WO2009065601A1 - Röntgenvorrichtung mit roboterarmen zur positionierung von strahlungsquelle und strahlungsdetektor - Google Patents

Röntgenvorrichtung mit roboterarmen zur positionierung von strahlungsquelle und strahlungsdetektor Download PDF

Info

Publication number
WO2009065601A1
WO2009065601A1 PCT/EP2008/009892 EP2008009892W WO2009065601A1 WO 2009065601 A1 WO2009065601 A1 WO 2009065601A1 EP 2008009892 W EP2008009892 W EP 2008009892W WO 2009065601 A1 WO2009065601 A1 WO 2009065601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation
radiation source
dimensional
receiver
radiation receiver
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/009892
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Eberhorn
Randolf Hanke
Thomas Wenzel
Theobald Fuchs
Ingo Bauscher
Stefan SCHRÖPFER
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2009065601A1 publication Critical patent/WO2009065601A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/587—Alignment of source unit to detector unit
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/044—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using laminography or tomosynthesis

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for displaying an object by fluoroscopy, such as fluoroscopy. for non-destructive testing of mechanical objects.
  • each intensity measurement contains information about the integral x-ray attenuation properties 5 of the object along the beam from the x-ray source to the pixel.
  • the existing sectional image methods can be divided into three classes with respect to the measurement geometry:
  • the trajectory of the X-ray focal spot (the starting point of the beam) with respect to the object to be examined during successive shots of the projection images enters the reconstruction algorithm as the most important information; This path is referred to in this context as a trajectory.
  • a synchronized combination of source and detector moves around the object.
  • trajectory full circle, pitch circle, helix and others determines the algorithm that is suitable for the reconstruction, which also requires as control parameter the exact geometrical information about the position of the source and the detector during the recording of each individual X-ray projection.
  • Derivatives of the axial methods based on algebraic or radon-inversion based algorithms, which can process a projection image series, which were recorded with non-standard geometries, for the reconstruction of three-dimensional volume data sets, eg. Non-equidistantly scanned or incomplete orbits complemented by any other source location, any combination of linear or circular motions, sinusoidal modeled or elliptical orbits, orbits on spherical surfaces, but also all others.
  • a disadvantage of these derivatives in practice is that they place demands on the structure of the measuring system which could hitherto not be realized by means of conventional rotation or translation axes, or only at a disproportionately high cost.
  • the X-ray source and the X-ray receiver are mounted on a mechanical device, which then moves relative to the radiating object, or the object is attached to a mechanical device which moves relative to the X-ray tube and X-ray receiver.
  • the mechanical device may for example be a C-arm, at the ends of which the X-ray tube and the X-ray receiver are respectively attached.
  • the C-arm it is possible, on the one hand, the X-ray tube and the X-ray tube to rotate around the object to be irradiated or to slide along this object in order to obtain the different radiographic images.
  • the C-arm is static, and the object is pushed through the C-arm, for example by means of a mechanical table.
  • the object In planar methods, it is common for the object to be placed between the x-ray source and the x-ray receiver, and then the x-ray source and the x-ray receiver move relative to the object.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method which allows for objects with greater variance in shape and size to represent an object by means of radiation.
  • the present invention is based on the finding that a representation of an object for a broad group of objects of different size and shape can be generated by fluoroscopy when a radiation source and a radiation receiver are installed on two different robot arms, and the robot arms are controlled by a control device be possible, a transillumination of the object and the creation of radiographic images from different perspectives.
  • a processing device can then reconstruct a three-dimensional data record from the various transmission images as a representation of the object.
  • An advantage of the present invention is that the distance between the radiation source and the radiation receiver is variable by the use of two different robot arms as a support structure for the radiation source and the radiation receiver, and thereby made an adaptation of the measuring device to the size and shape of the object to be irradiated can be. It is also advantageous that the radiation source and the radiation receiver can be positioned so that a preferred transmission direction of the object, for. B. along the longitudinal or transverse axis of the object, can be made.
  • the device and the method a selection of the transmission direction used for the transillumination of the object can be made, which allows the generation of the radiographic images of the outer (eg shape of the object) as well as the inner (eg density distribution the material) properties of the object to achieve the most error-free reconstruction of the object.
  • a further advantage of the present invention is that the use of two independent robotic arms as the support structure for the radiation source and the radiation receiver enables transillumination of an object according to both the planar methods described above and the above-described axial methods and their derivatives.
  • the present invention and the present method thus combines these two fluoroscopy techniques of computed tomography.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the fluoroscopy of an object
  • Fig. 2 is a flowchart for the execution of the individual steps of a method when scanning an object.
  • FIGs. 1 to 2 a first embodiment of the apparatus for imaging an object by fluoroscopy will now be described.
  • the same or similar reference numerals are used for objects and elements. Functionally identical objects and elements that appear in several figures are also designated by the same reference numerals.
  • a device for transilluminating aircraft turbines is described below in order, for example, to recognize material fatigue and cracks in components of the aircraft turbine, it is also possible to illuminate other objects, as will be discussed below after the description of the figures.
  • the 1 comprises two robot arms 10, 14, each with a stand device 12 and 16, a radiation source 18, a radiation receiver 20, a control device 22, a processing device 24 and an object 26, which in this embodiment is an aircraft turbine mounted on an aircraft is.
  • the two robot arms 10 and 14 are placed in two, with respect to the object 26, opposite positions.
  • the robot arms 10, 14 may in this case be industrial robots, as used for example in the automotive industry.
  • Fig. 1 for example, two robot arms 10 and 14, each with three ball joints, which adjust the operation of the human arm with shoulder, elbow and wrist, for three-dimensional positioning and for three-dimensional alignment of the robot arms 10 and 14 are shown.
  • Attached to the first robotic arm 10 is the radiation source 18 (e.g., an industry standard x-ray tube having acceleration voltages between 500 and 1500 kV) which generates the radiation used to scan the aircraft turbine 26.
  • Attached to the second robot arm 14 is a radiation receiver 20, which receives the radiation generated by the radiation source 18 and passed through the aircraft turbine 26.
  • the radiation receiver 20 may, for. B. be an industrial image intensifier or an industry-standard Flatpannel for X-rays.
  • the drive device 22 is used for driving, ie for three-dimensional positioning and for three-dimensional alignment of the two robot arms 10 and 14 and thus for three-dimensional positioning and three-dimensional Alignment of the radiation source 18 and the radiation receiver 20.
  • the processing device 24 is connected, which, as will be explained in more detail below, has a connection possibility for external devices 32.
  • the processing device 24 is designed to reconstruct a three-dimensional data record for displaying the aircraft turbine 26 from the radiation images generated by the radiation receiver 20.
  • the processing device 24 is connected to the drive device 22 in order to obtain the information necessary for the reconstruction of the aircraft turbine 26 about the transmission directions used for the individual transmission images, i. the information about the three-dimensional positioning and three-dimensional orientation of the robot arms 10 and 14 (or the radiation source 18 and the radiation receiver 20) to obtain.
  • the control device 22 comprises a position control device 28, which serves the position of the robot arms 10 and 14 (and thus the radiation source 18 and the radiation receiver 20), d. H. the three-dimensional positioning and the three-dimensional orientation of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 to detect.
  • the processing device 24 comprises a device for non-volatile storage (such as a FLASH, PROM, EPROM or hard disk) of the drive signals for three-dimensional positioning and three-dimensional alignment of the robot arms 10 and 14.
  • step 40 first, the individual three-dimensional positions and orientations of the radiation Source 18 and the radiation receiver 20 is programmed, and stored in the non-volatile memory 30 of the drive 22.
  • the programming which will be described in even greater detail at a later time, the three-dimensional positioning and the three-dimensional orientation of the robot arms 10 and 14, for example, made such that at the time of generating a radiographic image, the radiation source 18 is aligned with the radiation receiver 20, on the one hand the maximum possible intensity of the radiation reaches the radiation receiver 20, and on the other hand projection effects, due to a mutually tilted orientation of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 can be excluded.
  • a fluoroscopic sequence is determined, i. H. it is determined which of the three-dimensional positions and three-dimensional orientations of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 adopted by the robot arms 10 and 14 will be used for the generation of a transmission image. This information is also stored in the non-volatile memory storage device 30.
  • the step 44 may include a substep 42, in which the device is transported to the object 26 to be irradiated, if the object 26 to be irradiated is a very large or permanently installed object, such as an object.
  • a power plant turbine or a bridge pier is, and it is advantageous to transport the device to the object 26.
  • the calibration of the device comprises setting up the robot arms 10 and 14 by means of the stand devices 12 and 16 in such a way that the distance between the radiation source 18 and the radiation receiver 20 is as low as possible, but both still have sufficient freedom of movement around the object 26, that the transmission sequence selected in step 40 is possible for irradiating the object 26.
  • the robot arms 10 and 14 are preferably placed on opposite sides of the object 26 in order to allow a radiation of the object, 26.
  • the choice of the degree of freedom which sides are selected, that is, the object 26 is irradiated, for example along the longitudinal or transverse axis, is to be met by the operator when setting up the robot arms 10 and 14, and can, for. B. on the size and shape of the object 26 but also depend on requirements for the radiation of the object 26.
  • the step 44 of calibrating the device also includes that after a local change in the location of the robot arms 10 and 14 (eg, after the transport and construction of the device at the location of the aircraft) the position of the robot arms 10 and 14 14 is uniquely determined, and thus a passage through the determined in step 40 radiating sequence under the condition that at the time of generating a radiation image, the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are aligned with each other, is possible.
  • this calibration will be discussed in later embodiments.
  • the robot arms 10 and 14 do not require a direct optical connection, since the relative position of the robot arms 10 and 14 is fixed in their common coordinate system.
  • step 46 the measurement is performed in step 46, i. H. scanning the aircraft turbine 26.
  • the driver 22 controls the robot arms 10 and 14 by sequentially adjusting the desired three-dimensional positions and three-dimensional orientations of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 by means of the information stored in the non-volatile memory device 30 the individual radiographic images of the radiographic sequence are recorded.
  • the attitude control device 28 constantly checks the actual three-dimensional positioning and three-dimensional orientation of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 with the desired three-dimensional position and three-dimensional orientation stored in the nonvolatile memory device 30, and causes the drive device 22 in the event of a deviation to drive the robot arms 10 and 14 so as to correct the actual three-dimensional positioning and the actual three-dimensional orientation of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 to the values of the position and orientation information stored in the nonvolatile memory device 30.
  • the position control device 28 optionally processes information from an external device 34, which serves to determine the three-dimensional positioning and the three-dimensional orientation of the radiation source 18 and of the radiation receiver 20.
  • Each of the transmission images generated by the radiation receiver 20 in step 46 is transmitted to the processing device 24. Furthermore, the control device 22 transmits to the processing device 24 the information as to which three-dimensional positioning and three-dimensional alignment of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 (ie which transmission direction of the object 26) was present at the time of each generated transmission image.
  • the processing device 24 After completion of all sequential steps of the measurement in step 48, the representation of the object 26, so for example the aircraft turbine.
  • suitable adapted reconstruction algorithms such as filtered cone beam reconstruction, tomosynthesis or an algebraic method, the processing device 24 reconstructs from the individual radiation images generated by the radiation receiver 20 and the corresponding transmission directions of the aircraft turbine 26 supplied by the control device 22 to the processing device 24 a three-dimensional data set, which reflects the internal structure of the irradiated aircraft turbine 26.
  • the processing device 24 is designed such that it can use additional additional information that helps to reconstruct the three-dimensional data set of the aircraft turbine 26 and that is made available by an external device 32. This additional information can z. B.
  • the data set can be evaluated, for example, for cracks in the material of the aircraft turbine.
  • it is advantageous for the generation of a fluoroscopic image if the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are aligned with one another at the time of recording a fluoroscopic image. This can be z. B.
  • both robot arms 10 and 14 are defined in the same coordinate system and thus the position information (ie the coordinates) and the viewing directions (ie the direction vectors) of the radiation source 18 and the Strahlungsempfang- gers 20 make it possible to determine whether both aligned with each other.
  • step 40 when programming a motion sequence and the transmission sequence, a common coordinate system is defined for both robot arms 10 and 14, and the steps of three-dimensional positioning and three-dimensional alignment of the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are programmed so that they both coincide are aligned.
  • the drive device 22 may be designed such that only the coordinate system used for both robot arms 10 and 14 and the control steps of a robot arm, possibly specifying a distance between radiation source and radiation receiver, is programmed, and the drive device 22 controls the activation of the second Robot arm independently so makes that the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are aligned.
  • step 46 the robot arms 10 and 14 or the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are aligned with one another at the times of recording the transmission images by controlling defined positions in a common coordinate system defined in step 40
  • the step 44 of calibrating the device also includes setting a defined home position for the three-dimensional positioning and the three-dimensional alignment of both robotic arms 10 and 14 in the common coordinate system defined in step 40.
  • the control device 22 can then control the further fluoroscopy sequence during step 46.
  • the setting of the basic position in the coordinate system used, from which the drive device 22 then performs the three-dimensional position and three-dimensional orientations of the radiation source 18 and of the radiation receiver 20, according to the specifications made in step 40, can, for. B. by the fact that the operator of the device, the robot arms 10 and 14 manually set in step 44 to the basic positions and these with industry standard techniques such. As ruler, spirit levels and laser-based systems, checked.
  • the setting of the basic position of the robot arms 10 and 14 in the common coordinate system can also take place in that the control device 22 knows the spatial position of the robot arms 10 and 14 and independently controls and checks the basic position.
  • This can be z. B. be achieved in that at the joints of the robot arms 10 and 14 transmitters are mounted, their position in space from an external device 34 through Triangulation can be determined, and the external device 34 then reports these position information to the position control device 28 of the control device 22.
  • ultrasonic techniques are suitable.
  • the external device 34 could also make the position determination of the robot arms 10 and 14 via a stereo camera. With this information, the control device 22 would perform the calibration of the basic position in step 44 independently.
  • step 46 the positional control of the robot arms 10 and 14, ie the actual three-dimensional positionings and alignments taken in step 46 (the measurement), will be explained in greater detail on the basis of an exemplary embodiment.
  • the drive unit 22 sequentially actuates the individual three-dimensional positions and orientations of the robot arms 10 and 14, as in step 40 in the non-volatile Memory device 30 have been stored.
  • the position control device 28 thus determines the positioning and alignment of the robot arms 10 and 14 from the control of the individual mechanical joints of the robot arms.
  • the attitude control device 28 processes information of an external device 34, which relates to the position of the robot arms 10 and 14.
  • the external device 34 determines the position of the robot arms 10 and 14 by means of triangulation or by using stereo cameras and transmits this information about the three-dimensional positioning and three-dimensional orientation of the robot arms to the attitude control device 28. For additional assurance of the three-dimensional positioning and the three-dimensional alignment or to improve or control the accuracy, for example, on the object 26 calibration, such.
  • the calibration can be attached to predetermined locations of the object to be measured 26 or at any desired locations thereof.
  • the calibration bodies can be pre-measured exactly in their relative position before the actual sequence of transilluminations but such a pre-measurement can also be omitted. For example, for every existing fluoroscopic image, there exists a set of parameters that represent a (assumed) desired position of the robotic arms of the radiation source and detector.
  • a very accurate location of the calibration can be determined, if this has not already been determined in advance. Then, for each image, a deviation of an actual robot arm position at the time of recording the respective image to the desired position can be determined by evaluating the position of the calibration bodies relative to one another. By way of example, the deviation of the positions of the calibration bodies in the respective fluoroscopic image is evaluated from the positions which would result if the nominal position were present. This determined deviation can then be used for robot arm control.
  • the attitude control can also be performed on the basis of the projection images on the basis of CAD data of the object 26, such as e.g. in that the processing device 24 simulates what the respective projection or fluoroscopic image would look like, if it were actually in the assumed one, such as the one shown in FIG. given by the driver 22, position of source 18 and receiver 20 would be obtained, and then by changing the assumed position accordingly, if it determines that the deviation exceeds a certain threshold.
  • the particular position of source 18 and receiver 20, as mentioned above and mentioned below, may refer to the absolute position thereof or their relative position to each other.
  • the simulated fluoroscopic images can also be supplied externally to the processing device 24.
  • the position evaluations of the fluoroscopic images can also be used directly as a basis for determining the actual positions of source 18 and receiver 20 are used in the individual fluoroscopic images, which are then used in the reconstruction.
  • one sequence of fluoroscopic images may be performed, whereupon, for each fluoroscopic image, there is, for example, a set of parameters representative of a (assumed) desired position of the robotic arms of the radiation source and detector. From a plurality of these images, such as all, a position of the calibration is then determined, for example, if not - as mentioned above - has already been determined in advance.
  • each assumed desired position can be corrected into an actual robot arm position by evaluating the position of the calibration bodies relative to one another.
  • the deviation of the positions of the calibration bodies in the respective fluoroscopic image is evaluated from the positions which would result if the nominal position were present.
  • a similar procedure can be used in that, for each fluoroscopic image, the assumed or assumed target position is evaluated on the basis of the deviation between the actual exposure and comparative fluoroscopic image.
  • the calibration bodies can be attached to the receiver 20 or to the receiver side and / or to the source 18 or to the source side. They are fixed to the source 18 or the receiver connected in such a way that they are mapped by the receiver. For example, two crosses seen in the direction of radiation can be used successively for calibration. Due to the offset in the image of the calibration body, which is determined by the radiation direction, it can be concluded that there is a possible discrepancy between the actual position of the robot arms and the stored target position. This discrepancy can be corrected by either Position of the robot arms corrected or considered or corrected in the reconstruction algorithm accordingly.
  • the position control device 28 compares the determined actual position of the robot arms 10 and 14 with the desired, ie to be controlled, position and orientation of the robot arms 10 and 14 and causes the control device 22 to readjust in the event of a deviation, d. H. to control the desired position and orientation of the robot arms 10 and 14. This is necessary because the processing device 24 in step 48 for reconstruction and display of the object 26 in addition to the individual generated transmittance images and the viewing angles, d. H. the three-dimensional position information and three-dimensional orientations of the radiation source 18 and the radiation receiver 20, is needed. Should it be z. B.
  • step 46 may not be possible to control one of the desired three-dimensional positioning and three-dimensional orientations of the robot arms 10 and 14, as this z.
  • the step size of the individual stepper motors in the robot arms 10 and 14 does not allow a correction of the position control device 28 known actual three-dimensional positioning and three-dimensional alignment of the robot arms 10 and 14 on the stored in the non-volatile memory device 30 values so is not possible
  • the processing device 24 itself performs the attitude control of the robot arms 10 and 14, and that the control device, for example, only the logging aufgäbe takes over the actually occupied position positions of the robot arms or radiation source 18 and radiation receiver 20 for the Reconstruction by the processing device 24 to record and log.
  • the processing device 24 presets the position of source 18 and receiver 20 to be taken online during the measurement.
  • the sequence of movements which is predetermined for the robot arms 10 and 14 can, in addition to the above secondary conditions, such as the alignment of the source 18 and the receiver 20, for example, still be linked to the following secondary conditions.
  • the drive device 22 has two modes of operation, wherein in the first of the two modes of operation, the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are moved to move about a common axis at a respective fixed distance (axial method), and in the second of FIGS Operating modes, the radiation source 18 and the radiation receiver 20 are moved so that they move parallel to each other in respective planes which are parallel to each other (planar method).
  • source 18 and receiver 20 describe, for example, one or more complete orbits or one or more circular arcs or partial rotations about object 26.
  • these can be defined by different and, in particular, non-parallel axes of rotation be, for example, depending on which combination of transillumination levels and rotational movements within these levels to an adequate reconstruction result with the shortest measurement process.
  • These circular arcs can Again, of course, be determined using a CAD model of the object 26.
  • the comparative fluoroscopic images can be obtained, for example, from a geometrical 3-D description of the test object and correspond to a calculation of the shadow cast of the object defined via this 3-D description, that is to say its contour on the image receiver, which results using methods of analytical geometry.
  • the comparative fluoroscopic images may also be obtained taking into account X-ray physics by performing a physico-deterministic calculation of the ideal attenuation distribution behind the object based on transmission lengths that can be derived from the a-priori information.
  • An certainly more elaborate but also possible alternative for determining comparative fluoroscopic images, which provides physically realistic predictions for X-ray projections, would be the use of Monte Carlo simulations, which describe the full range of physical interactions in an object based on a detailed description of materials and materials Structures, including, for example, noise, scattering and / or inefficiencies or inhomogeneities of the radiation receiver.
  • the "calculation of the radiographic images” may additionally or alternatively take into account the calibration bodies that are attached to the object during the real measurement. These calibration bodies are, for example, highly absorbent, small spheres or wires and, of course, can be designed and / or arranged as arbitrarily complicated as possible, so that they - and consequently their spatial position - can be uniquely identified in the projection images
  • comparison transillumination images those which have previously been carried out in the desired position positions on a representative reference measurement object corresponding to the measurement object.
  • the device is used to handle large objects, such as, e.g. As aircraft turbines, power plant turbines or bridge pier to illuminate, and therefore the device is transported to the location of the object to be illuminated 26, it is also possible to install the device fixed, and to illuminate with these objects 26, which can be used to locate the Can bring device.
  • a definition of the common coordinate system for the robot arms 10 and 14 and the calibration of the device in step 44 is necessary only once, namely during the one-time installation of the device.
  • the inventive method for displaying an object can be implemented by means of radiation in hardware or in software.
  • the implementation may be on a digital storage medium, in particular a floppy disk, a CD or a DVD, with electronically readable control signals which may interact with a programmable computer system such that the process of displaying an object is performed by fluoroscopy.
  • the invention thus also consists in a software program product or a program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention, when the software program product runs on a computer or on a processor.
  • the invention can thus be realized as a computer program or software program or program with a program code for carrying out the method, when the program runs on a processor.
  • the processor can in this case be formed by a computer, a chip card (smart card) or another integrated circuit.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle (18) und einem Strahlungsempfänger (20), zwei Roboterarmen (10, 14) zur Positionierung der Strahlungsquelle und des Strahlungsempfängers, einer Ansteuereinrichtung (22) zum Ansteuern der Roboterarme und einer Verarbeitungseinrichtung (24) zur Rekonstruktion eines Datensatzes zur Darstellung des Objekts (26) beschrieben, um das Objekt mittels Durchleuchtung darzustellen.

Description

RÖNTGENVORRICHTUNG MIT ROBOTERARMEN ZUR POSITIONIERUNG VON STRAHLUNGSQUELLE UND STRAHLUNGSDETEKTOR
5 Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Darstellen eines Objekts mittels Durchleuchtung, wie z.B. zur zerstörungsfreien Prüfung von0 mechanischen Objekten.
In der röntgenbasierten zerstörungsfreien Prüfung sind derzeit folgende Methoden bzw. technische Geräte allgemein bekannt und routinemäßig bei der industriellen Produktion5 im Einsatz:
• Digitale bildgebende Systeme (Empfänger) zur Aufnahme und Speicherung von Durchstrahlungsbildern (Röntgenprojek- tionen) , die an jedem Bildpunkt (Pixel) ein quantitatives0 Maß für die Intensität der Röntgenstrahlung, die diesen Punkt auf dem bildgebendeή System erreicht, liefert. Entsprechend dem inneren Aufbau, dem Material und der Geometrie des Objekts enthält jeder Intensitätsmesswert Informationen über die integrale Röntgenschwächungseigenschaften5 des Objekts entlang des Strahls von der Röntgenquelle zum Bildpunkt .
• Robuste und vielseitig einsetzbare Röntgenröhren, die einen breiten Bereich von Beschleunigungsspannungen (5 bis0 500 kV) und Brennfleckgrößen (1 bis 3.000 μm) abdecken. Insbesondere wurden in den letzten Jahren kompakte und leichtgewichtige Röhren entwickelt, die eine ausreichende Ausgangsstrahlungsleistung liefern, um auch dichte und große Objekte, wie z. B. Fahrzeug- und Flugzeugkomponenten, durchdringen zu können.
• Algorithmen, die aus einer geeigneten Serie von Rönt- genprojektionen aus einer Vielzahl (typisch 50 bis 1.500) von Blickrichtungen auf das Objekt eine dreidimensionale Repräsentation des Objektvolumens berechnen, das an jedem Punkt eine von der Umgebung unabhängige numerische Information über die röntgenphysikalischen Eigenschaften des Objekts an diesem Punkt enthält.
Die wichtigste Voraussetzung zur Rekonstruktion von Materi- aleigenschaften (Röntgenschwächungsvermögen) an einem beliebigen Punkt im dreidimensionalen Raum ist eine Serie von Röntgenprojektionen, die unter mathematisch wohl definierten geometrischen Bedingungen aufgenommen wurden.
Die existierenden Schnittbildverfahren können hinsichtlich der Messgeometrie in drei Klassen eingeteilt werden:
1. Axiale Verfahren, die auf einer relativ zueinander festen Anordnung von Röntgenquelle (z. B., aber nicht zwingend, einer Röntgenröhre) und dem bildgebenden System (z. B., aber nicht zwingend, einem digitalen Flachbilddetektor) beruhen. Die Bahn des Röntgenbrenn- flecks (der Ausgangspunkt des Strahlenbündels) bezüglich des zu prüfenden Objekts während der aufeinander folgenden Aufnahmen der Projektionsbilder geht als wichtigste Information in den Rekonstruktionsalgorith- mus ein; diese Bahn wird in diesem Zusammenhang als Trajektorie bezeichnet. Für die reale Messung ist es belanglos, ob das Objekt zwischen einem feststehenden Detektor und einer Röntgenquelle gedreht oder verschoben wird, oder sich umgekehrt eine miteinander syn- chronisierte Kombination aus Quelle und Detektor um das Objekt bewegt. Die Art der Trajektorie (Vollkreis, Teilkreis, Helix und andere) entscheidet über den zur Rekonstruktion geeigneten Algorithmus, der außerdem als Steuerparameter die exakten geometrischen Angaben zur Position der Quelle und des Detektors während der Aufnahme jeder einzelnen Röntgenprojektion benötigt. 2. Derivate der axialen Verfahren, die auf algebraischen oder auf der Radon-Inversion basierten Algorithmen basieren, welche zur Rekonstruktion dreidimensionaler Volumendatensätze eine Projektionsbildserie verarbei- ten können, die mit Nichtstandardgeometrien aufgenommen wurden, z. B. nichtäquidistant abgetastete oder unvollständige Kreisbahnen, die durch beliebige andere Positionen der Quelle ergänzt werden, beliebige Kombinationen aus linearen oder kreisförmigen Bewegungen, sinusförmig modellierte oder elliptische Kreisbahnen, Bahnen auf Kugeloberflächen, aber auch allen anderen. In der Praxis nachteilig an diesen Derivaten ist, dass sie an den Aufbau des Messsystems Anforderungen stellen, die bisher mittels herkömmlicher Rotations- oder Translationsachsen nicht oder nur unter einem unverhältnismäßig hohen Aufwand realisiert werden konnten.
3. Planare Verfahren, bei denen Röntgenquelle und bildgebendes System unabhängig voneinander, aber miteinander synchronisiert, linear oder kreisförmig auf beiden Seiten des Objekts bewegt werden. Diese Vorgehensweise erzeugt geeignete Eingangsdaten für spezielle Rekonstruktionsalgorithmen (unter anderem Tomosynthese, digitale Laminographie, oder algebraische Verfahren) , mittels derer die Röntgenschwächungseigenschaften innerhalb beliebiger Schichten des Objekts berechnet werden können.
In der technischen Umsetzung der axialen Verfahren wird die Röntgenquelle und der Röntgenempfänger auf einer mechanischen Vorrichtung montiert, die sich dann relativ zum durchstrahlenden Objekt bewegt, oder aber das Objekt ist an einer mechanischen Vorrichtung befestigt, die sich relativ zur Röntgenröhre und zum Röntgenempfänger bewegt. Die mechanische Vorrichtung kann beispielsweise ein C-Bogen sein, an dessen Enden jeweils die Röntgenröhre und der Röntgenempfänger befestigt sind. Mittels des C-Bogens ist es möglich, einerseits die Röntgenröhre und den Röntgenemp- fänger um das zu durchstrahlende Objekt zu drehen bzw. an diesem Objekt entlang zu schieben, um die verschiedenen Durchstrahlungsbilder zu erhalten. Andererseits ist es auch möglich, dass der C-Bogen statisch fest ist, und das Objekt beispielsweise mittels eines mechanischen Tisches durch den C-Bogen geschoben wird.
Bei planaren Verfahren ist es üblich, dass das Objekt zwischen Röntgenquelle und Röntgenempfänger gestellt wird, und sich dann die Röntgenquelle und der Röntgenempfänger relativ zum Objekt bewegen.
Sowohl für herkömmliche axiale Verfahren als auch herkömmliche planare Verfahren ist es nachteilig, dass die Dimen- sion des zu durchleuchtenden Objekts in die durchleuchtende Vorrichtung passen muss. Dies bedeutet z. B. bei der Verwendung eines C-Bogens, dass nur Objekte durchleuchtet werden können, die zwischen Röntgenquelle und Röntgenempfänger passen, und sich diese dann auch noch relativ zum Objekt bewegen lassen. Die Verwendung von modifizierten C- Bögen, bei denen der Abstand zwischen Röntgenquelle und Röntgenempfänger in einem gewissen Rahmen durch Teleskopstangen vergrößert werden kann, erlauben es zwar das Röntgenmesssystem der Größe des Objekts in einem gewissen Rahmen anzupassen, ändern aber nichts an der grundlegenden Tatsache, dass nicht beliebige Objekte beleuchtet werden können.
Des Weiteren ist es ein Nachteil heutiger Geräte zur rönt- genbasierten zerstörungsfreien Prüfung, dass diese in den möglichen Freiheitsgraden der Bewegung der Röntgenquelle und des Röntgenempfängers relativ zum zu durchstrahlenden Objekt stark eingeschränkt sind. Dies hat den Nachteil, dass unter Umständen die „optimale" Positionierung der Röntgenquelle und des Röntgenempfängers relativ zum zu durchstrahlenden Objekt nicht erreicht werden kann und sich somit Artefakte in den Durchstrahlungsbildern nicht reduzieren lassen. Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die es erlaubt für Objekte mit größerer Varianz in Form und Größe, ein Objekt mittels Durchstrahlung darzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 12 oder durch ein Softwarepro- grammprodukt gemäß Anspruch 13 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Darstellung eines Objekts für eine breite Gruppe von Objekten unterschiedlichster Größe und Form mittels Durchleuchtung erzeugt werden kann, wenn eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsempfänger auf zwei verschiedenen Roboterarmen installiert werden, und die Roboterarme durch eine Ansteuereinrichtung derart angesteuert werden, das ein Durchleuchten des Objekts und die Erstellung von Durch- Strahlungsbildern aus verschiedenen Perspektiven möglich ist. Eine Verarbeitungseinrichtung kann dann aus den verschiedenen Durchstrahlungsbildern einen dreidimensionalen Datensatz als Darstellung des Objekts rekonstruieren.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch die Verwendung zweier verschiedener Roboterarme als Trägerkonstruktion für die Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger der Abstand zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsempfänger variabel ist, und dadurch eine Anpassung der Messvorrichtung an die Größe und Form des zu durchstrahlenden Objekts vorgenommen werden kann. Es ist auch vorteilhaft, dass die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger so aufgestellt werden können, dass eine bevorzugte Durchstrahlrichtung des Objektes, z. B. entlang der Längs- oder Querachse des Objektes, vorgenommen werden kann. Des Weiteren kann mit der Vorrichtung und dem Verfahren eine Wahl der zur Durchleuchtung des Objekts verwendeten Durchstrahlungsrichtung getroffen werden, was es erlaubt, die Erzeugung der Durchstrahlungsbilder den äußeren (z. B. Form des Objekts) als auch den inneren (z. B. Dichteverteilung des Materials) Eigenschaften des Objekts anzupassen, um eine möglichst fehlerfreie Rekonstruktion des Objekts zu erreichen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch die Verwendung zweier unabhängiger Roboterarme als Trägerkonstruktion für die Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger ein Durchleuchten eines Objektes nach sowohl obig beschriebenen planaren Verfahren als auch nach obig beschriebenen axialen Verfahren und deren Derivaten möglich ist. Die vorliegende Erfindung und das vorliegende Verfahren vereint also diese beiden Durchleuchtungstechniken der Computertomographie.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Durchleuchtung eines Objekts; und
Fig. 2 ein Flussdiagramm für die Abarbeitung der einzelnen Schritte eines Verfahrens beim Durchleuchten eines Objekts.
Bezug nehmend auf Fig. 1 bis 2 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung zur Darstellung eines Objekts mittels Durchleuchtung beschrieben. In den Figuren werden für Objekte und Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet. Funktionsgleiche Objekte und Elemente, die in mehreren Figuren auftreten, werden darüber hinaus mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Obwohl im Folgenden eine Vorrichtung zum Durchleuchten von Flugzeugturbinen beschrieben wird um beispielsweise Materialermüdungen und Risse in Bauteilen der Flugzeugturbine zu erkennen, ist es auch möglich, andere Objekte zu durch- leuchten, wie es im Anschluss an die Figurenbeschreibung noch erörtert werden wird.
Die Durchleuchtungsvorrichtung in Fig. 1 umfasst zwei Roboterarme 10, 14 mit jeweils einer Standvorrichtung 12 und 16, eine Strahlungsquelle 18, einen Strahlungsempfänger 20, eine Ansteuereinrichtung 22, eine Verarbeitungseinrichtung 24 sowie ein Objekt 26, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine an einem Flugzeug angebrachte Flugzeugturbine ist. Die beiden Roboterarme 10 und 14 sind in zwei, bezüg- lieh des Objektes 26, gegenüberliegenden Positionen aufgestellt. Die Roboterarme 10, 14 können hierbei Industrieroboter sein, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie eingesetzt werden. In Fig. 1 sind beispielsweise zwei Roboterarme 10 und 14 mit jeweils drei Kugelgelenken, welche die Funktionsweise des menschlichen Armes mit Schulter-, Ellbogen- und Handgelenk nachstellen, zur dreidimensionalen Positionierung und zur dreidimensionalen Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 dargestellt. An dem ersten Roboterarm 10 ist die Strahlungsquelle 18 (z.B. eine in- dustrieübliche Röntgenröhre mit Beschleunigungsspannungen zw. 500 und 1.500 kV) angebracht, die die Strahlung erzeugt, welche zur Durchleuchtung der Flugzeugturbine 26 verwendet wird. An dem zweiten Roboterarm 14 ist ein Strahlungsempfänger 20 angebracht, welcher die von der Strah- lungsquelle 18 erzeugte und durch die Flugzeugturbine 26 gegangene Strahlung empfängt. Der Strahlungsempfänger 20 kann z. B. eine industrieüblicher Bildverstärker oder ein industrieübliches Flatpannel für Röntgenstrahlung sein.
Die Ansteuereinrichtung 22 dient zum Ansteuern, d. h. zur dreidimensionalen Positionierung und zur dreidimensionalen Ausrichtung der beiden Roboterarme 10 und 14 und damit zur dreidimensionalen Positionierung und zur dreidimensionalen Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20.
An den Strahlungsempfänger 20 ist die Verarbeitungseinrich- tung 24 angeschlossen, welche, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird, eine Anschlussmöglichkeit für externe Vorrichtungen 32 besitzt. Die Verarbeitungseinrichtung 24 ist ausgebildet, um aus den vom Strahlungsempfänger 20 erzeugten Durchstrahlungsbildern einen dreidimensionalen Datensatz zur Darstellung der Flugzeugturbine 26 zu rekonstruieren. Zu diesem Zweck ist die Verarbeitungseinrichtung 24 mit der Ansteuereinrichtung 22 verbunden, um die für die Rekonstruktion der Flugzeugturbine 26 nötigen Informationen über die verwendeten Durchstrahlungsrichtungen für die einzelnen Durchstrahlungsbilder, d.h. die Information über die dreidimensionale Positionierung und dreidimensionale Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 (bzw. der Strahlungsquelle 18 und dem Strahlungsempfänger 20), zu erhalten.
Die Ansteuereinrichtung 22 umfasst eine Lagekontrolleinrichtung 28, welche dazu dient, die Lage der Roboterarme 10 und 14 (und damit der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20), d. h. die dreidimensionale Positionierung und die dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungs- quelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 zu erfassen. Des Weiteren umfasst die Verarbeitungseinrichtung 24 eine Vorrichtung zum nichtflüchtigen Speichern (wie z. B. einen FLASH-, PROM-, EPROM-Baustein oder eine Festplatte) der Ansteuersignale zur dreidimensionalen Positionierung und dreidimensionalen Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14.
Im Folgenden sollen nun die einzelnen Schritte des Verfahrens zur Darstellung eines Objekts mittels Durchleuchtung anhand des Ausführungsbeispiels zur Durchleuchtung einer Flugzeugturbine beschrieben werden.
In Schritt 40 werden als erstes die einzelnen dreidimensionalen Positionierungen und Ausrichtungen der Strahlungs- quelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 programmiert, und in der Einrichtung zum nichtflüchtigen Speichern 30 der Ansteuereinrichtung 22 abgelegt. Dabei wird die Programmierung, worauf zu einem späteren Zeitpunkt noch näher einge- gangen wird, der dreidimensionalen Positionierung und der dreidimensionalen Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 Beispielsweise so vorgenommen, dass zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Durchstrahlungsbildes die Strahlungsquelle 18 auf den Strahlungsempfänger 20 ausgerichtet ist, damit einerseits die maximal mögliche Intensität der Strahlung den Strahlungsempfänger 20 erreicht, und andererseits Projektionseffekte, aufgrund einer zueinander verkippten Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 ausgeschlossen werden können.
Des Weiteren wird in Schritt 40 eine Durchleuchtungssequenz festgelegt, d. h. es wird bestimmt, welche der durch die Roboterarme 10 und 14 eingenommenen einzelnen dreidimensionalen Positionierungen und dreidimensionalen Ausrichtungen der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 für die Erzeugung eines Durchstrahlungsbildes verwendet werden wird. Auch diese Information wird in der Speichervorrichtung zum nichtflüchtigen Speichern 30 hinterlegt.
Die Verwendung frei beweglicher Roboterarme 10, 14 erlaubt es hierbei, sowohl die Sequenz der dreidimensionalen Positionierungen und dreidimensionalen Ausrichtungen der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20, als auch die Festlegung der Durchleuchtungssequenz optimal an das zu durchleuchtende Objekt 26, beispielsweise an die Flugzeugturbine, anzupassen. Das heißt aus der Gesamtheit aller möglichen Durchstrahlungsrichtungen der Flugzeugturbine 26 können diejenige in einer Durchstrahlungssequenz zusammen- gefasst werden, die für die Rekonstruktion eines dreidimen- sionalen Datensatzes zur Darstellung der Flugzeugturbine 26 vorteilhaft erscheinen. In einem nächsten Schritt 44 wird die Kalibrierung der Vorrichtung vorgenommen. Der Schritt 44 kann einen Unterschritt 42 beinhalten, in welchem die Vorrichtung zu dem zu durchstrahlenden Objekt 26 transportiert wird, falls es sich bei dem zu durchstrahlenden Objekt 26 um ein sehr großes bzw. fest installiertes Objekt, wie z. B. ein Flugzeug, einer Kraftwerksturbine oder einem Brückenpfeiler, handelt und es vorteilhaft ist die Vorrichtung zum Objekt 26 zu transportieren.
Die Kalibrierung der Vorrichtung umfasst einerseits das Aufstellen der Roboterarme 10 und 14 mittels der Standvorrichtungen 12 und 16 derart, dass der Abstand zwischen der Strahlungsquelle 18 und dem Strahlungsempfänger 20 mög- liehst gering ist, aber beide dennoch noch genügend Bewegungsfreiraum um das Objekt 26 haben, dass die im Schritt 40 gewählte Durchstrahlungssequenz zur Durchstrahlung des Objekts 26 möglich ist. Dabei werden die Roboterarme 10 und 14 bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten des Objektes 26 aufgestellt, um eine Durchstrahlung des Objektes, 26 zu ermöglichen. Die Wahl des Freiheitsgrades welche Seiten gewählt werden, also das Objekt 26 beispielsweise entlang der Längs- oder Querachse durchstrahlt wird, ist vom Bediener beim Aufstellen der Roboterarme 10 und 14 zu treffen, und kann z. B. von der Größe und Form des Objekts 26 aber auch von Anforderungen an die Durchstrahlung des Objektes 26 abhängen.
Andererseits umfasst der Schritt 44 der Kalibrierung der Vorrichtung auch, dass nach einer örtlichen Änderung des Standorts der Roboterarme 10 und 14 (z. B. nach dem Transport und Aufbau der Vorrichtung zu bzw. an dem Standort des Flugzeuges) die Position der Roboterarme 10 und 14 eindeutig bestimmt ist und damit ein Durchlaufen der im Schritt 40 bestimmten Durchstrahlungssequenz unter der Bedingung, dass jeweils zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Strahlungsbildes die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 aufeinander ausgerichtet sind, möglich ist. Auf mögliche technische Realisierungen dieser Kalibrierung wird in späteren Ausführungsbeispielen noch eingegangen werden. Nach erfolgter Kalibrierung der Vorrichtung benötigen die Roboterarme 10 und 14 keine direkte optische Verbindung, da die relative Position der Roboterarme 10 und 14 in ihrem gemeinsamen Koordinatensystem festgelegt ist.
Nach Schritt 44 erfolgt im Schritt 46 die Messung, d. h. das Durchleuchten der Flugzeugturbine 26. In diesem Schritt 46 steuert die Ansteuereinrichtung 22 mittels der in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 30 abgelegten Informationen die Roboterarme 10 und 14 so an, dass sequentiell die gewünschten dreidimensionalen Positionierungen und dreidimensionalen Ausrichtungen der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 eingestellt werden und die einzelnen Durchstrahlungsbilder der Durchstrahlungssequenz aufgenommen werden.
Während des Schritts 46 überprüft die Lagekontrolleinrich- tung 28 ständig die tatsächliche dreidimensionale Positionierung und dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 mit der gewünschten, in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 30 abgelegten, dreidimensionalen Position und dreidimensionalen Ausrichtung, und veranlasst bei einer Abweichung die Ansteuereinrichtung 22, die Roboterarme 10 und 14 derart anzusteuern, dass die tatsächliche dreidimensionale Positionierung und die tatsächliche dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 auf die Werte der in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 30 abgelegten Positions- und Ausrichtungsangaben zu korrigieren. Hierzu kann, wie später noch näher erläutert werden wird, die Lagekontrolleinrichtung 28 optional Informationen von einer externen Einrichtung 34, welche dazu dient die dreidimensionale Positionierung und die dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 zu ermitteln, verarbeiten. Jedes der im Schritt 46 vom Strahlungsempfänger 20 erzeugten Durchstrahlungsbilder wird an die Verarbeitungseinrichtung 24 übertragen. Des Weiteren überträgt die Ansteuereinrichtung 22 an die Verarbeitungseinrichtung 24 die Informa- tionen, welche dreidimensionale Positionierung und dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 (also welche Durchstrahlungsrichtung des Objekts 26) zum Zeitpunkt jedes erzeugten Durchstrahlungsbildes vorlag.
Nach Abschluss aller sequentiellen Schritte der Messung erfolgt im Schritt 48 die Darstellung des Objektes 26, also beispielsweise der Flugzeugturbine. Unter der Verwendung geeigneter adaptierter Rekonstruktionsalgorithmen, wie beispielsweise gefilterte Kegelstrahlrekonstruktion, Tomo- synthese oder einer algebraischen Methode, rekonstruiert die Verarbeitungseinrichtung 24 aus den einzelnen vom Strahlungsempfänger 20 erzeugten Durchstrahlungsbildern und der von der Ansteuereinrichtung 22 an die Verarbeitungsein- richtung 24 gelieferten zugehörigen Durchstrahlrichtungen der Flugzeugturbine 26 einen dreidimensionalen Datensatz, welcher den inneren Aufbau der durchstrahlten Flugzeugturbine 26 wiedergibt. Hierbei ist die Verarbeitungseinrichtung 24 so ausgelegt, dass sie weitere zusätzliche Informa- tionen, die bei der Rekonstruktion des dreidimensionalen Datensatzes der Flugzeugturbine 26 behilflich sind, und welche von einer externen Einrichtung 32 zur Verfügung gestellt werden, verwenden kann. Diese zusätzliche Information kann z. B. ein dreidimensionaler Datensatz sein, welcher bei einer simulierten Durchstrahlung der Flugzeugturbine 26 erzeugt wurde. Solch ein simulierter dreidimensionaler Datensatz kann beispielsweise von der Verarbeitungseinrichtung 24 verwendet werden, um Bildartefakte im aus den Messwerten rekonstruierten dreidimensionalen Daten- satz der Flugzeugturbine 26 zu minimieren. Im Anschluss kann der Datensatz z.B. auf Risse im Material der Flugzeugturbine ausgewertet werden. Wie schon obig erwähnt, ist es für die Erzeugung eines Durchleuchtungsbildes vorteilhaft, wenn die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 zum Zeitpunkt der Aufnahme eines Durchleuchtungsbildes aufeinander ausgerich- tet sind. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass beide Roboterarme 10 und 14 in demselben Koordinatensystem definiert sind und damit die Positionsangaben (also die Koordinaten) und die Blickrichtungen (also die Richtungsvektoren) der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfän- gers 20 es ermöglichen, festzustellen, ob beide aufeinander ausgerichtet sind. Dies bedeutet, dass man im Schritt 40 bei der Programmierung eines Bewegungsablaufs und der Durchstrahlungssequenz ein gemeinsames Koordinatensystem für beide Roboterarme 10 und 14 definiert und die Schritte der dreidimensionalen Positionierung und der dreidimensionalen Ausrichtung der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 so programmiert werden, dass beide aufeinander ausgerichtet sind.
Alternativ kann die Ansteuerereinrichtung 22 so ausgelegt sein, dass nur das für beide Roboterarme 10 und 14 verwendete Koordinatensystem und die Ansteuerschritte eines Roboterarmes, unter eventuell einer Angabe eines Abstandes zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger, program- miert wird, und die Ansteuereinrichtung 22 die Ansteuerung des zweiten Roboterarmes selbstständig derart vornimmt, dass die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 aufeinander ausgerichtet werden.
Da ein offensichtlicher Vorteil durch das Ausrichten der Roboterarme 10 und 14 bzw. der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20 aufeinander nur jeweils zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Durchstrahlungsbildes gegeben ist, ist die Art, auf die (d.h. auf welchem Weg) die beiden Roboterarme 10 und 14 die Positionen für ein Durchstrahlungsbild einnehmen, nicht bedeutend, d.h. die Ansteuereinrichtung 22 kann beispielsweise die Roboterarme 10 und 14 nach der P2P-Methode (P2P = point to point = von Punkt zu Punkt) , aber beispielsweise auch nach der ebenfalls CP- Methode (CP = continuous path = durchgehender Weg) , ansteuern.
Damit während der Messung (Schritt 46) die Roboterarme 10 und 14 bzw. die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 zu den Zeitpunkten der Aufnahme der Durchstrahlungsbilder aufeinander ausgerichtet sind, indem definierte Positionen in einem gemeinsamen, in Schritt 40 festgeleg- ten, Koordinatensystem angesteuert werden, umfasst der Schritt 44 der Kalibrierung der Vorrichtung auch das Einstellen einer definierten Grundposition für die dreidimensionale Positionierung und die dreidimensionale Ausrichtung beider Roboterarme 10 und 14 in dem in Schritt 40 festge- legten gemeinsamen Koordinatensystem. Von dieser Grundposition der Roboterarme 10 und 14 ausgehend kann dann die Ansteuereinrichtung 22 die weitere Durchleuchtungssequenz während des Schrittes 46 ansteuern.
Das Einstellen der Grundposition im verwendeten Koordinatensystem, von der aus die Ansteuereinrichtung 22 dann die dreidimensionalen Positions- und dreidimensionalen Ausrichtungen der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20, gemäß der in Schritt 40 gemachten Vorgaben, vornimmt, kann z. B. dadurch erfolgen, dass der Bediener der Vorrichtung die Roboterarme 10 und 14 manuell im Schritt 44 auf die Grundpositionen einstellt und diese mit industrieüblichen Techniken, wie z. B. Lineal, Wasserwaagen und lasergestützten Systemen, überprüft.
Alternativ kann das Einstellen der Grundposition der Roboterarme 10 und 14 im gemeinsamen Koordinatensystem auch dadurch erfolgen, dass die Ansteuereinrichtung 22 die räumliche Lage der Roboterarme 10 und 14 kennt und selb- ständig die Grundposition ansteuert und überprüft. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass an den Gelenken der Roboterarme 10 und 14 Sender angebracht sind, deren Position im Raum von einer externen Vorrichtung 34 durch Triangulation bestimmt werden, und die externe Einrichtung 34 diese Positionsangaben dann an die Lagekontrolleinrichtung 28 der Ansteuereinrichtung 22 meldet. Für diese Sender würde sich z. B. die RFID-Technologie (RFID = radio fre- quency identification = Radiofunkerkennung) oder aber auch Ultraschall-Techniken eignen. Alternativ könnte die externe Vorrichtung 34 die Lagebestimmung der Roboterarme 10 und 14 auch über eine Verwendung von Stereokameras vornehmen. Mit diesen Informationen wäre die Ansteuereinrichtung 22 die Kalibrierung der Grundposition im Schritt 44 selbstständig vorzunehmen.
Ist die Kalibrierung der Position der Roboterarme 10 und 14 in ihrem gemeinsamen Koordinatensystem, z. B. durch manuel- les Einstellen durch den Bediener, oder durch die Verwendung von Triangulationsmethoden, erfolgt, so kann wie obig beschrieben im Schritt 46 die Durchleuchtung des Objekts 26 vorgenommen werden.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher auf die Lagekontrolle der Roboterarme 10 und 14, d. h. auf die tatsächlichen eingenommenen dreidimensionalen Positionierungen und Ausrichtungen im Schritt 46 (der Messung) eingegangen werden. Zu Beginn der Messung in Schritt 46 steuert die Ansteuereinrichtung 22, ausgehend von den im Schritt 44 eingestellten Grundpositionen der Roboterarme 10 und 14, nacheinander die einzelnen dreidimensionalen Positionierungen und Ausrichtungen der Roboterarme 10 und 14 an, wie sie im Schritt 40 in der nichtflüch- tigen Speichereinrichtung 30 abgelegt wurden. Hierbei protokolliert z.B. die Lagekontrolleinrichtung 28 die Positionsänderungen (= Drehwinkel) aller in den Roboterarme 10 und 14 eingebauten mechanischen Gelenke, welche beispielsweise über industrieübliche Schrittmotoren bewegt werden, mit, und kann so die dreidimensionalen Positionierungen und Ausrichtungen der Roboterarme 10 und 14 in ihrem gemeinsamen Koordinatensystem fortschreiben. Sind die Roboterarme 10 und 14 bzw. die in ihnen befindliche Antriebseinrichtung mit einer Elektronik zur Stellgradrückmeldung ausgestattet, so kann alternativ die Lagekontrolleinrichtung 28 die Positionsbestimmung der Roboterarme 10 und 14 aus diesen Informationen beziehen.
In beiden Beispielen bestimmt also die Lagekontrolleinrichtung 28 die Positionierung und Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 aus der Ansteuerung der einzelnen mechanischen Gelenke der Roboterarme.
Wie obig schon erwähnt wurde, ist es auch möglich, dass die Lagekontrolleinrichtung 28 Informationen einer externen Einrichtung 34, welche die Lage der Roboterarme 10 und 14 betreffen, verarbeitet. Wie schon erwähnt wurde, ist es z. B. vorstellbar, dass die externe Einrichtung 34 die Lage der Roboterarme 10 und 14 mittels Triangulation oder mittels einer Verwendung von Stereokameras bestimmt und diese Information über die dreidimensionale Positionierung und dreidimensionale Ausrichtung der Roboterarme an die Lagekontrolleinrichtung 28 übermittelt. Zur zusätzlichen Absicherung der dreidimensionalen Positionierung und der dreidimensionalen Ausrichtung oder zur Verbesserung bzw. Kontrolle der Genauigkeit können beispielsweise außerdem am Objekt 26 Kalibrierkörper, wie z. B. absorbierende Kugeln oder Netze, angebracht werden, deren Positionen in den einzelnen Projektionsbildern dann bei der Rekonstruktion von der Verarbeitungseinrichtung erkannt und ausgewertet werden, um festzustellen, ob die zur Rekonstruktion der SD- Gestalt des Objekts 26 herangezogenen bzw. angenommenen Lagepositionen der Roboterarme 18 und 20 bei den einzelnen Projektionsbildern korrekt waren, und/oder um diese angenommenen Lagepositionen zu korrigieren, wie z.B. dann, wenn die Abweichung zu groß ist. Die Kalibrierkörper können an vorbestimmten Orten des zu vermessenden Objektes 26 oder an beliebeigen Orten desselben befestigt werden. Die Kalibrierkörper können vor der eigentlichen Sequenz von Durchleuchtungen vorab genau in ihrer relativen Lage vermessen werden, aber eine solche Vorabvermessung kann auch unterbleiben. Zu jedem bereits vorliegenden Durchleuchtungsbild existiert beispielsweise ein Satz von Parametern, die eine (angenommene) Sollstellung der Roboterarme von Strahlungs- quelle und -detektor repräsentieren. Aus einer Mehrzahl dieser Bilder, wie z.B. allen, kann eine sehr genaue Lage der Kalibrierkörper ermittelt werden, wenn diese nicht bereits vorab bestimmt worden ist. Dann kann für jedes Bild eine Abweichung einer tatsächlichen Roboterarmstellung zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Bildes zu der Sollstellung ermittelt werden, indem die Lage der Kalibierkörper zueinander ausgewertet wird. Beispielsweise wird die Abweichung der Positionen der Kalibrierkörper in dem jeweiligen Durchleuchtungsbild von den Positionen ausgewertet, die sich ergäben, wenn die Sollstellung vorläge. Diese ermittelte Abweichung kann dann zur Roboterarmsteuerung verwendet werden.
Die Lagekontrolle kann anhand der Projektionsbilder auch anhand von CAD-Daten des Objekts 26 vorgenommen werden, wie z.B. indem die Verarbeitungseinrichtung 24 simuliert, wie das jeweilige Projektions- bzw. Durchleuchtungsbild aussähe, wenn es tatsächlich in der angenommenen, wie z.B. von der Ansteuereinrichtung 22 angegebenen, Stellung von Quelle 18 und Empfänger 20 erhalten worden wäre, und indem sie dann die angenommene Stellung entsprechend ändert, wenn sie feststellt, dass die Abweichung eine gewisse Schwelle übersteigt. Die bestimmte Lage bzw. Stellung von Quelle 18 und Empfänger 20, wie sie im vorhergehenden erwähnt und im folgenden noch erwähnt wird, kann sich auf die absolute Lage derselben oder ihre relative Lage zueinander beziehen. Die simulierten Durchleuchtungsbilder können der Verarbeitungseinrichtung 24 natürlich auch von außen zugeführt werden.
Anstelle einer Überprüfung können die Lageauswertungen der Durchleuchtungsbilder auch unmittelbar als Grundlage für die Bestimmung der tatsächlichen Stellungen von Quelle 18 und Empfänger 20 bei den einzelnen Durchleuchtungsbildern herangezogen werden, welche dann bei der Rekonstruktion verwendet werden. In dem Fall der Verwendung von Kalibrierkörpern kann beispielsweise eins Sequenz von Durchleuch- tungsbildern durchgeführt werden, woraufhin für jedes Durchleuchtungsbild beispielsweise ein Satz von Parametern vorliegt, die eine (angenommene) Sollstellung der Roboterarme von Strahlungsquelle und -detektor repräsentieren. Aus einer Mehrzahl dieser Bilder, wie z.B. allen, wird dann beispielsweise eine Lage der Kalibrierkörper ermittelt, wenn diese nicht - wie oben erwähnt - bereits vorab bestimmt worden ist. Dann kann für jedes Bild jede angenommene Sollstellung in eine tatsächliche Roboterarmstellung korrigiert werden, indem die Lage der Kalibierkörper zuein- ander ausgewertet wird. Beispielsweise wird die Abweichung der Positionen der Kalibrierkörper in dem jeweiligen Durchleuchtungsbild von den Positionen ausgewertet, die sich ergäben, wenn die Sollstellung vorläge. In dem Fall der Verwendung von Vergleichsdurchleuchtungsbildern aus den Solllagen kann auf ähnliche Weise vorgegangen werde, indem für jedes Durchleuchtungsbild die angenommene bzw. vermutete Solllage anhand der Abweichung zwischen tatsächlicher Aufnahme und Vergleichsdurchleuchtungsbild ausgewertet wird.
Alternativ zur Befestigung der Kalibrierkörper auf dem Objekt, können die Kalibrierkörper an dem Empfänger 20 bzw. auf Empfängerseite und/oder an der Quelle 18 bzw. auf Quellenseite angebracht sein. Sie werden dazu fix mit der Quelle 18 bzw. dem Empfänger verbunden und zwar so, dass sie durch den Empfänger abgebildet werden. Beispielsweise können zwei Kreuze in Strahlungsrichtung gesehen hintereinander angebracht zur Kalibrierung eingesetzt werden. Durch den Versatz in der Abbildung der Kalibrierkörper, der durch die Strahlungsrichtung bestimmt wird, kann auf eine eventuelle Diskrepanz zwischen der tatsächlichen Position der Roboterarme und der hinterlegten Sollposition geschlossen werden. Diese Diskrepanz kann entweder durch Korrektur der Position der Roboterarme korrigiert oder im Rekonstruktionsalgorithmus entsprechend berücksichtigt bzw. korrigiert werden.
Während der Messung, also im Schritt 46, vergleicht die Lagekontrolleinrichtung 28 die ermittelte tatsächliche Position der Roboterarme 10 und 14 mit der gewünschten, also anzusteuernden, Position und Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 und veranlasst die Ansteuereinrichtung 22 bei einer Abweichung nachzuregeln, d. h. die gewünschte Position und Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 anzusteuern. Dies ist notwendig, da die Verarbeitungseinrichtung 24 im Schritt 48 zur Rekonstruktion und Darstellung des Objekts 26 neben den einzelnen erzeugten Durchleuch- tungsbildern auch die Blickwinkel, d. h. die dreidimensionalen Positionsangaben und dreidimensionalen Ausrichtungen der Strahlungsquelle 18 und des Strahlungsempfängers 20, benötigt. Sollte es z. B. im Schritt 46 nicht möglich sein, eine der gewünschten dreidimensionalen Positionierungen und dreidimensionalen Ausrichtungen der Roboterarme 10 und 14 anzusteuern, da dies z. B. die Schrittweite der einzelnen Schrittmotoren in den Roboterarmen 10 und 14 nicht zulässt, eine Korrektur der der Lagekontrolleinrichtung 28 bekannten tatsächlichen dreidimensionalen Positionierung und dreidi- mensionalen Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 auf die in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 30 abgelegten Werte also nicht möglich ist, so kann alternativ die Lagekontrolleinrichtung 28 die entsprechende gewünschte, aber nicht erreichbare, dreidimensionale Positionierung und dreidimensionale Ausrichtung der Roboterarme 10 und 14 in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 30 überschreiben, damit die Verarbeitungseinrichtung 24 im Schritt 48 der Rekonstruktion und Darstellung des Objekts 26 einen konsistenten Satz aus Durchleuchtungsbildern und Durchstrahl- richtungen (= Blickwinkel) erhält.
Zu den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen existieren verschiedene Alternativen. So ist es bei- spielsweise möglich, dass anstelle der Ansteuereinrichtung 22 die Verarbeitungseinrichtung 24 selbst die Lagesteuerung der Roboterarme 10 und 14 vornimmt, und dass die Ansteuereinrichtung beispielsweise lediglich die Protokollierungs- aufgäbe übernimmt, um die tatsächlich eingenommenen Lagepositionen der Roboterarme bzw. von Strahlungsquelle 18 und Strahlungsempfänger 20 für die Rekonstruktion durch die Verarbeitungseinrichtung 24 zu erfassen und protokollieren. Auf ähnliche Weise ist es nicht unbedingt erforderlich, dass der Bewegungsablauf der Roboterarme 10 und 14 vorab einprogrammiert wird. Vielmehr kann es auch vorgesehen sein, dass beispielsweise die Verarbeitungseinrichtung 24 die einzunehmende Stellung von Quelle 18 und Empfänger 20 denselben online während der Messung vorgibt.
Der Bewegungsablauf, der den Roboterarmen 10 und 14 vorgegeben wird, kann neben obigen Nebenbedingungen, wie z.B. der Aufeinanderausrichtung von Quelle 18 und Empfänger 20, beispielsweise noch an folgende Nebenbedingungen geknüpft sein. Beispielsweise weist die Ansteuereinrichtung 22 zwei Betriebsmodi auf, wobei bei dem ersten der zwei Betriebsmodi die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 so bewegt werden, dass sich dieselben um eine gemeinsame Achse mit einem jeweils festen Abstand bewegen (axiales Verfahren) , und bei dem zweiten der Betriebsmodi die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 so bewegt werden, dass sich dieselben in jeweiligen Ebenen, die parallel zueinander sind, parallel zueinander bewegen (planares Verfahren) . Im erstgenannten Fall beschreiben Quelle 18 und Empfänger 20 beispielsweise eine oder mehrere vollständige Kreisbahnen bzw. Drehungen oder eine oder mehrere Kreisbögen bzw. Teildrehungen um das Objekt 26. In dem Fall mehrerer Voll- oder Teilkreisbahnen können diese um verschiedene und insbesondere nicht-parallele Drehachsen definiert sein, beispielsweise je nach dem, welche Kombination von Durchleuchtungsebenen und Drehbewegungen innerhalb dieser Ebenen zu einem ausrechenden Rekonstruktionsergebnis bei kürzestem Messablauf ergeben. Diese Kreisbögen können wiederum natürlich anhand eines CAD-Modells des Objekts 26 ermittelt werden.
Im vorhergehenden wurde die Möglichkeit erwähnt, dass eine tatsächliche Lage der Strahlungsquelle (18) und des Strah- lungsempfängers (20) basierend auf den Durchstrahlungsbildern einerseits und einem Vergleich derselben mit Ver- gleichsdurchstrahlungsbildern bei einer angenommenen Stellung des Strahlungsempfängers (20) und der Strahlungsquelle (18) oder Positionen von an dem Objekt, der Strahlungsquel- Ie (18) oder dem Strahlungsempfänger angebrachten Kalibrierkörpern in den Durchstrahlungsbildern andererseits bestimmt oder basierend darauf auf eine Übereinstimmung mit der angenommenen Stellung überprüft wird. Dazu seien noch verschiedenen Alternativen bzw. Details erwähnt. Die Vergleichsdurchleuchtungsbilder können beispielsweise aus einer geometrischen 3-D Beschreibung des Prüfobjektes gewonnen werden und einer Berechnung des Schattenwurfes des über diese 3-D Beschreibung definierten Objektes, also dessen Kontur auf dem Bildempfänger, die sich mittels Methoden der analytischen Geometrie ergibt, entsprechen. Allerdings können die Vergleichsdurchleuchtungsbilder auch unter Berücksichtigung der Röntgenphysik gewonnen werden, indem eine physikalisch-deterministische Berechnung der idealen Schwächungsverteilung hinter dem Objekt basierend auf Durchstrahlungslängen, die aus den a-priori Informationen abgeleitet werden können, durchgeführt wird. Eine sicherlich aufwendigere aber ebenfalls mögliche Alternative zur Bestimmung der Vergleichsdurchleuchtungsbilder, welche physikalisch realistische Vorhersagen für die Röntgenpro- jektionen liefert, wäre die Verwendung von Monte Carlo- Simulationen, welche die vollständige Palette der physikalischen Wechselwirkungen in einem Objekt auf Basis einer detaillierten Beschreibung von Materialien und Strukturen nachbildet, inklusive beispielsweise Rauschen, Streuung und/oder Ineffizienzen bzw. Inhomogenitäten des Strahlungsempfängers. Die "Berechnung der Durchstrahlungsbilder" kann zusätzlich oder alternativ die Kalibrierkörper berücksichtigen, die bei der realen Messung am Objekt angebracht werden. Diese Kalibrierkörper sind z.B. stark absorbierende, kleine Kugeln oder Drähte und können natürlich beliebig kompliziert gestaltet und/oder angeordnet werden, damit sie - und folglich deren räumliche Position - in den Projektionsbildern eineindeutig identifiziert werden können.
Hinsichtlich der a-priori Informationen, aus denen die Vergleichsdurchleuchtungsbilder berechnet werden, stehen natürlich auch verschiedene Informationsquellen zur Verfügung. Beispielsweise könnten das die CAD-Daten des Objektes sein, aber auch Daten, die aus vorangegangenen Messungen wie optischer 3-D Oberflächenerfassung stammen. Schließlich ist es möglich, als Vergleichsdurchleuchtungsbilder auch solche zu verwenden, die zuvor in den Solllagestellungen an einem dem Messobjekt entsprechenden stellvertretenden Referenzmessobjekt durchgeführt worden sind.
Obwohl im obigen Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wurde, dass die Vorrichtung dazu verwendet wird, große Objekte, wie z. B. Flugzeugturbinen, Kraftwerksturbinen oder Brückenpfeiler, zu durchleuchten, und deshalb die Vorrichtung an den Standort des zu durchleuchtenden Objekts 26 transportiert wird, ist es auch möglich, die Vorrichtung fest zu installieren, und mit dieser Objekte 26 zu durchleuchten, die man zum Standort der Vorrichtung bringen kann. In diesem Fall ist eine Definition des gemeinsamen Koordinatensystems für die Roboterarme 10 und 14 und die Kalibrierung der Vorrichtung im Schritt 44 nur einmal, nämlich während der einmaligen Installation der Vorrichtung nötig. So ist es beispielsweise vorstellbar die Vorrichtung bei der Fertigung von Maschinenteilen, wie z.B. Motorblö- cken, einzusetzen um hier eine Kontrolle der Maschinenteile auf Risse, Schwachstellen, Materialfehler und dergleichen durchzuführen. Obwohl im obigen Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wurde, dass die Programmierung der Durchstrahlungssequenz zeitlich vor einem eventuellen Transport der Vorrichtung und deren Aufbau an dem Standort des zu durchstrahlenden Objektes 26 erfolgt, ist es auch möglich, dass die Programmierung der Durchstrahlungssequenz zusammen mit der Kalibrierung der Vorrichtung erst nach einem eventuellen Transport der Vorrichtung und deren Aufbau am Standort des Objektes 26 stattfindet.
Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Darstellung eines Objekts mittels Durchstrahlung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette, einer CD oder einer DVD, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das Verfahren zur Darstellung eines Objekts mittels Durchleuchtung ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Softwareprogrammprodukt bzw. einem Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Softwareprogrammprodukt auf einem Rechner oder auf einem Prozessor abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm bzw. Softwareprogramm bzw. Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Programm auf einem Prozessor abläuft. Der Prozessor kann hierbei von einem Computer, einer Chipkarte (Smartcard) oder einem anderen integrierten Schaltkreis gebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Darstellung eines Objekts mittels
Durchstrahlung mit folgenden Merkmalen:
einer Strahlungsquelle (18);
einem Strahlungsempfänger (20) ;
einem ersten Roboterarm (10) zur dreidimensionalen Positionierung und zur dreidimensionalen Ausrichtung der Strahlungsquelle (18);
einem zweiten Roboterarm (14) zur dreidimensionalen Positionierung und zur dreidimensionalen Ausrichtung des Strahlungsempfängers (14);
einer Ansteuereinrichtung (22) zum Ansteuern des ersten und zweiten Roboterarms (10, 14), derart, dass Durchstrahlungsbilder des Objekts (26) aus verschiedenen Perspektiven erhalten werden können; und
eine Verarbeitungseinrichtung (24) zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Datensatzes aus den Durch- Strahlungsbildern des Objekts (26) .
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Ansteuereinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass die dreidimensionale Positionierung und die dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) so erfolgt, dass beide über eine Folge von Durchstrahlungsvorgängen hinweg zueinander ausgerichtet sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Ansteuereinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass diese eine Lagekontrolleinrichtung (28) zur Bestimmung einer tatsächlichen Lage der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) aufweist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die Lagekon- trolleinrichtung (28) zur Bestimmung der tatsächlichen
Lage der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) ausgebildet ist, um externe Informationen über die Lage der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) zu empfangen.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der bei der die Ansteuereinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass diese eine Lagekontrolleinrichtung (28) aufweist, die ausgebildet ist, um eine tat- sächliche Lage der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) basierend auf den Durchstrahlungsbildern einerseits und einem Vergleich derselben mit Vergleichsdurchstrahlungsbildern bei einer angenommenen Stellung des Strahlungsempfängers (20) und der Strahlungsquelle (18) oder Positionen von an dem Objekt, der Strahlungsquelle (18) oder dem Strahlungsempfänger angebrachten Kalibrierkörpern in den Durchstrahlungsbildern andererseits zu bestimmen oder auf eine Übereinstimmung mit der angenommenen Stellung zu überprüfen.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungseinrichtung (24) ausgelegt ist, um zur Rekonstruktion des dreidimensionalen Da- tensatzes aus den Durchstrahlungsbildern des Objekts (26) die tatsächliche Lage der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) zu verwenden.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Roboterarm (10, 14) jeweils eine Standvorrichtung (12, 16) aufweisen, um in einem beliebigen Abstand zueinander aufgestellt zu werden.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ansteuereinrichtung (22) programmierbar ist, um den ersten und zweiten Roboterarm (10, 14) so anzusteuern, dass die Strahlungsquelle (18) und der Strahlungsempfänger (20) einen Bewegungsablauf einnehmen.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Verarbeitungseinrichtung (24) eine Einrichtung zum nichtflüch- tigen Speichern (30) des Bewegungsablaufs enthält.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Roboterarme (10, 14) und die Ansteuereinrichtung (22) ausgebildet sind, um eine gewünschte dreidimensionale Positionierung und dreidimensionale Ausrichtung der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) mit der tatsächlichen dreidimensionalen Ausrichtung der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) zu vergleichen, und bei ei- ner Abweichung eine Korrektur der Position der Positionierung und der Ausrichtung der Strahlungsquelle (18) und des Strahlungsempfängers (20) vorzunehmen.
11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verarbeitungseinrichtung (24) ausgebildet ist, um zur Rekonstruktion des dreidimensionalen Datensatzes aus den vom Strahlungsempfänger (20) erzeugten Durchstrahlungsbildern zusätzlich von einer externen Vorrichtung (32) zur Verfügung gestellte Daten, welche Informationen über den dreidimensionalen Aufbau des Objekts (26) aufweisen, zu verwenden.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansteuereinrichtung (22) zwei Betriebsmodi aufweist, wobei bei dem ersten der zwei Betriebsmodi die Strahlungsquelle (18) und der Strahlungsempfänger (20) so bewegt werden, dass sich dieselben um eine gemeinsame Achse mit einem jeweils festen Abstand bewe- gen, und bei dem zweiten der Betriebsmodi die Strahlungsquelle 18 und der Strahlungsempfänger 20 so bewegt werden, dass sich dieselben in jeweiligen Ebenen, die parallel zueinander sind, parallel zueinander be- wegen.
13. Verfahren zur Darstellung eines Objekts mittels Durchstrahlung unter Verwendung
einer Strahlungsquelle (18);
einem Strahlungsempfänger (20) ;
einem ersten Roboterarm (10), an dem die Strahlungs- empfänger (18) angebracht ist;
einem zweiten Roboterarm (14), an dem der Strahlungsempfänger (20) angebracht ist;
mit folgenden Schritten:
Ansteuern des ersten und zweiten Roboterarms (10, 14), derart, dass Durchstrahlungsbilder des Objekts (26) aus verschiedenen Perspektiven erhal- ten werden können; und
Rekonstruktion eines dreidimensionalen Datensatzes aus den Durchstrahlungsbildern des Objekts (26).
14. Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 13, wenn das Com- puterprogramm auf einem Rechner läuft.
PCT/EP2008/009892 2007-11-22 2008-11-21 Röntgenvorrichtung mit roboterarmen zur positionierung von strahlungsquelle und strahlungsdetektor WO2009065601A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007056276A DE102007056276A1 (de) 2007-11-22 2007-11-22 Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung eines Objektes mittels Durchstrahlung
DE102007056276.6 2007-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009065601A1 true WO2009065601A1 (de) 2009-05-28

Family

ID=40350202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/009892 WO2009065601A1 (de) 2007-11-22 2008-11-21 Röntgenvorrichtung mit roboterarmen zur positionierung von strahlungsquelle und strahlungsdetektor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007056276A1 (de)
WO (1) WO2009065601A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2549331A (en) * 2016-04-15 2017-10-18 Univ Antwerpen Mobile imaging of an object using penetrating radiation

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011050051B4 (de) * 2011-05-02 2021-10-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Transmissionsprüfvorrichtung und Transmissionsprüfverfahren zum Prüfen von Werkstücken
DE102014219835A1 (de) * 2014-09-30 2016-03-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer tiefenaufgelösten dreidimensionalen Darstellung eines Objekts
DE102015207102A1 (de) * 2015-04-20 2016-10-20 Siemens Aktiengesellschaft Röntgen-Computertomographie-Verfahren
DE102016214062A1 (de) 2016-07-29 2018-02-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Röntgensystems
EP3379235A1 (de) * 2017-03-20 2018-09-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von mindestens zwei durchstrahlungspositionen
DE102019120620A1 (de) * 2019-07-31 2021-02-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Aufnahme und Rekonstruktion zumindest eines Bilddatensatzes mittels robotergestützter Computertomographie

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0220501A1 (de) * 1985-10-09 1987-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendiagnostikanlage mit durch eine Steuervorrichtung verstellbaren Anlagenkomponenten
US6049586A (en) * 1996-04-04 2000-04-11 Hitachi, Ltd. Non-destructive inspection apparatus and inspection system using it
DE19855213A1 (de) * 1998-11-30 2000-06-29 Siemens Ag Röntgenaufnahmeeinrichtung
WO2006042211A2 (en) * 2004-10-07 2006-04-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Radiographic medical imaging system using robot mounted source and sensor for dynamic image capture and tomography

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6200024B1 (en) * 1998-11-27 2001-03-13 Picker International, Inc. Virtual C-arm robotic positioning system for use in radiographic imaging equipment
US7266174B2 (en) * 2005-03-07 2007-09-04 General Electric Company Radiographic inspection of airframes and other large objects
DE102005032288B4 (de) * 2005-07-11 2008-10-16 Siemens Ag Röntgenaufnahmeeinrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0220501A1 (de) * 1985-10-09 1987-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendiagnostikanlage mit durch eine Steuervorrichtung verstellbaren Anlagenkomponenten
US6049586A (en) * 1996-04-04 2000-04-11 Hitachi, Ltd. Non-destructive inspection apparatus and inspection system using it
DE19855213A1 (de) * 1998-11-30 2000-06-29 Siemens Ag Röntgenaufnahmeeinrichtung
WO2006042211A2 (en) * 2004-10-07 2006-04-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Radiographic medical imaging system using robot mounted source and sensor for dynamic image capture and tomography

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2549331A (en) * 2016-04-15 2017-10-18 Univ Antwerpen Mobile imaging of an object using penetrating radiation
US10859511B2 (en) 2016-04-15 2020-12-08 Universiteit Antwerpen Mobile imaging of an object using penetrating radiation

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007056276A1 (de) 2009-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1380263B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Ist-Position einer Struktur eines Untersuchungsobjektes
WO2009065601A1 (de) Röntgenvorrichtung mit roboterarmen zur positionierung von strahlungsquelle und strahlungsdetektor
DE102010020781B4 (de) Bestimmung und Überprüfung der Koordinatentransformation zwischen einem Röntgensystem und einem Operationsnavigationssystem
EP2268204B1 (de) Vorrichtung und computer implementiertes verfahren zur rotationsfreien computertomographie
WO2015128108A1 (de) Einstellen einer röntgenstrahlungseinheit
DE19819928A1 (de) Verfahren für ein Schichtbilder erzeugendes Abbildungssystem
EP1894538A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Lage von Beckenebenen
DE102009014154A1 (de) Verfahren zur Kalibrierung der Position von einem Laserfächerstrahl zur Projektionsgeometrie eines Röntgengerätes und Röntgengerät
DE102017004705A1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines in der Zentralschicht vollständigen 3D-Datensatzes zur Volumenrekonstruktion und Röntgensystem mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät zur Durchführung des Verfahrens
EP3491367B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren eines röntgensystems
EP2111814B1 (de) Verfahren zum Registrieren eines mit fächerförmigen Abbildungsstrahlen generierten 2D-Bilddatensatzes im Bereich der Medizin und dazugehöriges Computerprogrammprodukt sowie Verfahren und System zur automatischen Registrierung eines Körpers basierend auf 2D-Bilddaten zum Einsatz in medizinischen Navigationssystemen
DE102012202360B4 (de) Verfahren zur Bildakquisition eines zweidimensionalen projektiven Röntgenbildes mit einem C-Bogensystem und C-Bogensystem
EP3494391B1 (de) Verfahren zur bedienung eines röntgen-systems
EP2926734B1 (de) Verfahren zur Einrichtung einer Patientenbestrahlungseinrichtung
DE102014008671A1 (de) Verfahren zur optimalen Anordnung eines Objekts in einer Vorrichtung und Vorrichtung zur Darstellung einer inneren räumlichen Struktur des Objekts
EP3992620A1 (de) Computerimplementiertes verfahren zur ermittlung mindestens eines für eine auswertung von messdaten benötigten geometrischen parameters
DE102014116054B4 (de) Inspektionssystem und Verfahren zu dessen Steuerung
EP3201612B1 (de) Computertomographie vorrichtung und deren verwendung
DE102004040629B4 (de) Einstellen einer Relativposition einer Bestrahlungseinrichtung und eines Patienten
EP3602021A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von mindestens zwei durchstrahlungspositionen
DE102019207419B3 (de) Verfahren zur Generierung von Bilddaten, Computertomographie-System und Computerprogrammprodukt
DE102012207910B4 (de) Erweiterung der Trajektorie zur 3D Rekonstruktion
WO2022268760A1 (de) Computertomographieanordnung und verfahren zum betreiben einer computertomographieanordnung
DE102015207102A1 (de) Röntgen-Computertomographie-Verfahren
DE102020204775A1 (de) Verfahren zum Bereitstellen von zweidimensionalen Projektionsbildern eines mittels Röntgenstrahlung durchstrahlten Objekts und Computertomograph

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08851823

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08851823

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1