauflage aus Metall kann bei sehr dünner Wandstärke sehr stabil ausgeführt sein. Besonders geeignet sind hierzu Aluminium oder Magnesium.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ferner eingerichtet, dass der erste Haltekörper und/oder der zweite Haltekörper ein Material aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst: Polystyrol, Polyurethan, Phenolplast, Balsaholz, Cellulose.
Polystyrol besitzt besonders im expandierten Zustand eine sehr geringe Dichte und kann sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden. Ein Haltekörper aus Polystyrol ist dadurch besonders für zu vermessende Werkstücke aus Kunststoff geeignet. Polystyrol ist zudem sehr leicht zu verarbeiten und kostengünstig. Ein zu vermessendes Werkstück kann zudem in einen Haltekörper aus Polystyrol auf einfache Weise eingesteckt werden.
Polyurethan besitzt besonders in geschäumtem Zustand eine sehr geringe Dichte und kann sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden. Ein Haltekörper aus Polyurethan ist dadurch besonders für zu vermessende Werkstücke aus Kunststoff geeignet. Polyurethan ist kostengünstig und sehr leicht zu verarbeiten.
Phenolplast besitzt besonders in aufgeschäumter Form eine sehr geringe Dichte und weist zudem eine besonders geringe Rückstellkraft auf. Dadurch ist es besonders dazu geeignet, dass Werkstücke in einen Haltekörper aus Phenolplast eingesteckt werden. Durch die sehr geringe Dichte ist Phenolplast besonders für zu vermessende Werkstücke mit geringer Dichte, beispielsweise Kunststoffe, geeignet.
Balsaholz hat eine sehr geringe Dichte, weist viele zellulär bedingte Hohlräume auf und besitzt eine hohe Stabilität. Balsaholz kann sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden. Zudem lässt sich Balsaholz leicht verarbeiten und ist kostengünstig. Dadurch ist Balsaholz als Haltekörper sehr gut geeignet.
Ein Haltekörper aus Cellulose kann bei einer sehr geringen Wandstärke in einer sehr steifen Konstruktion ausgeführt werden. Durch die geringe Wandstärke kann ein Haltekörper aus Cellulose sehr leicht von Röntgenstrahlung durchstrahlt werden.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ferner eingerichtet, dass der Abstand zwischen der ersten Werkstückauflage und der zweiten Werkstückauflage verstellbar ist.
Durch einen verstellbaren Abstand zwischen den Werkstückauflagen kann die Haltevorrichtung individuell an die Größe der zu vermessenden Werkstücke angepasst werden. Soll auf der ersten Werkstückauflage ein größeres Objekt angeordnet werden als auf der zweiten Werkstückauflage, kann es notwendig sein, den Abstand zwischen den Werkstückauflagen zu vergrößern. Damit kann die Haltevorrichtung vorteilhaft bei zwei unterschiedlich großen Werkstücken verwendet werden. Bei der Messung von zwei kleinen Werkstücken kann es sinnvoll sein, den Abstand zwischen der ersten Werkstückauflage und der zweiten Werkstückauflage zu verringern, um vorteilhaft den Schwerpunkt der Haltevorrichtung nach unten zu verlagern.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ferner eingerichtet, dass der erste Haltekörper eine Höhe aufweist, dessen Betrag gleich dem Abstand zwischen der Oberseite der ersten Werkstückauflage und der Unterseite der zweiten Werkstückauflage ist.
Wenn der erste Haltekörper eine Höhe aufweist, die dem Abstand zwischen den beiden Werkstückauflagen entspricht, kann der erste Haltekörper passgenau zwischen die erste und zweite Werkstückauflage eingebracht werden. Der erste Haltekörper ist damit in der Form stabilisiert. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Haltekörper ein weicheres Material aufweist als die Werkstückauflagen und das mindestens eine Verbindungselement. Die Formstabilisierung des Haltekörpers kann ein genaueres Messerergebnis eines zu vermessenden Werkstücks bewirken. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Werkstück beispielsweise seitlich in den ersten Haltekörper eingesteckt werden kann. Durch die seitliche Einbringung des Werkstücks in den Haltekörper könnte der Schwerpunkt des Haltekörpers bei einer Verwendung ohne die Haltevorrichtung derart verändert werden, dass der Haltekörper umkippt. Wenn der Haltekörper aber formschlüssig zwischen die beiden Werkstückauflagen eingebracht werden kann, ergibt sich ein neues Gesamtsystem aus Werkstück, erstem Haltekörper, den beiden Werkstückauflagen und dem mindestens einem Verbindungselement. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Schwerpunkt des Gesamtsystems und damit auf die Kippsicherheit aus. Ist zusätzlich die Grundfläche der ersten Werkstückauflage größer als die Grundfläche des Haltekörpers, ergibt sich eine noch höhere Kippsicherheit.
Die Aufgabe wird für das Computertomographiesystem durch den Gegenstand des Schutzanspruchs 10 gelöst. Das erfindungsgemäße Computertomographiesystem weist eine Röntgenstrahlungsquelle, einen Detektor, eine Steuerungsvorrichtung, eine Linearstelleinheit, einen mittels der Linearstelleinheit in der Höhe verstellbaren Drehtisch und eine wie vorstehend beschriebene Haltevorrichtung auf.
Durch die kostengünstige und einfache Haltevorrichtung lässt sich die Anzahl der Rüstvorgänge des Computertomographiesystems reduzieren. Damit kann die Rüstzeit je zu vermessendem Werkstück deutlich verringert und gleichzeitig der produktive Einsatz des Computertomographiesystems gesteigert werden. Damit ist eine höhere Produktivität bei der Vermessung von Werkstücken möglich.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Computertomographiesystems;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Seitenansicht;
3 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung gemäß 2 in einer Draufsicht;
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Seitenansicht;
5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Seitenansicht;
6 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer perspektivischen Darstellung; und
7A, 7B und 7C eine schematische Darstellung eines Computertomographiesystems gemäß 1 und einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung gemäß 4 in einer Draufsicht.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Computertomographiesystems 100. Das Computertomographiesystem 100 weist einen Computertomographen 130 mit einem Gehäuse 101 und einer Öffnungseinrichtung 102 auf. In dem Computertomographen 130 sind eine Grundplatte 103, eine Röntgenstrahlungsquelle 104 und ein Detektor 105 angeordnet. Mit der Grundplatte 103 ist eine Linearstelleinrichtung 106 verbunden, die einen Drehtisch 107 entlang einer Z-Richtung positionieren kann, schematisch dargestellt durch einen Doppelpfeil 108. Auf dem Drehtisch 107 ist ein zu vermessendes Werkstück 110 positioniert.
Die Röntgenstrahlungsquelle 104 ist geeignet, eine Röntgenstrahlung 109 auf das zu messende Werkstück 110 abzustrahlen. Dabei kann die Röntgenstrahlung 109 kegelförmig ausgesendet werden. Die Röntgenstrahlung 109 trifft auf das Werkstück 110 und wird dabei teilweise absorbiert, reflektiert, gestreut oder durchstrahlt das Werkstück 110. Die das Werkstück 110 durchstrahlende Röntgenstrahlung 111 trifft auf den Detektor 105.
Das Computertomographiesystem 100 weist eine Steuerungsvorrichtung 120 auf, wobei eine Leitung 121 den Computertomographen 130 mit der Steuerungsvorrichtung 120 verbindet. Die Leitung 121 ist mit einer Steuerung 124 verbunden, und eine Eingabeeinheit 122 ist mit einer Leitung 123 an die Steuerung 124 angeschlossen. Die Steuerung 124 ist über eine Leitung 125 mit einer Anzeigeeinheit 126 verbunden. Die Steuerung 124, die Eingabeeinheit 122, die Anzeigeeinheit 126 sowie die Leitung 121 und die Leitung 123 können sich innerhalb des Gehäuses 101 befinden oder können außerhalb des Gehäuses 101 angeordnet sein. Die Steuerung 124 kann beispielsweise ein Computer sein. Die Eingabeeinheit 122 kann als eine Tastatur oder ein Touchscreen ausgebildet sein. Die Anzeigeeinheit 126 ist bevorzugt ein Bildschirm oder ein Touchscreen. Die Steuerungsvorrichtung 120 steuert den Computertomographen 130, gestattet Benutzereingaben und zeigt Informationen und/oder Messergebnisse an der Anzeigeeinheit 126 an. Die Steuerung 124 ist dazu geeignet, einen Messvorgang automatisch auszuführen und dabei die Röntgenstrahlungsquelle 104, die Linearstelleinrichtung 106 und den Drehtisch 107 anzusteuern. Der Drehtisch 107 dreht dabei das zu messende Werkstück 110 um eine Drehachse 112 parallel zur Z-Achse. Das Werkstück 110 wird dabei in einer Vielzahl von unterschiedlichen Drehstellungen durchstrahlt. Die Steuerung 124 kann die vom Detektor 105 empfangen Daten auswerten und auf der Anzeigeeinheit 126 eine grafische Darstellung des gemessenen Werkstücks 110 bewirken. Nach einer Umdrehung des Drehtisches 107 ist es möglich, die Position des Werkstücks 110 durch die Linearstelleinrichtung 106 in der Z-Richtung zu verändern. Das Werkstück 110 kann dadurch in verschiedenen Z-Ebenen durchstrahlt und vermessen werden. Üblicherweise werden die vom Detektor 105 gewonnen Daten derart aufbereitet, dass eine dreidimensionale Struktur und/oder Querschnitte des gemessenen Werkstücks 110 dargestellt werden können. Die Aufbereitung der gemessen Daten wird auch als Rekonstruktion bezeichnet.
In 2 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Seitenansicht dargestellt. 3 zeigt eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung gemäß 2 in einer Draufsicht. In beiden Figuren werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
Eine Haltevorrichtung 200 weist eine erste Werkstückauflage 202, eine zweite Werkstückauflage 203, sowie ein erstes Verbindungselement 204, ein zweites Verbindungselement 205 und ein drittes Verbindungselement 206 auf. Die drei Verbindungselemente 204, 205, 206 sind mit den beiden Werkstückauflagen 202 und 203 beispielsweise durch Schweiß- oder Klebestellen miteinander verbunden. Die Unterseite der zweiten Werkstückauflage 203 ist in einem Abstand A bezüglich der Oberseite der ersten Werkstückauflage 202 angeordnet. Auf der ersten Werkstückauflage 202 ist ein erster Haltekörper 207 vorgesehen. Der erste Haltekörper 207 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes erstes Werkstück 209 positioniert werden kann. Auf der zweiten Werkstückauflage 203 ist ein zweiter Haltekörper 208 angeordnet. Der zweite Haltekörper 208 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes zweites Werkstück 210 positioniert werden kann. Das erste Werkstück 209 und das zweite Werkstück 210 sind in den 2 und 3 in gestrichelter Linie gezeichnet. Die Haltevorrichtung 200 ist gemäß 2 auf einem Drehtisch 201 eines Computertomographen angeordnet. Der Drehtisch 201 ist um eine Achse 211 drehbar angeordnet.
Für die Verbindungselemente 204, 205, 206 und die Werkstückauflagen 202 und 203 sind vielfältige geometrische Formen und Materialien vorstellbar. Die erste Werkstückauflage 202 und die zweite Werkstückauflage 203 können jeweils Bohrungen aufweisen, in die die drei Verbindungselemente 204, 205, 206 gesteckt werden. Eine Verbindung der Werkstückauflagen 202, 203 mit den Verbindungselementen 204, 205, 206 kann durch eine Presspassung erfolgen. Es ist auch vorstellbar, dass die beiden Enden der Verbindungselemente 204, 205, 206 im Durchmesser verkleinert sind und die Löcher der Werkstückauflagen 202, 203 derart ausgeführt sind, dass diese dem Durchmesser der Enden der Verbindungselemente 204, 205, 206 entsprechen. Damit kann eine stabile Verbindung zwischen den Werkstückauflagen 202, 203 und den Verbindungselementen 204, 205, 206 erreicht werden.
Die Verbindungselemente 204, 205, 206 bewirken eine konstruktiv steife Positionierung der zweiten Werkstückauflage 203 oberhalb der ersten Werkstückauflage 202. Die Verbindungselemente 204, 205, 206 sind derart ausgeführt, dass die von der Röntgenstrahlung 109 zu durchdringende Materialdicke so klein wie möglich ist. Dies bewirkt, dass Röntgenstrahlung 109, welche die Verbindungselemente 204, 205, 206 bei einer bestimmten Winkelstellung der Haltevorrichtung 200 auf dem Drehtisch 201 durchdringt, nur relativ wenig abgeschwächt wird. Somit steht noch ein relativ hoher Betrag an Strahlungsenergie für das Durchstrahlen eines zu untersuchenden Werkstückes 209, 210 zur Verfügung.
Die Verbindungselemente 204, 205, 206 werden während einer Messung, bei der eine Drehung des Drehtisches 201 um die Achse 211 erfolgt, nur in wenigen Winkelstellungen des Drehtisches 201 durchstrahlt. Dies resultiert darin, dass die Verbindungselemente 204, 205, 206 keinen großen Einfluss auf das Ergebnis der Rekonstruktion des zu vermessenden Werkstücks 209 haben.
Wird das Werkstück 209 in einem horizontalen Abstand zu jedem der Verbindungselemente 204, 205, 206 auf der ersten Werkstückauflage 202 angeordnet, erleichtert dies zusätzlich die automatische Separation der Messdaten des Werkstücks 209 von den gemessenen Messdaten der Verbindungselemente 204, 205, 206. Dies führt dazu, dass sehr gute Messergebnisse für das vermessene Werkstück 209 erreicht werden.
Die Querschnittsfläche der Verbindungselemente 204, 205, 206 ist derart gewählt, dass eine stabile Konstruktion der Haltevorrichtung 200 erreicht wird und gleichzeitig die Röntgenstrahlung 109 die Verbindungselemente 204, 205, 206 durchstrahlen kann. Die Verbindungselemente 204, 205, 206 können beispielsweise einen runden, ovalen, quadratischen, rechteckigen, sechseckigen oder achteckigen Querschnitt haben. Die Querschnittsform kann auch fertigungstechnisch bedingt sein, wenn beispielsweise ein Werkstoff mit einer geringen Dichte, der eine hohe Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung 109 aufweist, verwendet wird.
Die Verbindungselemente 204, 205, 206 können als Vollkörper ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil, wenn die Verbindungselemente 204, 205, 206 einen Werkstoff mit sehr geringer Dichte aufweisen und zusätzlich eine stabile Anordnung der zweiten Werkstückauflage 203 oberhalb der ersten Werkstückauflage 202 erreicht werden soll.
Die Verbindungselemente 204, 205, 206 können als Hohlkörper ausgebildet sein. Damit ergeben sich Vorteile bei der Werkstoffauswahl der Verbindungselemente 204, 205, 206. Die geringe Wandstärke eines Hohlkörpers hat nur sehr geringe Auswirkungen auf die Röntgenstrahlung 109, wenn diese ein Verbindungselement 204, 205, 206 durchstrahlt.
Es ist auch vorstellbar, dass die Verbindungselemente 204, 205, 205 aus dünnem Draht ausgeführt sind. Unter einem dünnen Draht ist ein im Verhältnis zur Länge dünnes geformtes Metall- oder Kunststoffteil zu verstehen, bevorzugt mit einem runden, quadratischen oder vieleckigen Querschnitt. Der Querschnitt kann auch in Form eines Profils ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich eine stabile Konstruktion der Haltevorrichtung 200. Der sehr kleine Querschnitt führt dazu, dass die Verbindungselemente 204, 205, 205 aus dünnem Draht nur in sehr wenigen Winkelstellungen des Drehtisches 201 durchstrahlt werden. Sie haben damit nur einen sehr geringen Einfluss auf das Ergebnis der Messung. Dies resultiert darin, dass sehr gute Messergebnisse für das vermessene Werkstück 209 möglich sind.
Die Verbindungselemente 204, 205, 206 können auch als Teleskopstangen ausgeführt sein. Damit kann der Abstand der ersten Werkstückauflage 202 bezüglich der zweiten Werkstückauflage 203 in einfacher Weise verändert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungselemente 204, 205, 206 und die Werkstückauflagen 202, 203 aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Diese Werkstoffe weisen eine geringe Dichte auf. Dies bewirkt, dass Röntgenstrahlung, welche die Verbindungselemente bei einer bestimmten Winkelstellung der Haltevorrichtung 200 auf dem Drehtisch 201 durchdringt, nur relativ wenig abgeschwächt wird. Somit steht noch ein relativ hoher Betrag an Strahlungsenergie für das Durchstrahlen eines zu untersuchenden Werkstückes 209, 210 zur Verfügung. Beim Einsatz von kohlefaserverstärktem oder glasfaserverstärktem Kunststoff für die Verbindungselemente 204, 205, 206 können daher gute Messergebnisse für die zu untersuchenden Werkstücke 209, 210 erreicht werden. Zusätzlich erlauben diese Werkstoffe eine stabile Konstruktion der Haltevorrichtung 200.
Es ist auch vorstellbar, dass die Werkstückauflagen 202, 203 Cellulose in einer stabilitätserhöhenden Konstruktion, beispielsweise in einer Wabenstruktur, aufweisen. Diese Konstruktion ist sehr verwindungssteif und weist eine besonders geringe Dichte auf. Auftreffende Röntgenstrahlen 109 werden somit beim Durchdringen eines solchen Werkstoffes kaum geschwächt, so dass immer noch eine relativ hohe Strahlungsenergie für die zu untersuchenden Werkstücke 209, 210 zur Verfügung steht. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Qualität der Messergebnisse.
Die Werkstückauflagen 202, 203 können auch in der Form eines Speichenrades ausgeführt sein. Beispielsweise können von einem äußeren Ring mehrere Verstrebungen zu einem Zentrum der Werkstückauflagen 202, 203 angeordnet sein. Diese Konstruktion ist sehr verwindungssteif und weist eine geringe zu durchdringende Materialdicke in der Strahlrichtung der Röntgenstrahlung 109 auf. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die Qualität der Messergebnisse.
Die Haltekörper 207, 208 sind aus Werkstoffen ausgeführt, die bevorzugt eine relativ geringe Dichte besitzen. Die Dichte des Haltekörpers 207 ist vorzugsweise geringer als die Dichte des zu vermessenden Werkstücks 209, und die Dichte des Haltekörpers 208 ist vorzugsweise geringer, als die Dichte des zu vermessenden Werkstücks 210. Dadurch kann die Röntgenstrahlung 109 die Haltekörper 207, 208 leicht durchstrahlen und beeinflusst das Messergebnis für das auf dem jeweiligen Haltekörper angeordnete Werkstück 209, 210 nur unwesentlich. Besonders geeignete Materialen für die Haltekörper 207, 208 weisen Polystyrol-Hartschaum oder geschäumtes Polyurethan auf. Besonders geeignet ist auch aufgeschäumter Phenolplast, da er eine sehr geringe Dichte und eine sehr geringe Rückstellkraft nach einer möglichen Verformung aufweist.
Um eine Messung mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 200 auszuführen, die mit den beiden Werkstücken 209, 210 bestückt ist, muss die Haltevorrichtung 200 auf dem Drehtisch 201 des Computertomographen 130 positioniert sein. Eine Messung der beiden Werkstücke kann dabei wie folgt ablaufen: Die Linearstelleinrichtung 106 positioniert das erste Werkstück 209 in einer ersten Messposition entlang der Z-Achse. Anschließend wird die Haltevorrichtung 200 und damit das Werkstück 209 durch Rotation des Drehtisches 107, 201 gedreht. Dabei kann die Drehung in verschiedenen Winkelstufen oder kontinuierlich erfolgen. In einer Vielzahl von Winkelschritten wird von der Röntgenstrahlungsquelle 104 Röntgenstrahlung 109 abgestrahlt, die teilweise das Werkstück 209 durchstrahlt und auf den Detektor 105 auftrifft. Das erste Werkstück 209 kann dabei während einer vollen Umdrehung des Drehtisches 107, 201 gemessen werden. Es ist aber auch vorstellbar, dass nach einer vollen Umdrehung des Drehtisches 201 die Linearstelleinrichtung 106 eine Veränderung der Messposition entlang der Z-Achse ausführt und danach das erste Werkstück 209 bei einer weiteren Umdrehung des Drehtisches 201 in einer anderen Höhe gemessen wird.
Nach dem Abschluss der Messung des ersten Werkstücks 209 fährt die Linearstelleinrichtung 106 die Haltevorrichtung 200 in eine Messposition, die geeignet ist, das zweite Werkstück 210 zu messen. In einer Vielzahl von Winkelschritten wird von der Röntgenstrahlungsquelle 104 Röntgenstrahlung 109 abgestrahlt, die teilweise das zweite Werkstück 210 durchstrahlt und auf den Detektor 105 trifft. Das zweite Werkstück 210 kann dabei während einer vollen Umdrehung des Drehtisches 201 vermessen werden. Auch bei der Messung des zweiten Werkstücks 210 ist es vorstellbar, dass die Linearstelleinrichtung 106 das zweite Werkstück 210 in eine andere Messposition entlang der Z-Achse positioniert und eine weitere Messung in dieser anderen Messposition ausführt.
Die Messung des ersten Werkstücks 209 und des zweiten Werkstücks 210 kann auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. Das erste Werkstück 209 und das zweite Werkstück 210 können ähnlich sein, es können aber in Größe und Aussehen komplett unterschiedliche Werkstücke sein.
Die Haltevorrichtung 200 ist nicht auf eine Messung von zwei Werkstücken begrenzt. Die Haltevorrichtung 200 kann derart ausgestaltet sein, dass eine Vielzahl von in einem vertikalen Abstand zueinander angeordnete Werkstückauflagen an der Haltevorrichtung 200 angeordnet sind und damit eine Vielzahl von Werkstücken gemessen werden können.
In 4 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Seitenansicht dargestellt.
Eine Haltevorrichtung 400 weist eine erste Werkstückauflage 403, eine zweite Werkstückauflage 404 sowie ein Verbindungselement 402 auf, welches die erste Werkstückauflage 403 mit der zweiten Werkstückauflage 404 verbindet. Die erste Werkstückauflage 403 und die zweite Werkstückauflage 404 sind jeweils mit ihrem proximalen Ende mit dem Verbindungselement 402 beispielsweise durch Schweiß- oder Klebestellen miteinander verbunden. Es ist auch vorstellbar, dass die beiden Werkstückauflagen 403, 404 mit ihrem proximalen Ende in eine Öffnung des Verbindungselements 402 eingesteckt sind.
Die erste Werkstückauflage 403 und die zweite Werkstückauflage 404 weisen an ihrem distalen Ende jeweils eine spitze Form auf. An der ersten Werkstückauflage 403 ist ein erster Haltekörper 405 angeordnet und an der zweiten Werkstückauflage 404 ist ein zweiter Haltekörper 406 angeordnet. Durch die spitze Form des distalen Endes der Werkstückauflage 403 lässt sich der erste Haltekörper 405 in einfacher Weise auf die erste Werkstückauflage 403 aufstecken. Dies gilt analog auch für den zweiten Haltekörper 406.
Der erste Haltekörper 405 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes erstes Werkstück 407 positioniert werden kann. Der zweite Haltekörper 406 ist derart ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes zweites Werkstück 408 positioniert werden kann. Die Haltevorrichtung 400 ist in dieser 4 auf einem Drehtisch 401 eines Computertomographen angeordnet. Der Drehtisch 401 ist um eine Achse 409 drehbar angeordnet.
Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform weist die Haltevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform nur ein Verbindungselement 402 auf. Bei einer vollen Umdrehung des Drehtisches 401 gibt es somit nur zwei kleine Winkelbereiche, in denen Röntgenstrahlung 109 das Verbindungselement 402 und die zu untersuchenden Werkstücke 407, 408 durchdringt. Somit stehen vorteilhaft zwei relativ große Winkelbereiche zur Verfügung, in denen die zu untersuchenden Werkstücke 407, 408 durchstrahlt werden, ohne das Röntgenstrahlung 109 durch das Verbindungselement 402 abgeschwächt wird.
In den 7A, 7B und 7C sind jeweils eine schematische Darstellung eines Computertomographiesystems und einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung gemäß 4 in einer Draufsicht bei unterschiedlichen Winkelpositionen des Drehtisches 401 gezeigt. In den 7A, 7B und 7C werden gleiche Bezugszeichen wie in 1 und 4 verwendet.
Die 7A, 7B und 7C zeigen den Drehtisch 401 in drei verschiedenen Winkelpositionen. Auf dem Drehtisch 401 ist die Haltevorrichtung 400 angeordnet. Das Verbindungselement 402 der Haltevorrichtung 400 ist mit der zweiten Werkstückauflage 404 verbunden, an welcher der zweite Haltekörper 406 angebracht ist. Auf dem zweiten Haltekörper 406 ist das zu untersuchende Werkstück 408, siehe gestrichelte Linie, positioniert. Von der Röntgenstrahlungsquelle 104 wird Röntgenstrahlung 109 abgestrahlt. Die Röntgenstrahlung 109 durchstrahlt das zu untersuchende Werkstück 408 und trifft auf den Detektor 105. Der Drehtisch 401 ist in einer Drehrichtung 4011 drehbar. Der Drehtisch 401 weist einen Marker M auf, der die Position des Drehtisches 401 bezüglich eines ortsfesten Punktes O darstellt.
Die 7A zeigt den Drehtisch 401 in einer ersten Winkelposition φ₁ = 0°. Der Marker M befindet sich an der Position des Punktes O. In dieser Position kann die Röntgenstrahlung 109 das zu untersuchende Werkstück 408 in einer Ebene parallel zum Drehtisch 401 vollständig durchstrahlen. Das Verbindungselement 402 befindet sich in einer seitlichen Position neben dem Werkstück 408. Die Röntgenstrahlung 109, die das Werkstück 408 durchstrahlt und auf den Detektor 105 auftrifft, wird durch das Verbindungselement 402 nicht beeinflusst.
Die 7B zeigt den Drehtisch 401 in einer zweiten Winkelposition φ₂ = 90°. Der Drehtisch 401 ist bezüglich der Darstellung in 7A in der Drehrichtung 4011 um 90° gedreht. Der Marker M befindet sich somit in einer um 90° gedrehten Position bezüglich des ortsfesten Punktes O. Das Verbindungselement 402 befindet sich damit in einer Position zwischen der Röntgenstrahlungsquelle 104 und dem Werkstück 408. Die von der Röntgenstrahlungsquelle 104 punktförmig abgestrahlte Röntgenstrahlung 109 trifft auf das Verbindungselement 402 und das Werkstück 408. Die Röntgenstrahlung 109, die auf das Verbindungselement 402 auftrifft, durchdringt das Verbindungselement 402 und wird dadurch abgeschwächt. Diese abgeschwächte Röntgenstrahlung durchdringt anschließend das Werkstück 408 und trifft in einem Abschnitt 702 auf den Detektor 105. Die abschwächende Wirkung des Verbindungselementes 402 auf die Röntgenstrahlung 109 kann auch als Abschattung bezeichnet werden. Die Röntgenstrahlung 109, welche an der linken und rechten Seite an dem Verbindungselement 402 vorbeistrahlt, durchdringt das Werkstück 408 und trifft im Abschnitt 701 und Abschnitt 703 auf den Detektor 105. Diese Röntgenstrahlung ist nicht durch das Verbindungselement 402 abgeschwächt. Die 7B zeigt somit eine Winkelposition φ₂, in der das Verbindungselement 402 die Messung des Werkstücks 408 beeinflussen kann. Es ergibt sich somit ein erster Winkelbereich um die Winkelposition φ₂ herum, in dem das Verbindungselement 402 bei einer Drehung des Drehtisches 401 eine abschattende Wirkung auf die Messung des Werkstücks 408 ausüben kann. Diese abschattende Wirkung ist jedoch vernachlässigbar, wenn der Werkstoff des Verbindungselementes 402 von der Röntgenstrahlung 109 leicht durchdrungen werden kann.
Die 7C zeigt den Drehtisch 401 in einer dritten Winkelposition φ₃ = 270°. Der Drehtisch 401 ist bezüglich der Darstellung in 7A in der Drehrichtung 4011 um 270° gedreht. Der Marker M zeigt die um 270° gedrehte Position bezüglich des ortsfesten Punktes O an. Das Verbindungselement 402 befindet sich in dieser dritten Winkelposition zwischen dem Werkstück 408 und dem Detektor 105. Die von der Röntgenstrahlungsquelle 104 abgestrahlte Röntgenstrahlung 109 trifft in dieser Position ungehindert auf das Werkstück 408. Die aus dem Werkstück 408 austretende Röntgenstrahlung trifft zum Teil auf das Verbindungselement 402, durchdringt dieses und wird dadurch abgeschwächt. Diese abgeschwächte Röntgenstrahlung trifft in einem Abschnitt 705 auf den Detektor 105. Die Röntgenstrahlung, die das Werkstück 408 durchstrahlt hat und an der linken und rechten Seite an dem Verbindungselement 402 vorbeistrahlt, trifft auf den Detektor 105 in einem Abschnitt 704 und einem Abschnitt 706 auf. Diese Strahlung ist nicht durch das Verbindungselement 402 abgeschwächt. Die 7C zeigt somit eine weitere Winkelposition φ₃, in der das Verbindungselement 402 die Messung des Werkstücks 408 beeinflussen kann. Es ergibt sich somit ein zweiter Winkelbereich um die Winkelposition φ₃ herum, in dem das Verbindungselement 402 bei einer Drehung des Drehtisches 401 eine abschwächende Wirkung auf die Strahlung ausübt, die auf den Detektor 105 auftrifft. Wird der Werkstoff für das Verbindungselement 402 jedoch so gewählt, dass die Röntgenstrahlung 109 nur unwesentlich abgeschwächt wird, so kann trotzdem ein gutes Messergebnis erzielt werden. Ansonsten können die Messergebnisse bei diesen Winkelstellungen unberücksichtigt bleiben, bei denen sich das Verbindungselement 402 innerhalb eines Strahlkegels der Röntgenstrahlung befindet.
Die 7A, 7B und 7C zeigen somit, dass bei einer vollen Umdrehung des Drehtisches 401 nur zwei Winkelbereiche existieren, in denen Röntgenstrahlung 109 das Verbindungselement 402 und das zu untersuchende Werkstück 408 durchdringt. Somit stehen vorteilhaft zwei relativ große Winkelbereiche zur Verfügung, in denen das zu untersuchende Werkstück 408 durchstrahlt wird, ohne dass die Röntgenstrahlung 109 durch das Verbindungselement 402 abgeschwächt wird.
Wenn die Geometrie und der Werkstoff des Verbindungselementes 402 und der Werkstückauflage 404 bekannt sind, kann deren Einfluss auf die am Detektor auftreffende Strahlung berechnet werden, so dass sich das Messergebnis für das zu untersuchende Werkstück 408 korrigieren lässt.
Mittels der 7A, 7B und 7C ist nachvollziehbar, dass es vorteilhaft ist, das Verbindungselement 402 aus einem Werkstoff auszubilden, der eine geringe Dichte besitzt. Eine geringe Dichte des Verbindungselements 402 hat die Wirkung, dass die Röntgenstrahlung 109 beim Durchstrahlen des Verbindungselements 402 nur relativ wenig abgeschwächt wird und die abschattende Wirkung des Verbindungselements 402 sehr gering ist. Somit trifft noch ein relativ hoher Betrag an Strahlungsenergie beim Durchstrahlen des zu untersuchenden Werkstückes 408 auf den Detektor 105.
In 5 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer Seitenansicht dargestellt.
Eine Haltevorrichtung 500 weist eine erste Werkstückauflage 504, eine zweite Werkstückauflage 505, sowie ein erstes Verbindungselement 502 auf. Die erste Werkstückauflage 504 und die zweite Werkstückauflage 505 sind mit dem ersten Verbindungselement 502 kraftschlüssig verbunden. Die Haltevorrichtung 500 weist ferner eine dritte Werkstückauflage 506, eine vierte Werkstückauflage 507 und ein zweites Verbindungselement 503 auf. Die dritte Werkstückauflage 506 und die vierte Werkstückauflage 507 sind mit dem zweiten Verbindungselement 503 kraftschlüssig verbunden.
Auf der ersten Werkstückauflage 504 und der dritten Werkstückauflage 506 ist ein erster Haltekörper 508 angeordnet. Auf der zweiten Werkstückauflage 505 und der vierten Werkstückauflage 507 ist ein zweiter Haltekörper 509 angeordnet. Der erste Haltekörper 508 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes erstes Werkstück 510 positioniert werden kann. Der zweite Haltekörper 509 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes zweites Werkstück 511 platziert werden kann.
Die Haltevorrichtung 500 ist gemäß dieser 5 auf einem Drehtisch 501 eines Computertomographen angeordnet. Der Drehtisch 501 ist um eine Achse 512 drehbar.
In der Haltevorrichtung 500 sind die erste Werkstückauflage 504 und die zweite Werkstückauflage 505 nicht als einstückiger Körper zwischen dem ersten Verbindungselement 502 und dem zweiten Verbindungselement 503 ausgeführt.
Die erste Werkstückauflage 504 und die dritte Werkstückauflage 506 bilden zusammen eine erste Auflage, auf die ein erster Haltekörper 508 angeordnet ist. Die zweite Werkstückauflage 505 und die vierte Werkstückauflage bilden zusammen eine zweite Auflage, auf die ein zweiter Haltekörper 509 angeordnet ist. Die Werkstückauflagen 504, 505, 506, 507 können als steckbare Zapfen oder Stifte ausgeführt sein.
In 6 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einer perspektivischen Darstellung dargestellt.
Eine Haltevorrichtung 600 weist eine erste Werkstückauflage 604, eine zweite Werkstückauflage 605, sowie ein erstes Verbindungselement 602 auf. Die erste Werkstückauflage 604 und die zweite Werkstückauflage 605 sind mit dem ersten Verbindungselement 602 kraftschlüssig verbunden. Die Haltevorrichtung 500 weist ferner eine dritte Werkstückauflage 606, eine vierte Werkstückauflage 607 und ein zweites Verbindungselement 603 auf. Die dritte Werkstückauflage 606 und die vierte Werkstückauflage 607 sind mit dem zweiten Verbindungselement 603 kraftschlüssig verbunden.
Auf der ersten Werkstückauflage 604 und der dritten Werkstückauflage 606 ist ein erster Haltekörper 608 angeordnet. Auf der zweiten Werkstückauflage 605 und der vierten Werkstückauflage 607 ist ein zweiter Haltekörper 609 angeordnet. Der erste Haltekörper 608 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes erstes Werkstück 610 positioniert werden kann. Der zweite Haltekörper 609 ist so ausgebildet, dass darauf ein zu vermessendes zweites Werkstück 611 platziert werden kann. Die Haltevorrichtung 600 ist auf einem Drehtisch 601 eines Computertomographen angeordnet.
Die erste Werkstückauflage 604 und die zweite Werkstückauflage 605 können mit dem ersten Verbindungselement 602 durch Schweiß- oder Klebestellen miteinander verbunden sein. Die dritte Werkstückauflage 606 und die vierte Werkstückauflage 607 können mit dem zweiten Verbindungselement 603 durch Schweiß- oder Klebestellen miteinander verbunden sein. Es ist auch vorstellbar, dass die beiden Werkstückauflagen 604, 605 als steckbare Zapfen oder Stifte ausgeführt sind, die in jeweils eine Öffnung des Verbindungselementes 602 eingesteckt werden können. Ebenso können die beiden Werkstückauflagen 606, 607 als Zapfen oder Stifte ausgeführt sein, die in jeweils eine Öffnung des Verbindungselementes 603 einsteckbar sind.
Eine Anordnung der Haltekörper 608, 609 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie bei Fachböden eines Regals. Die Verbindungselemente 602, 604 sind auf der Rückseite der Haltevorrichtung 600 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine Bestückung des Haltekörpers 600 mit Werkstücken 610, 611 von der Vorderseite leicht möglich ist, da der Bereich der Vorderseite sehr gut zugänglich ist.

Claims

Haltevorrichtung für ein Computertomographiesystem zum Halten von einem ersten Werkstück und einem zweiten Werkstück, wobei die Haltevorrichtung eine erste Werkstückauflage für das erste Werkstück und eine zweite Werkstückauflage für das zweite Werkstück aufweist, wobei die erste Werkstückauflage und die zweite Werkstückauflage über mindestens ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei die zweite Werkstückauflage oberhalb der ersten Werkstückauflage in einem Abstand zur ersten Werkstückauflage angeordnet ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei an der ersten Werkstückauflage mindestens ein erster Haltekörper für das erste Werkstück angebracht ist, wobei der Werkstoff der ersten Werkstückauflage eine Werkstückauflagendichte besitzt und der Werkstoff des ersten Haltekörpers eine Haltekörperdichte besitzt, wobei die Haltekörperdichte des ersten Haltekörpers anders ist als die Werkstückauflagendichte der ersten Werkstückauflage.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei an der zweiten Werkstückauflage mindestens ein zweiter Haltekörper für das zweite Werkstück angebracht ist, wobei der Werkstoff der zweiten Werkstückauflage eine Werkstückauflagendichte besitzt und der Werkstoff des zweiten Haltekörpers eine Haltekörperdichte besitzt, wobei die Haltekörperdichte des zweiten Haltekörpers anders ist als die Werkstückauflagendichte der zweiten Werkstückauflage.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Werkstückauflagendichte der ersten Werkstückauflage und die Werkstückauflagendichte der zweiten Werkstückauflage gleich sind und/oder die Haltekörperdichte des ersten Haltekörpers und die Haltekörperdichte des zweiten Haltekörpers gleich sind.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine obere Zone der ersten Werkstückauflage eine andere Dichte als eine untere Zone eines an der ersten Werkstückauflage angebrachten ersten Haltekörpers für ein erstes Werkstück besitzt und/oder eine obere Zone der zweiten Werkstückauflage eine andere Dichte als eine untere Zone eines an der zweiten Werkstückauflage angebrachten zweiten Haltekörpers für ein zweites Werkstück besitzt.
Haltevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Werkstückauflage und/oder die zweite Werkstückauflage ein Material aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst: Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, glasfaserverstärkter Kunststoff, Polystyrol, Polyurethan, Holz, Balsaholz, Cellulose, Aluminium, Magnesium.
Haltevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Haltekörper und/oder der zweite Haltekörper ein Material aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst: Polystyrol, Polyurethan, Phenolplast, Balsaholz, Cellulose.
Haltevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Abstand zwischen der ersten Werkstückauflage und der zweiten Werkstückauflage verstellbar ist.
Haltevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Haltekörper eine Höhe aufweist, dessen Betrag gleich dem Abstand zwischen der Oberseite der ersten Werkstückauflage und der Unterseite der zweiten Werkstückauflage ist.
Computertomographiesystem, welches eine Röntgenstrahlungsquelle, einen Detektor, eine Steuerungsvorrichtung, eine Linearstelleinheit, einen mittels der Linearstelleinheit in der Höhe verstellbaren Drehtisch und eine Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.