DE3587295T2

DE3587295T2 - Tomographisches testgeraet.

Info

Publication number: DE3587295T2
Application number: DE8585300948T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Masanobu
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-16
Filing date: 1985-02-13
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2005-02-14
Also published as: EP0154429B1; EP0154429A2; DE3587295D1; US4672650A; EP0154429A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine tomographische (oder schnittweise Durchstrahlungs)-Ausrüstung, die so angepaßt ist, daß sie zur Kontrolle und/oder Analyse von Fehlern in einem gegebenen Objekt eingesetzt wird und insbesondere ein mit Röntgen- oder γ-Strahlen arbeitendes tomographisches Testgerät zur zerstörungsfreien Prüfung von Größe, Abmessungen und/oder inneren Fehlern in Industrieprodukten.
Zur sicheren und präzisen Kontrolle von inneren Fehlern, Geweben, Strukturen etc. von Werkstoffen kann tomographische Ausrüstung mit der Bezeichnung "computergestützter Tomographie-Scanner (CT-Scanner)" eingesetzt werden. Ein derartiger CT-Scanner verfügt über eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor. Die Strahlungsquelle erzeugt ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel, das eine zweidimensionale Sektorebene überstreicht. Der Strahlungsdetektor befindet sich gegenüber der Strahlungsquelle, wobei dazwischen eine Scheibe des zu prüfenden Objekts angeordnet ist. Der Detektor wird aus einer Vielzahl von Strahlungssensoren gebildet, die um die radialen Richtungen der überstrichenen Röntgenstrahlen-Sektorebene angeordnet sind. Wird der Strahlungsdetektor 360º in Schritten von jeweils 1º um das Objekt gedreht, so erhält man eine große Menge von Daten, die die Röntengestrahlenabsorption der Objektscheibe für die jeweiligen Winkel der Gesamtdrehung repräsentieren.
Ein den erhaltenen Röntgenstrahlen-Adsorptionsdaten entsprechendes tomographisches Bild wird mittels der Verarbeitung in einem Computer wiederaufgebaut. Das rekonstruierte tomographische Bild der entsprechenden Abschnitte der kontrollierten Objektscheibe kann eintausend Gradationen aufweisen, wodurch eine präzise Kontrolle oder Analyse des Objektwerkstoffs durchgeführt werden kann.
Während der letzten Jahre wurde vorgeschlagen, einen CT- Scanner für die zerstörungsfreie Prüfung von Größe, Abmessungen und/oder inneren Fehlern industrieller Produkte einzusetzen. Ein solcher CT-Scanner kann eine in der Fig. 1 dargestellte Konfiguration haben. (Eine ähnliche Konfiguration wird in der am 6. Oktober 1981 veröffentlichten US-PS 4,293,912 beschrieben).
Gemäß der in der Fig. 1 dargestellten Konfiguration hat ein Zentralgerät 1 des Scanners eine Röntgenstrahlenquelle 2. Die Quelle 2 strahlt ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel FB für jede Projektion innerhalb eines gegebenen Streubereichs ab. Ein Strahlungsdetektor 3 ist gegenüber der Röntgenstrahlenquelle 2 angeordnet. Der Detektor 3 enthält eine große Anzahl winziger Strahlungssensoren, die um die radialen Richtungen der von den Röntgenstrahlen überstrichenen Sektorebene angeordnet sind. Jeder der Strahlungssensoren tastet unter einer bestimmten räumlichen Auflösung die Intensität der Röntgenstrahlen von der Quelle 2 ab. Der zwischen der Quelle 2 und jedem der Strahlungssensoren definierte Strahlungspfad wird als ein Röntgenstrahlpfad bezeichnet. Jeder der Strahlungssensoren liefert ein individuelles Signal, das die Intensität eines Röntgenstrahls im entsprechenden Röntgenstrahlpfad angibt.
Das Zentralgerät 1 des Scanners ist mit einem Rotations- Stellmotor (nicht dargestellt) ausgerüstet. Die Röntgenstrahlenquelle 2 mit einer Röntgenröhre ist auf dem Stellmotor montiert, so daß der Rotationsmittelpunkt des Stellmotors mit dem Mittelpunkt eines Tomographiebereichs zusammenfällt. Der Stellmotor dient zur Ausführung einer Einweg- Rotationsabtastung des Röntgenstrahls. Der Abtast-Drehwinkel wird in Folge um vorgeschriebene Winkelgrade geändert. Ein zu prüfendes Objektmaterial 4 wird innerhalb des Tomographiebereichs plaziert. Eine Steuerung der Röntgenstrahlung sowie eine Strom- und Spannungssteuerung für die Röntgenröhre etc. werden durch einen Röntgen-Controller 5 wahrgenommen. Eine Rotationssteuerung für den Rotations-Stellmotor wird durch einen Scanner-Controller 6 ausgeführt. Die Funktion der Controller 5 und 6 erfolgt unter der Regelung einem System-Controllers 7. Der System-Controller 7 ist außerdem für den Gesamtbetrieb des CT-Scanners verantwortlich. Verschiedene für den System-Controller 7 erforderliche Anweisungen und/oder Daten werden von einem Kontrollpult 8 erhalten. Ein Bediener des Scanners kann durch Bedienungsmaßnahmen am Kontrollpult 8 spezifische Daten oder Anweisungen an den Controller 7 eingeben.
Entsprechende Ausgangssignale E3 (analog) von den Strahlungssensoren des Detektors 3 werden an ein Datenerfassungsgerät 9 geliefert. Das Erfassungsgerät 9 enthält einen A/D- Wandler. Entsprechend einem Steuerbefehl 17 vom System- Controller 7 wandelt der A/D-Wandler die Analogausgänge E3 in digitale Röntgenabsorptionsdaten D9 für jede Projektion. Die Absorptionsdaten D9 werden an einen Vorprozessor 10 übergeben. Unter der Steuerung des System-Controllers 7 werden die Daten D9 auf verschiedene Weise durch einen Log- Wandler, einen Verstärkungs-Korrektor, einen Versatzkorrektor und dergl. im Vorprozessor 10 verarbeitet.
Die verarbeiteten Daten D10 aus dem Vorprozessor 10 werden bei Erhalt des Befehls 17 vom System-Controller 7 durch einen Konvolver bzw. ein Faltungsglied 11 gefaltet. Die gefalteten Daten D11 aus dem Konvolver 11 werden an einen Rück-Projektor 12 geliefert. Im Rück-Projektor 12 werden die Daten D11 entlang der Projektionsrichtung rückprojiziert, wodurch die Rekonstruktion eines tomographischen Bildes der rückprojizierten Daten erfolgt. Die Daten D12 des anhand der Rückprojektion rekonstruierten Bildes werden in einem Bildspeicher (RAM) 13 abgelegt. Die aus dem Speicher 13 ausgelesenen Daten D13 werden an einen Bildwandler 14 geliefert. Im Wandler 14 werden die Daten eines gewünschten Bereichs von CT-Werten innerhalb der Daten D13 (oder die gemäß dem Ausmaß der Röntgenabsorption definierten Daten) zu Bildern gewandelt, so daß die den gewünschten CT-Bereich repräsentierenden Daten D14 in verschiedenen Weißstufen auf einem monochromen Bildschirm oder einem CRT-Display 15 angezeigt werden.
Die Funktionsweise des in der Fig. 1 dargestellten CT- Scanners ist wie folgt. Um ein tomographisches Bild des Objekts 4 zu erhalten, nimmt zunächst ein Bediener des Scanners Bedienmaßnahmen über die Tastatur des Kontrollpults 8 vor, so daß der CT-Scanner gestartet wird. Darauf weist der System-Controller 7 den Scanner-Controller 6 an, die stufenweise Rotation des Rotations-Stellmotors mit einem gegebenen Winkel durchzuführen. Außerdem weist der System- Controller 7 den Röntgenstrahl-Controller 5 an, die Röntgenröhre in jedem der Rotationsschritte intermittierend mit einer bestimmten Spannung und einem bestimmten Strom zu beaufschlagen. Die Dauer der intermittierenden Spannungs- und Strombeaufschlagung der Röntgenröhre für jeden Rotationsschritt ist voreingestellt. Durch die intermittierende Beaufschlagung der Röntgenröhre mit Spannung und Strom erzeugt die Röntgenstrahlquelle 2 aufeinanderfolgend gepulste, fächerförmige Röntgenstrahlungsbündel FB.
Das Objekt 4 ist im Rotationsmittelpunkt (tomographischer Bereich) des Rotations-Stellmotors angeordnet; die Röntgenstrahlenquelle 2 ist dem jenseits des Rotationsmittelpunktes befindlichen Detektor 3 gegenüberliegend angeordnet. Entsprechend der Drehung durch den Rotations-Stellmotor wird eine spezifische Scheibe des Objekts 4 einer Bestrahlung durch das fächerförmige Röntgenstrahlbündel FB aus verschiedenen Richtungen ausgesetzt. Danach werden die Durchlässigkeiten für Röntgenstrahlen der betreffenden Röntgenstrahlpfade jedes fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels FB von den Strahlungssensoren des Detektors 3 erfaßt und die Daten hinsichtlich der erfaßten Durchlässigkeiten in die Ausgangssignale E3 gewandelt.
Die Daten bezüglich der gewandelten Ausgangssignale E3 werden vom Datenerfassungsgerät 9 erfaßt. Für jede der tomographischen Projektionen liefert das Datenerfassungsgerät 9 die erfaßten Daten D9 an den Vorprozessor 10, so daß die erfaßten Daten log-gewandelt, verstärkungskorrigiert, versatzkorrigert etc. werden. Die vom Vorprozessor 10 kommenden vorverarbeiteten Daten D10, die die Röntgenstrahlenabsorption der entsprechenden Röntgenstrahlenpfade für jede Projektion angeben, werden im Konvolver 11 gefaltet. Die vom Konvolver 11 gefalteten Daten D11 werden an den Rück-Projektor 12 geliefert, in dem eine Rück-Projektionsoperation stattfindet. Danach werden CT-Werte der entsprechenden Stellen oder Pixel (Bildpunkte) eines Bildes erhalten, und es wird ein tomographisches Bild entsprechend den erhaltenen CT-Werten rekonstruiert.
Das rekonstruierte tomographische Bild wird im Speicher 13 abgelegt. Gemäß den spezifischen Anweisungen über das Kontrollpult 8 wird die Gradation der CT-Werte hinsichtlich eines gewünschten Bereichs des gespeicherten tomographischen Bildes durch den Bildwandler 14 bestimmt und das tomographische Bild mit der festgelegten Gradation auf dem CRT-Display 15 ausgegeben. Damit wird das rekonstruierte tomographische Bild auf dem monochromen Bildschirm mit gegebenen verschiedenen Weißabstufungen angezeigt.
Allgemein kann gesagt werden, daß bei einem CT-Scanner gemäß der Fig. 1 etwa 300 bis 600 Satz Projektionsdaten gebraucht werden, um eine präzise Kontrolle oder Analyse industrieller Produkte zu gewährleisten. Das bedeutet, daß die tomographische Messung 300 bis 600 mal für jede einzelne Rotation des Rotations-Stellmotors im Scanner-Zentralgerät 1 ausgeführt wird. Dies bedingt eine lange Abtastzeit (5 bis 10 Sekunden oder mehr) für jede Kontrolle.
Selbst dann, wenn der CT-Scanner gemäß Fig. 1 für eine relativ einfache Kontrolle industrieller Produkte (z. B. nur zur Kontrolle, ob das geprüfte Produkt zulässig ist oder nicht) verwendet wird, sind mindestens einhundert Sätze von Projektionsdaten erforderlich. Wird also ein solcher CT-Scanner zur Kontrolle der inneren Fehler von als Massenprodukte herzustellenden Produkten eingesetzt, so läßt sich ein störungsfreier, rascher Durchfluß der in Großserie gefertigten Produkte in der Fabrik nicht erreichen, da der Zeitaufwand für die Kontrolle zu hoch ist. Dies ist eines der zu lösenden Probleme.
Das in der US-PS Nr. 4 415 980 beschriebene System ist für solche Systeme typisch, die eine große Anzahl von Projektionssätzen erforderlich machen. Bei diesem System werden die Referenzdaten von den Kontrolldaten subtrahiert, um nicht übereinstimmende Bilder, d. h. Fehler im Prüfling, festzustellen.
Außerdem wird bei einem medizinischen Röntgen-CT-Scanner häufig ein Referenzmaterial für eine Vergleichsmessung benutzt. Bei einer solchen Vergleichsmessung werden in einem vorhergehenden Schritt Projektionsdaten für ein Wasserphantom (Referenzprobe) aus verschiedenen Projektionsrichtungen erfaßt. Ein Fehler aufgrund der Charakteristik des CT- Scanners wird aus den Projektionsdaten des Wasserphantoms erkannt, und Werte zur Fehlerkompensation werden errechnet. Danach wird in einem Meßschritt jedes der zu kontrollierenden Materialien anstelle des Wasserphantoms im Tomographiebereich angeordnet, und die erhaltenden Projektionsdaten jedes zu kontrollierenden Materials werden gemäß den errechneten Fehlerkompensationswerten komensiert. Danach werden die kompensierten Projektionsdaten gefaltet und rückprojiziert, um ein rekonstruiertes tomographisches Bild des zu kontrollierenden Materials (Prüflings) zu erhalten.
Obwohl das obige rekonstruierte tomographische Bild tatsächlich die Schnittansicht des Prüflings wiedergibt, ist aus diesem tomographische Bild nicht unmittelbar ersichtlich, welcher Bereich des Prüflings vom entsprechenden Bereich des Referenzmusters abweicht, oder es ist aus diesem tomographischen Bild nicht unmittelbar ersichtlich, ob der Prüfling zulässig ist oder nicht. Dies ist ein weiteres zu lösendes Problem.
Demzufolge ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein tomographisches Testgerät bereitzustellen, das hinsichtlich der Testgeschwindigkeit verbessert ist.
Eine Nebenaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein tomographisches Testgerät bereitzustellen, bei dem anhand eines tomographischen Bildes des Prüflings ermittelt werden kann, wie ein getesteter bzw. kontrollierter Prüfling von einem Referenzmuster abweicht.
Zur Lösung der Hauptaufgabe arbeitet ein in den Ansprüchen definiertes, erfindungsgemäßes tomographisches Testgerät mit zwei Datenerfassungsmodi. Einer dieser Modi ist ein Referenzdatenerfassungsmodus, bei dem eine große Anzahl vorgeschriebener Bilddaten (z. B. X1, X2, X4, X5, X7, X8 und X10) eines Referenzmusters erfaßt wird. Das Referenzmuster hat keine Fehler. Der andere dieser Modi ist ein Meßmodus, bei dem eine vorgegebene kleine Anzahl von Bilddaten (z. B. Y3, Y6 und Y9) eines Prüflings erfaßt wird. Der Prüfling kann fehlerhafte Bereiche aufweisen. Das tomographische Bild des Prüflings ergibt sich aus der Kombination (X1, X2, Y3, X4, X5, Y6, X7, X8, Y9 und X10) der Bilddaten des Prüflings (Y3, Y6 und Y9) und der Bilddaten des Referenzmusters (X1, X2, X4, X4, X7, X8 und X10), aus denen spezifische Daten (X3, X6 und X9) entsprechend den Bilddaten des Prüflings (Y3, Y6 und Y9) gelöscht sind.
Gemäß dem obigen tomographischen Testgerät ist die Anzahl der tatsächlich zu messenden Daten (Y3, Y6 und Y9) erheblich geringer als die Anzahl aller Daten (Y1 bis Y10) des Prüflings. Daraus folgt, daß die Prüfgeschwindigkeit des Geräts wirksam verbessert werden kann.
Zur Verwirklichung der Nebenaufgabe erkennt das erfindungsgemäße tomographische Testgerät Referenzprojektionsdaten eines Referenzmusters und Kontrollprojektionsdaten eines Prüflings. Die Differenz zwischen den Referenzprojektionsdaten und den Kontrollprojektionsdaten wird zum Erhalt eines tomographischen Bildes des Prüflings rekonstruiert.
Gemäß dem obigen Testgerät kann die Art der Abweichung des Prüflings vom Referenzmuster aus dem tomographischen Bild erkannt werden, wenn das tomographische Differenzbild durch Farbe oder ein anderes geeignetes Mittel gekennzeichnet ist.
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden detaillierten Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine typische Konfiguration eines herkömmlichen tomographischen Röntgen-Testgeräts;
Fig. 2A eine Konfiguration eines tomographischen Röntgen- Testgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2B eine Modifikation der Ausführungsform gemäß Fig. 2A;
Fig. 3 ein vereinfachtes Beispiel eines tomographischen Bildes mit Artefakten bzw. Strukturen, deren Schnittpunkt die Stelle eines fehlerhaften Bereichs (d) im Prüfling kennzeichnet;
Fig. 4 bis 6 Flußdiagramme mit dem Steuerungsablauf eines System-Controllers gemäß Fig. 2;
Fig. 7 ein Flußdiagramm mit Einzelheiten von Schritt ST44 gemäß Fig. 2;
Fig. 8 ein Flußdiagramm mit Einzelheiten von Schritt ST46 gemäß Fig. 6;
Fig. 9 eine Konfiguration eines tomographischen Röntgen- Testgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 und 11 tomographische Bilder der Differenz zwischen einem Referenzmuster und einem kontrollierten Prüfling;
Fig. 12 Einzelheiten eines Farbwandlers 40X gemäß Fig. 9;
Fig. 13 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des Farbwandlers gemäß Fig. 12;
Fig. 14 eine Verteilung binärcodierter "1"-Daten um den Umfang eines Referenzmusters;
Fig. 15A bis 15J die Musterklassifizierungsrichtungen, entlang derer binärcodierte Daten um den Umfang der Daten "1" eines Prüflings von "0" nach "1" wechseln, so daß der Charakter des kontrollierten Prüflings betont wird;
Fig. 16 ein Flußdiagramm zur Erläuterung, wie die Betonung oder Hervorhebung der Differenz zwischen einem Referenzmuster und einem kontrollierten Prüfling erfolgt;
Fig. 17 eine Konfiguration eines tomographischen Röntgen- Testgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der Kombination der Ausführungsformen gemäß der Fig. 2A und 9 entspricht;
Fig. 18 eine weitere Modifikation der Ausführungsform gemäß Fig. 2A; und
Fig. 19 eine praktische Anwendung des Geräts gemäß den Fig. 2A, 2B, 9, 17 oder 18.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung detailliert anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden identische Elemente durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet, um überflüssige Erläuterungen zu vermeiden.
Die Fig. 2A ist ein Blockdiagramm eines tomographischen Röntgentestgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 2A können die Elemente 1 bis 15 dieselbe Konfiguration haben wie die entsprechenden Elemente der Fig. 1. Das Schlüsselmerkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß eine Einrichtung (22) zur Speicherung von Informationen eines Referenzmusters zwischen einem Datenerfassungsgerät 9 und einem Bildwandler 14 vorgesehen ist. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2A sind ein Schalterkreis 21 und ein als die obengenannte Speichereinrichtung dienender Referenzbildspeicher 22 nach dem Rückprojektor 12 angeordnet. Die Schaltfunktion des Kreises 21 sowie die Schreib/Leseoperation der Speicher 13 und 22 werden durch den System-Controller 7 gesteuert.
Das in der Fig. 2A dargestellte tomographische Testgerät arbeitet mit zwei Betriebsarten. Diese sind ein Modus zur Erfassung der Referenzdaten und ein Meßmodus. Welcher dieser Modi gewählt wird, hängt von den Bedienungsmaßnahmen einer Bedieners am Steuerpult 8 ab.
Es sei nunmehr angenommen, daß 600 Projektionen zu Erlangung der tomographischen Bilddaten für eine Umdrehung (360º) um das Objekt vorgesehen sind. In diesem Fall rotiert das aus einer Röntgenstrahlenquelle 2 und einem Strahlungsdetektor 3 gebildete Paar (Quellen/Detektor-Konfiguration) in 0,6º- Schritten um ein Objekt 4, wobei die rekonstruierten Bilddaten D12 des Objekts 4 für jede der 600 Projektionen durch den Rückprojektor 12 erhalten werden können.
Im Referenzdatenerfassungsmodus liefert der Schalterkreis 21 die den Daten D12 entsprechenden Daten D21Y gemäß einem Befehl I7 vom System-Controller 7. In diesem Fall werden sämtliche rekonstruierten Bilddaten eines fehlerfreien Referenzmusters für eine Umdrehung (d. h. die rekonstruierten Bilddaten der 1. bis 600. Projektion) im Referenzbildspeicher 22 abgelegt. Wahlweise wird ein vorgeschriebener größerer Teil der rekonstruierten Bilddaten (z. B. die rekonstruierten Bilddaten der 2. bis 200. Projektion, der 202. bis 400. Projektion und der 402. bis 600. Projektion) im Referenzbildspeicher 22 gespeichert. (In diesem Fall können die Rückprojektionsoperationen für die 1., 201. und 401. Projektion entfallen). Der vorgeschriebene größere Teile der rekonstruierten Bilddaten (2. bis 200. Projektion, der 202. bis 400. Projektion und der 402. bis 600. Projektion) kann optional ausgelesen werden. Die Adresse des Speichers 22 für den vorgeschriebenen größeren Teil der Bilddaten des Referenzmusters ist im Befehl I7 definiert.
Im Meßmodus liefert der Schalterkreis 21 gemäß dem Befehl I7 die den rekonstruierten Bilddaten D12 entsprechenden Daten D21X. In diesem Fall wird ein vorgeschriebener kleinerer Teil der rekonstruierten Bilddaten eines fehlerhaften Prüflings (z. B. die rekonstruierten Bilddaten der 1. Projektion, der 201. Projektion und der 401. Projektion) im Bildspeicher 13 abgelegt. Die Adresse des vorgeschriebenen kleineren Teils der Bilddaten des Prüflings ist im Befehl I7 definiert. Werden im Meßmodus drei Projektionen (1., 201. und 401.) verwendet, so beträgt die Winkelabweichung zwischen diesen drei Projektionen vorzugsweise 120º. Bei Verwendung von vier Projektionen (1., 151., 301., 451.) im Meßmodus, beträgt die Winkelabweichung zwischen diesen Projektionen vorzugsweise 90º.
Die tomographischen Bilddaten DT des Prüflings (1., 2.-200., 201., 202.-400., 401. und 402.-600. Projektion) erhält man durch Kombination des vorgeschriebenen größeren Teils (2.- 200., 202.-400. und 402.-600.) der Bilddaten des Referenzmusters aus dem Speicher 22 mit dem vorgeschriebenen kleineren Teil (1., 201. und 401.) der Bilddaten des Prüflings im Speicher 13. Die obige Kombinationsoperation wird durch einen Addierer 220 in der Weise durchgeführt, daß bestimmte Pixel der Referenzmusterdaten (D21Y) denjenigen der Prüflingsdaten (D21X) entsprechen. In der Kombinationsoperation für die rekonstruierten Bilddaten wird die Adresse für jeden der Speicher 13, 22 durch den Befehl I7 vom System-Controller 7 definiert, so daß bestimmte Daten (1., 201. und 401.) entsprechend den Bilddaten des Prüflings aus den Bilddaten des Referenzmusters (1.-600.) gelöscht werden. Die kombinierten tomographischen Bilddaten DT werden über den Bildwandler 14 an das CRT-Display 15 geliefert.
Wenn der Prüfling 4 im Meßmodus einen inneren Fehler enthält, wie in der Fig. 3 dargestellt, und wenn drei Projektionen zur Kontrolle des Prüflings 4 verwendet werden, erscheinen in dem auf dem CRT 15 ausgegebenen tomographischen Bild drei Artefakte bzw. Strukturen a1 bis a3. Wenn also ein Röntgenstrahlpfad einer Projektion (z. B. der 1. Projektion) den Fehlerbereich d passiert, differiert das Ausmaß der Röntgenstrahlenabsorption dieses Röntgenstrahlenpfades von demjenigen eines anderen Röntgenstrahlenpfades, der nicht durch den Fehlerbereich verläuft. Damit liefert der den Fehler passierende Röntgenstrahlenpfad aufgrund der Röntgenstrahlenabsorptionsdifferenz das Artfakt bzw. die Struktur a1. Analog liefert ein den Fehler d passierender Röntgenstrahlenpfad der zweiten Projektion das Artefakt bzw. die Struktur a2 und ein den Fehler d passierender Röntgenstrahlenpfad der 3. Projektion das Artefakt bzw. die Struktur a3.
Wie aus der Darstellung in der Fig. 3 ersichtlich, schneiden sich mehrere Artefakte bzw. Strukturen a1 bis a3 in der Fehlerposition . Wenn demnach eine Funktion der linearen Erstreckung des Artefakts bzw. der Struktur a1 und der des Artefakts bzw. der Struktur a2 (oder a3) durch eine geeignete Einrichtung gemessen wird, so kann die geometrische Lage des Fehlers im Objekt 4 aufgrund eines mathematischen Verfahrens (z. B. einer Computerberechnung) ermittelt werden. Wird die Breite der beiden Artefakte bzw. Strukturen gemessen, so kann die Größe des Fehlers ebenfalls ermittelt werden.. Eine einfachere Methode zur Messung der geometrischen Lage und/oder der Größe des Fehlers ist die Anwendung eines "skalierten Gitterfensters", das vor dem Bildschirm des CRT-Display 15 gemäß Fig. 3 angebracht wird.
Wenn übrigens das tomographische Bild des Prüflings 4 aus allen Projektionen (600 Projektionen) erhalten wird, ohne die tomographischen Bilddaten des Referenzmusters einzubeziehen, so können die die Lage des Fehlers markierenden Artefakte bzw. Strukturen im angezeigten Bild nicht dargestellt werden. Hieraus ist eine kleine Anzahl von Projektionen für die Kontrolle des Prüflings 4 geeignet.
Da gemäß der in der Fig. 2A dargestellten Konfiguration Größe, Abmessungen, interne Ausgestaltung etc. industrieller in Massenproduktion herzustellender Produkte nominell vorgegeben sind, ist eine geringe Anzahl (z. B. nur drei) von Projektionen ausreichend für eine vollständige Kontrolle der entsprechenden Prüflinge. Dies ist ein wesentliches Merkmal der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
Des weiteren sind gemäß der in der Fig. 2A dargestellten Konfiguration die geometrische Lage und/oder die Größe des Fehlers d ohne weiteres aus den mehreren angezeigten Artefakten bzw. Strukturen ersichtlich. Dies ist ein weiteres wichtiges Merkmal, das die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2A kann in der Weise modifiziert werden, daß eine Vielzahl von Referenzbildspeichern 22 zur Speicherung mehrerer verschiedener tomographischer Bildscheiben eines Referenzmusters vorgesehen sind. Wären beispielsweise 16 Scheiben entlang der Z-Achse eines tomographischen Bildes in der X-Y-Ebene zu kontrollieren, so werden 16 Referenzbildspeicher 22-1 bis 22-16 verwendet. Diese Speicher 22-1 bis 22-16 speichern 16 verschiedene Bildscheiben. Gemäß einer solchen modifizierten Ausführungsform kann jedes gewünschte tomographische Bild, das aus den 16 Scheiben eines Prüflings gewählt ist, wahlfrei und rasch durch eine Tastenbetätigung am Steuerpult 8 aufgerufen werden.
Weiterhin können drei Geräte des CT-Scanners gemäß Fig. 2A in der Weise eingesetzt werden, daß z. B. der erste CT- Scanner für die 1. Projektion (Drehwinkel 0º), der zweite CT-Scanner für die 201. Projektion (120º) und der dritte CT- Scanner für die 401. Projektion (240º) verwendet wird. Diese ersten bis dritten CT-Scanner sind in Reihe angeordnet, so daß ein Prüfling diese CT-Scanner kontinuierlich und der Reihe nach durchläuft. In diesem Fall ist es im Meßmodus für Kontrollzwecke nicht notwendig, die Quellen-Detektor-Konfiguration (2, 3 gemäß Fig. 2A) zu drehen, wodurch der für die Messung zahlreicher Prüflinge erforderliche Zeitaufwand reduziert wird.
Außerdem kann die Strahlungsquelle 2 ein Radioisotop verwenden.
Die Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines typischen Funktionsablaufs des CT-Scanners gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird der Betriebsmodus durch einen Bediener des CT- Scanners eingestellt (ST 10). Wenn es sich bei einem Objektmaterial um ein Referenzmuster handelt, wird die Betriebsart als Referenzdatenerfassungsmodus bezeichnet. Ist das Objekt ein zu kontrollierender Prüfling, so wird die Betriebsart als Meßmodus bezeichnet. Danach werden die Winkel spezifischer Projektionen zur Messung oder Kontrolle des Prüflings (z. B. die aus den 600 Projektionen gewählte 1., 201. und 401. Projektion) durch den Scanner-Bediener angegeben (ST 12).
Wird der Referenzdatenerfassungsmodus angegeben (JA in ST 14), werden die in Schritt ST12 eingestellten Projektionswinkel aus der Messung ausgenommen, und es erfolgt die Messung des Referenzmusters bezüglich der nicht ausgenommenen Projektionswinkel (ST16). Bei eingestelltem Meßmodus (NEIN in ST14) erfolgt die Messung des Prüflings bezüglich der angegebenen Projektionswinkel (1., 201. und 401. Projektion) (ST18). Die in Schritt ST18 erhaltenen Projektionsdaten werden mit den in Schritt ST16 erhaltenen Projektionsdaten kombiniert oder zu diesen addiert, so daß Projektionsdaten für ein vollständiges tomographisches Bild gewonnen werden (ST20). Die kombinierten oder addierten Projektionsdaten werden dann rekonstruiert (ST22).
Die Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil der vom System-Controller 7 gemäß Fig. 2A abgewickelten Steuerfolge darstellt.
Die Betriebsart wird durch-einen Bediener des CT-Scanners eingestellt (ST 30). Bei Angabe eines Referenzdatenerfassungsmodus (JA in ST 32), weist der Controller 7 den Schalterkreis 21 an, den Kontakt Y anzusteuern (ST 34). Wird ein Meßmodus angegeben (NEIN in ST 32), so weist der Controller 7 den Schalterkreis 21 an, den Kontakt x anzusteuern (ST 36). Nach der Kontaktansteuerung durch den Schalterkreis 21 werden Projektionsdaten entsprechend der Konfiguration der Elemente 9 bis 12 eingegeben (ST38), so daß eine Messung (Erfassung der Projektionsdaten, Vorverarbeitung, Rekonstruktion etc.) erfolgt.
Es sei hier angenommen, daß zum Erhalt eines vollständigen tomographischen Bildes des Objekts 600 Projektionen vorgesehen sind und daß die Projektionsdaten im Referenzdatenerfassungsmodus aus den 2.-200., 202.-400. und 402.-600. Projektionen gewonnen werden. Steuert dann der Schalterkreis 21 den Kontakt Y an, so werden die rekonstruierten Projektionsdaten des Referenzmusters z. B. in den 2.-200., 202.- 400. und 402.-600. Adressen des Speichers 22 abgelegt. Steuert der Schalterkreis 21 den Kontakt X an und werden die Projektionsdaten im Meßmodus aus der 1., 201. und 401. Projektion gewonnen, so werden die rekonstruierten Projektionsdaten des Prüflings z. B. in den 1., 201. und 401. Adressen des Speichers 13 abgelegt.
Danach werden die in den 2.-200., 202.-400. und 402.-600. Adressen des Speichers 22 abgelegten Projektionsdaten (D21Y) sowie die in den 1., 201. und 401. Adressen des Speichers 13 abgelegten Projektionsdaten (D21X) gemäß dem Befehl I7 vom System-Controller 7 ausgelesen, wonach diese Daten (D21Y, D21X) aus den Speichern 22 und 13 im Addierer 220 addiert werden. Bei dieser Addition werden die Speicher 13, 22 und der Addierer 220 so vom System-Controller 7 gesteuert, daß entsprechende Pixel des Referenzmusters mit denjenigen des Prüflings übereinstimmen. Die so erhaltenen addierten Daten (D21Y+D21X) stellen die vollständigen tomographischen Bilddaten DT dar.
Gemäß einer in der Fig. 2B dargestellten Modifikation des Geräts gemäß Fig. 2A können die in den 2.-200, 202.-400. und 402.-600. Adressen des Speichers 22 abgelegten Projektionsdaten (D21Y) wahlweise über den Schalterkreis 21 an den Speicher 13 übertragen werden. Die übertragenen Daten werden einmal in den 2.-200., 202.-400. und 402.-600. Adressen des Speichers 13 abgelegt, in dem die Projektionsdaten (D21X) des Prüflings in den 1., 201. und 401. Adressen gespeichert sind. Danach werden die in den 1.-600. Adressen abgelegten Projektionsdaten (D21X+D21Y oder D13) gemäß dem Befehl I7 aus dem Speicher 13 ausgelesen. Diese ausgelesenen Daten (D13) entsprechen den vollständigen tomographischen Bilddaten DT.
Die Fig. 6 ist ein allgemeines Fußdiagramm, das die grundlegende Funktionsweise des CT-Scanners gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Nachdem der Bediener des CT-Scanners das Abtasten gestartet hat (ST40) und der Referenzdatenerfassungsmodus (JA in ST42) gewählt ist, erfolgt die Verarbeitung der erfaßten Referenzdaten (ST44). Ist als Betriebsart ein Meßmodus eingestellt (JA in ST42), so wird die Messung vorgenommen (ST46).
Die Fig. 7 zeigt eine Subroutine des Referenzdatenerfassungsschrittes ST44 gemäß Fig. 6.
In der Fig. 7, nach dem Start des Scanner-Controllers 6 (ST50), erkennt der System-Controller 7 den Drehwinkel der Quellen-Detektorkonfiguration 2+3 gemäß Fig. 2A (ST52). Ist der erkannte Winkel kein Winkel für die Messung, z. B. entspricht der erkannte Winkel keiner der gegebenen 1. bis 600. Projektionen (NEIN in ST54), so geht die Abfolge zu Schritt ST52 zurück, wo der nächste Drehwinkel der Quellen-Detektorkonfiguration bestimmt wird (ST52). Entspricht der erkannte Winkel einer der gegebenen 1. bis 600. Projektionen (JA in ST54), wird geprüft, ob der erkannte Winkel einem der Referenzdatenmodi entspricht oder nicht. Entspricht der erkannte Winkel nicht einem der Referenzdatenerfassungsmodi (NEIN in ST56), d. h. entspricht der erkannte Winkel keiner der 2.- 200., 202.-400. und 402.-600. Projektionen, so geht die Abfolge zu Schritt 552 zurück, wo der nächste Drehwinkel der Quellen-Detektorkonfiguration bestimmt wird (ST52). Entspricht der erkannte Winkel einem der Referenzdatenerfassungsmodi (JA in ST56), d. h. entspricht der erkannte Winkel einer der 2.-200., 202.-400. und 402.-600. Projektionen, so wird ein Röntgenstrahl mit einer gegebenen Intensität vorübergehend abgestrahlt (ST58). Danach werden die Ausgänge E3 repräsentierende digitale Daten von den Strahlungsdetektoren durch den System-Controller 7 abgerufen (ST60).
Nach Abschluß des Datenabruf s wird die Vorverarbeitung, Faltung und Rückprojektion der abgerufenen Daten von den Elementen 10 bis 12 gemäß Fig. 2A durchgeführt (ST62-ST66). Danach werden die rekonstruierten Bilddaten erhalten. Diese erhaltenen Daten werden im Speicher 22 abgelegt (ST68). Werden alle der rekonstruierten Bilddaten für alle Projektionswinkel (Winkel für die 2.-200., 202.-400. und 402.-600. Projektion) im Referenzdatenerfassungsmodus nicht erhalten (NEIN in ST70), geht die Abfolge zu ST52 zurück. Werden alle der rekonstruierten Bilddaten für alle Projektionswinkel im Referenzdatenerfassungsmodus erhalten (JA in ST70), wird auf dem CRT 15 gemäß Fig. 2 eine Meldung "END" (ENDE) ausgegeben (ST72), die Subroutine gemäß Fig. 7 ist abgeschlossen.
Die Fig. 8 zeigt eine Subroutine des Meßschrittes ST46 gemäß Fig. 6.
In der Fig. 8, nach dem Start des Scanner-Controllers 6 (ST80), erkennt der System-Controller 7 den Drehwinkel der Quellen-Detektorkonfiguration 2+3 gemäß Fig. 2A (ST82). Ist der erkannte Winkel kein Winkel für die Messung, z. B. entspricht der erkannte Winkel keiner der gegebenen 1. bis 600. Projektionen (NEIN in ST84), so geht die Abfolge zu Schritt ST82 zurück, wo der nächste Drehwinkel der Quellen-Detektorkonfiguration bestimmt wird (ST82). Entspricht der erkannte Winkel einer der gegebenen 1. bis 600. Projektionen (JA in ST84), wird geprüft, ob der erkannte Winkel einer der Projektionen des Meßmodus entspricht oder nicht. Entspricht der erkannte Winkel nicht einer der Projektionen für den Meßmodus (NEIN in ST86), d. h. entspricht der erkannte Winkel nicht der 1., 201. und 401. Projektion, so geht der Ablauf zu Schritt ST82 zurück, wo der nächste Drehwinkel der Quellen-Detektorkonfiguration bestimmt wird (ST82). Entspricht der erkannte Winkel einer der Projektionen für den Meßmodus (JA in ST86), d. h. entspricht der erkannte Winkel der 1., 201. oder 401. Projektion, so wird ein Röntgenstrahl mit einer gegebenen Intensität vorübergehend abgestrahlt (ST88). Danach werden die Ausgänge E3 repräsentierende digitale Daten von den Strahlungsdetektoren durch den System-Controller 7 abgerufen (ST90).
Nach Abschluß des Datenabrufs wird die Vorverarbeitung, Faltung und Rückprojektion der abgerufenen Daten von den Elementen 10 bis 12 gemäß Fig. 2A durchgeführt (ST92-ST96). Danach werden die rekonstruierten Bilddaten erhalten. Diese erhaltenen Daten werden im Speicher 13 abgelegt (ST98). Werden alle der rekonstruierten Bilddaten für alle Projektionswinkel (Winkel für die 1, 201. und 401. Projektion) im Referenzdatenerfassungsmodus nicht erhalten (NEIN in ST100), geht die Abfolge zu ST82 zurück. Werden alle der rekonstruierten Bilddaten für alle Projektionswinkel im Meßmodus erhalten (JA in ST100), so wechselt die Kontaktansteuerung des Schalterkreises 21 vom angesteuerten Kontakt (Y) zum Kontakt (X) (ST102). Danach wird der Inhalt des Speichers 22 (Referenzmusterdaten) zum Inhalt des Speichers 13 (Prüflingsdaten) addiert, um vollständige tomographische Bilddaten zu erhalten (ST104). Die erhaltenen tomographischen Bilddaten werden auf dem CRT 15 ausgegeben (ST106), die Subroutine gemäß Fig. 8 ist abgeschlossen.
Die Fig. 9 zeigt eine Konfiguration eines tomographischen Röntgentestgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 9 kennzeichnet Bezugszeichen 21X ein Scanner-Zentralgerät (das dem Element 1 der Fig. 2A entspricht). 22X kennzeichnet eine Röntgenstrahlenquelle (die dem Element 2 der Fig. 2A entspricht) zur Erzeugung eines fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels mit einer gegebenen Streubreite. Ein Strahlungsdetektor ist mit dem Bezugszeichen 23X gekennzeichnet (entsprechend Element 3 in der Fig. 2A) und ist gegenüber der Röntgenstrahlenquelle 22X angeordnet. Der Strahlungsdetektor 23X enthält eine große Anzahl winziger Strahlungssensoren. Die Strahlungssensoren sind um das fächerförmige Röntgenstrahlenbündel angeordnet und erkennen unter einer bestimmten räumlichen Auflösung die Intensität der Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlenquelle 22X. Die Röntgenstrahlenquelle 22X und der Strahlungsdetektor 23X sind auf einem Rotations-Stellmotor 24X in der Weise montiert, daß ein Tomographiebereich 21aX in der Mitte zwischen der Quelle 22X und dem Detektor 23X angeordnet ist. Der Rotations-Stellmotor 24X dient zur Ausführung einer schrittweisen rotierenden Abtastung der Quellen-Detektorkonfiguration (22x+23X) in einer Drehrichtung unter einem gegebenen Drehwinkel. Ein Objektmaterial (zu prüfende Probe bzw. Prüfling) mit dem Bezugszeichen 31X wird innerhalb des Tomographiebereichs 21aX plaziert. 30X kennzeichnet eine Aufnahmeelement. Das Aufnahmeelement 30X dient zur Halterung des Objektmaterials 31X im Tomographiebereich 21aX.
Das Bezugszeichen 26X kennzeichnet einen Röntgen-Controller (der dem Element 5 in der Fig. 2A entspricht). Der Controller 26X steuert den Röhrenstrom und die Röhrenspannung einer Röntgenröhre der Röntgenstrahlenquelle 22X. 27X bezeichnet einen Scanner-Controller (der dem Element 6 in der Fig. 2A entspricht). Der Controller 27X gestattet die Übertragung der Rotationsenergie von einer Antriebsquelle M auf den Rotations-Stellmotor 24X. Die Betätigung des Rotations- Stellmotors 24X wird durch den Controller 27X gesteuert. Mit 28X wird ein System-Controller (der dem Element 7 in der Fig. 2A entspricht), bezeichnet. Der Controller 28X steuert den Gesamtbetrieb des tomographischen Testgeräts. 29X kennzeichnet ein Kontrollpult (das dem Element 8 in der Fig. 2A entspricht). Das Kontrollpult 29X dient zur Eingabe verschiedener Befehle, Daten etc. Das Kontrollpult 29X wird von einem System-Bediener zur Eingabe von Befehlen und/oder Daten an das Testgerät bedient.
Mit 32X wird ein Datenerfassungsgerät (das dem Element 9 in der Fig. 2A entspricht) bezeichnet. Das Erfassungsgerät 32X empfängt die entsprechenden Ausgänge E23X von den Strahlungssensoren im Detektor 23X. Das Datenerfassungsgerät 32X liefert die Röntgenstrahlungsabsorptionsdaten D32X entsprechend den in einem A/D-Wandler gewandelten Strahlungssensorausgängen E23X. 33X kennzeichnet einen Vorprozessor der dem Element 10 in der Fig. 2A entspricht). Der Vorprozessor 33X empfängt die Röntgenstrahlenabsorptionsdaten D32X für jede der vom Datenerfassungsgerät 32X erfaßte Projektion. Der Vorprozessor 33X wickelt die vorgeschriebene Vorverarbeitung, beispielsweise eine Verstärkungs-Korrektor, eine Versatzkorrektor etc. ab und liefert vorverarbeitete Daten D33X entsprechend den eingegebenen Röntgenstrahlenabsorptionsdaten D32X.
Das Bezugszeichen 34X kennzeichnet einen Datenspeicher. Der Datenspeicher 34X speichert die vorverarbeiteten Daten D33X, die den Röntgenstrahlenabsorptionsdaten D32X der entsprechenden in einem Referenzdatenerfassungsmodus erfaßten Projektionen entsprechen. Mit 35X ist ein Schalter gekennzeichnet. Der Schalter 35X ist zwischen dem Vorprozessor 33X und dem Speicher 34X angeordnet und dient zum Schalten der Übertragung der Daten D33X. Gemäß einer über das Kontrollpult 29X eingestellten Betriebsart wird der Schalter 35X durch einen Befehl I28X vom System-Controller 28 in der Weise angesteuert, daß der Kontakt A des Schalters 35X in einem Referenzdatenerfassungsmodus gewählt wird, während sein Kontakt B in einem Meßmodus gewählt wird. Der Speicher 34X ist so mit dem Kontakt A des Schalters 35X gekoppelt, daß er die Daten D35XA (D33X) vom Vorprozessor 33X empfangen und speichern kann.
Das Bezugszeichen 36X kennzeichnet ein Subtrahierglied. Das Subtrahierglied 36X erhält über den Kontakt B des Schalters 35X die Daten D34X vom Speicher 34X und die Daten D35XB (D33X) vom Vorprozessor 33X. Das Subtrahierglied 36X liefert die Daten D36X entsprechend einer Differenz (D34X-D35XA) zwischen den im Meßmodus erfaßten Daten D34X und den Daten D35XB. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß das Subtrahierglied 36X in der Weise durch den System-Controller 28X gesteuert wird, daß die Projektion eines Subtraktionseingabedatums mit der Projektion den anderen Subtraktionseingabedatums zusammenfällt, und daß der Röntgenstrahlenpfad des einen Subtraktionseingabedatums mit dem Röntgenstrahlenpfad des anderen Subtraktionseingabedatums gekennzeichnet ist.
37X kennzeichnet einen Konvolver (der dem Element 11 in der Fig. 2A entspricht). Der Konvolver 37X faltet die vorverarbeiteten Differenzdaten D36X vom Subtrahierglied 36X und gibt die gefalteten Daten D37X aus. Mit dem Bezugszeichen 38X wird ein Rück-Projektor gekennzeichnet (der dem Element 12 in der Fig. 2A entspricht). Der Rück-Projektor 38X projiziert die gefalteten Daten D37X entlang der Projektionsrichtung zurück und generiert die rekonstruierten Bilddaten D38X. 39X kennzeichnet einen Bildspeicher (der dem Element 13 in der Fig. 2A entspricht), in dem die rekonstruierten Bilddaten D38X abgelegt werden. Der Speicherinhalt des Speichers 39X kann wahlfrei als Daten D39X gemäß dem Befehl I28X vom System-Controller 28X ausgelesen werden. 40X kennzeichnet einen Bildwandler (der dem Element 14 in der Fig. 2A entspricht). Der Wandler 40X dient zur Wandlung eines gewünschten Bereichs von CT-Werten der innerhalb der Daten D39X (Daten bezüglich des Ausmaßes der Röntgenabsorption) in Videodaten D40X mit den gewünschten Gradationen oder vorgegebenen Farben. Das Bezugszeichen 42X kennzeichnet ein CRT- Display (das dem Element 15 in der Fig. 2A entspricht). Das CRT 42 zeigt das tomographische Bild der Daten D39X mit den gegebenen Gradationen und/oder Farben ab.
Obwohl in der obigen Ausführungsform die Subtraktion (D35XB -D34X) nach der Vorverarbeitung stattfindet, kann die Subtraktion auch nach der Faltung oder nach der Rück-Projektion erfolgen.
Der Betrieb des in der Fig. 9 dargestellten Testgeräts wird durch eine Bedienmaßnahmen durch den System-Bediener über das Kontrollpult 29X gestartet.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 9 verfügt über zwei verschiedene Betriebsarten, d. h. einen Referenzdatenerfassungsmodus und einen Meßmodus. Jeder dieser Modi kann über das Kontrollpult 29X eingestellt werden. Im Referenzdatenerfassungsmodus werden die Daten eines rekonstruierten Referenzbildes (d. h. die Daten des Referenzmusters) erfaßt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Standardmodell ohne innere Fehler und ohne Größen- bzw. Maßfehler als Referenzmuster verwendet, und mit dem Referenzmuster wird eine routinemäßige Meßoperation durchgeführt.
Hierzu wird das Referenzmuster (Objektmaterial) 31X auf dem Aufnahmeelement 30X so angeordnet, daß das Muster 31X innerhalb des Tomographiebereichs 21aX fixiert ist, und über das Kontrollpult 29X wird ein Befehl zur Einstellung des Referenzdatenerfassungsmodus gegeben. Danach gestattet der System-Controller 28X dem Schalter 38X, den Kontakt A zu wählen. Wenn über das Kontrollpult 29X ein Abtast-Startbefehl (Startbefehl für ein Tomogramm) abgesetzt wird, veranlaßt der System-Controller 28X den Scanner-Controller 27X, eine Rotationsantriebssteuerung vorzunehmen, so daß der Rotations-Stellmotor 24X vorgegebene Rotationsschritte ausführt. Gleichzeitig veranlaßt der System-Controller 28X außerdem den Röntgenstrahlen-Controller 26X für jeden der obigen Rotationsschritte an die Röntgenstrahlenquelle 22X einen bestimmten Röhrenstrom und eine bestimmte Röhrenspannung für eine vorgeschriebenen Zeitdauer zu liefern. Danach werden von der Quelle 22X gepulste, fächerförmige Röntgenstrahlenbündel FB in Folge abgestrahlt. Da sich das Objektmaterial 31X im Rotationsmittelpunkt (Tomographiebereich) des Stellmotors 24X befindet und da der am Stellmotor 24X montierte Detektor 23X der daran befestigten Röntgenstrahlenquelle 22X jenseits des Rotationsmittelpunktes (Tomographiebereich) gegenüberliegt, kann die Röntgenstrahlenquelle 22X die fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel FB aus verschiedenen Richtungen auf eine gegebene Scheibe des Materials 31X abstrahlen. Die Strahlungsdurchlässigkeitswerten der jeweiligen Röntgenstrahlpfade in den fächerförmigen Röntgenstrahlbündeln FB werden durch Strahlungssensoren im Strahlungsdetektor 23X erfaßt, und die erfaßten Werte in elektrische Signale E23X gewandelt.
Die obigen gewandelten Signale E23X werden im Datenerfassungsgerät 32X erfaßt, in dem die erfaßten Signale durch eine Analog-Digital-Wandlung in die Daten D32X gewandelt werden. Im Proprozessor 33X werden die A/D-gewandelten Daten D32X für jede einzelne Projektion log-gewandelt, verstärkungskorrigiert, versatzkorrigert etc. Die vorverarbeiteten Daten D33X vom Vorprozessor 33X (Röntgenstrahlenabsorptionsdaten der entsprechenden Röntgenstrahlenpfade für jede Projektion) werden über den Kontakt A des Schalters 35X an den Speicher 34X geliefert. Der Speicher 34X speichert die gelieferten Daten (D35XA) für jede Projektion. Die obige Beschreibung gilt für den Betrieb im Referenzdatenerfassungsmodus.
Bei Einstellung des Meßmodus über eine Bedienungsmaßnahme am Kontrollpult 29X wird das zu untersuchende Objektmaterial (Prüfling) 31X an einer bestimmten Stelle des Aufnahmeelements 30X fixiert. Da eine Abweichung zwischen der Einstellposition des Referenzmusters und derjenigen des Prüflings eine präzise Messung verfälscht, ist das Testgerät so konzipiert, daß eine präzise Positionierung des Objektmaterials sichergestellt ist. Diese kann dadurch erreicht werden, daß eine Bezugsebene zur Positionierung verwendet wird. Wird nach der erfolgten Positionierung des Prüflings 31X ein den Meßmodus wählender Befehl vom Kontrollpult 29X erteilt, so veranlaßt der System-Controller 28X den Schalter 35X, den Kontakt B zu wählen. Erfolgt unter dieser Bedingung ein Startbefehl für das Abtasten, wird die Meßoperation in der Weise vorgenommen, daß die vorgeschriebenen Projektionsdaten erfaßt werden, die Vorverarbeitung durchgeführt wird und die vorverarbeiteten Projektionsdaten D35XB über den Kontakt B des Schalters 35X an das Subtrahierglied 36X geliefert werden.
Andererseits werden die Projektionsdaten D34X, deren Projektion durch die Projektion der obigen vorverarbeiteten Projektionsdaten D35XB identifiziert bzw. gekennzeichnet ist, aus dem Speicher 34X ausgelesen. Die ausgelesenen Projektionsdaten D34X werden dann zum Subtrahierglied 36X geliefert. Im Subtrahierglied 36X werden die im Referenzdatenerfassungsmodus erfaßten Projektionsdaten D34X (D35XA) von den im Meßmodus erfaßten Projektionsdaten D35XB subtrahiert. Die vom Subtrahierglied 36X subtrahierten Daten D35XB werden an den Konvolver 37X geliefert, in dem eine Faltung stattfindet. Die gefalteten Daten D37X werden im Rück- Projektor 38X rückprojiziert, und die rückprojizierten Daten D38X werden im Speicher 39X abgelegt. Damit ist die Rekonstruktion eines tomographischen Bildes abgeschlossen.
Ein Beispiel des rekonstruierten tomographischen Bildes wird in der Fig. 10 dargestellt. In der Fig. 10 kennzeichnet die durchgezogene Linie A den Umriß des Referenzmusters, die gestrichelte Linie B kennzeichnet den Umriß des Prüflings, die mit schrägen Linien markierte Fläche C kennzeichnet einen Minus-Bereich von CT-Werten, die mit Punkten markierte Fläche D kennzeichnet einen Plus-Bereich von CT-Werten, und eine weitere Fläche E kennzeichnet einen Bereich mit CT- Werten Null.
Somit liefert für die Mehrheit der Pixel-Positionen, in denen die CT-Werte mit den entsprechenden CT-Werten des Bezugsmusters identisch sind, die Subtraktion des Prüflings- CT-Werts vom Referenzmuster-CT-Wert eine CT-Wert von Null (Fläche E). Wenn der Prüfling gegenüber dem Referenzmuster über zusätzliche Abschnitte verfügt, liefert ein solcher zusätzlicher Abschnitt einen Plus-CT-Wert (Fläche D). Wenn dem Prüfling ein Abschnitt gegenüber dem Referenzmuster fehlt, so liefert ein solcher fehlender Abschnitt einen Minus-CT- Wert (Fläche C). Daraus folgt, daß dann, wenn der Minus-CT- Wertbereich (C), der CT-Wertbereich Null (E) bzw. der Plus- CT-Wertbereich (D) durch "Rot", "Blau" bzw. "Gelb" gefärbt sind, und ein solches gefärbtes Differenzbild auf dem Farb- CRT-Display 42X dargestellt wird, für den System-Bediener die fehlenden und zusätzlichen Abschnitte des Prüflings eindrucksvoll sichtbar sind. Selbstverständlich können diese fehlenden und zusätzlichen Abschnitte durch Zuweisung bestimmter Gradationen voneinander verschieden dargestellt werden.
Da gemäß der obigen Ausführungsform die verschiedenen Bereiche des Prüflings gegenüber dem Referenzmuster deutlich im angezeigten Bild zu erkennen sind, ist eine genaue Kontrolle des Fehlers, der Größe und/oder der Abmessungen des zu untersuchenden Materials sichergestellt. Die obige Ausführungsform eignet sich zur Kontrolle einer vorgegebenen Scheibe eines aus einem einheitlichen Material bestehenden Prüflings.
Obwohl die obige Beschreibung für den Fall gilt, in dem ein Prüfling aus einheitlichem Material gemessen wird, ist es möglich, den Unterschied zwischen einem Referenzmuster und einem Prüfling aus nicht einheitlichem Material mittels verschiedener Konzentrationen der Bilddichte darzustellen.
Außerdem kann, wie in der Fig. 11 dargestellt, der Unterschied zwischen einem Referenzmuster und einem Prüfling überbetont dargestellt werden. In der Darstellung gemäß Fig. 11 ist das Ausmaß (Länge) der Differenz vergrößert. Ein überbetontes Bild läßt sich dadurch erreichen, daß ein nicht überbetontes Bild so modifiziert wird, daß die Länge der Differenz entlang der normalen Erstreckung des Umrisses des Referenzmusters verlängert wird. Obwohl eine derartige Differenzdehnung das Bild der tatsächlichen Gestalt eines Prüflings verzerrt, ist eine solche überbetonte Darstellung, da sie den Charakter des Unterschiedes hervorhebt, eindrucksvoll und für einen Bildschirm geeignet.
Die Fig. 12 zeigt Einzelheiten eines Farbwandlers 40X gemäß Fig. 9. Die Fig. 13 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des Farbwandlers 40X. (Selbstverständlich können der Bildwandler 14 in der Fig. 2A oder 2B die Konfiguration gemäß Fig. 12 haben). Gemäß Fig. 12 werden die Daten D39X aus dem Speicher 39X in die drei digitalen Komparatoren 402X, 404X und 406X eingegeben. Jeder der Komparatoren 402X und 404X empfängt erste Referenzpegeldaten Dref1, und jeder der Komparatoren 404X und 406X empfängt zweite Referenzpegeldaten Dref2. Die Referenzpegeldaten Dref1 und Dref2 werden von einem Vergleichspegelgenerator 410X erhalten.
Der Komparator 402X erzeugt einen Vergleichsresultatsausgang D402X, wenn D39X > Dref1. Dieser Ausgang D402X wird an einen Farbgenerator 422X zur Erzeugung der "gelben" Daten D422X (D39X > Dref1 gemäß Fig. 13) gelegt. Der Komparator 406X erzeugt einen Vergleichsresultatsausgang D406X, wenn D39X < Dref2. Dieser Ausgang D406X wird an einen Farbgenerator 426X zur Erzeugung der "roten" Daten D426X (D39X < Dref2 gemäß Fig. 13) gelegt. Die Daten D422X, D424X und D426X werden in ein ODER-Gatter 430X eingegeben, der georderte Ausgang daraus wird als Daten D40X an das Farb-CRT-Display 42X geliefert.
Die Fig. 14 zeigt eine Verteilung von binärcodierten Daten "1" um den Umfang (Linie A in der Fig. 11) eines Referenzmusters. Die Fig. 15A bis 15J zeigen, wie die Musterklassifizierung der binärcodierten Daten "1" um den Umfang eines Prüflings vorgenommen wird. (In den Fig. 14 und 15 kennzeichnen die kleinen weißen Kreise Pixel von Daten binär "1"). Die Fig. 16 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung, wie die Betonung bzw. Überbetonung der Differenz zwischen einem Referenzmuster und einem untersuchten Prüfling vorgenommen wird.
Nach der Inbetriebnahme des Geräts gemäß Fig. 9, werden alle binärcodierten Daten "1" im Umfangsbereich eines Referenzmusters (schwarze Kreise in der Fig. 14) aus den Daten im Speicher 34X (ST110 in der Fig. 16) abgefragt. Danach wird jedes momentan erhaltene binärcodierte Datum "1" des Prüflings 31X klassifiziert, um binärcodierte Daten "1" im Umfangsbereich des Prüflings 31X (ST112) zu erhalten. Nach Erhalt der binärcodierten Daten "1" im Umfangsbereich des Prüflings 31X sowie nach Erhalt binärcodierter Daten "1" im entsprechenden Umfangsbereich des Referenzmusters entlang jeder der vorgeschriebenen Richtungen, die beispielhaft durch Pfeile in den Fig. 15A bis 15J dargestellt sind, wird eine Länge (Fig. 11) zwischen den entsprechenden Pixeln des Referenzmusters und des Prüflings berechnet (ST114). Die berechnete Länge wird mit einem gegebenen Koeffizienten α multipliziert, so daß die Länge auf L (= α · ) vergrößert wird (ST116).
Das obige Verfahren zum Erhalt des vergrößerten Längendatums L wird so oft wiederholt, bis die Verarbeitung aller binärcodierter Daten "1" im Umfangsbereich des Prüflings 31X vollständig abgeschlossen ist. Bei nicht abgeschlossener Verarbeitung wird das Verfahren zum Erhalt des Datums L sequentielle auf das nächste nicht verarbeitete Umfangsdatum im Umfangsbereich des Prüflings 31X angewendet (NEIN in ST118 und ST120). Nach Abschluß der obigen Verarbeitung ist die Operation zur Differenzüberbetonung beendet (JA in ST118). Das so erhaltene Datum L wird zur Anzeige des überbetonten tomographischen Bildes herangezogen.
Die Fig. 17 zeigt eine Konfiguration eines tomographischen Röntgenstrahlen-Testgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform entspricht der Kombination der Fig. 2A und 9. Gemäß dieser Ausführungsform wird das tomographische Bild (das nur die defekten Bereiche anzeigt und Artefakte enthält) eines Prüflings aus einer kleinen Anzahl (z. B. drei) der erfaßten Daten erhalten, wodurch eine rasche Prüfung möglich ist.
Die Funktionsweise des Geräts gemäß Fig. 17 ist wie folgt.
In einem ersten Schritt werden Rohdaten (D35XA) eines Referenzmusters für alle Projektionen (z. B. 600 Projektionen) erfaßt, vorverarbeitet und im Speicher 34X gespeichert.
In einem zweiten Schritt werden die Rohdaten (D35XB) des Referenzmusters für vorgeschriebene Projektionen (z. B. die 2.-200., 402.-400. und 402.-600. Projektion) erfaßt und vorverarbeitet. Danach werden vom Subtrahierglied 36X Daten (D36X) entsprechend der Differenz zwischen den im ersten Schritt vorverarbeiteten, im Speicher 34X gehaltenen Daten (D34X=D35XA) und den im zweiten Schritt vorverarbeiteten Daten (D35XB) für jede der zueinander in Beziehung stehenden Projektionen erzeugt, d. h. die Differenz zwischen den Daten des ersten Schrittes einer Projektion N und den Daten des zweiten Schrittes der Projektion N wird ermittelt. (Die Projektion N ist einer der 2.-200., 202.-400. und 402.-600. Projektionen). Die ermittelten Differenzdaten (D36X) werden für die zueinander in Beziehung stehenden Projektionen (2.- 200., 202.-400., 402.-600.) rekonstruiert und die rekonstruierten Differenzdaten (D21Y) im Referenzbildspeicher 22 abgelegt.
In einem dritten Schritt werden die Projektionsdaten eines Prüflings für die 1., 201. und 401. Projektionen erfaßt und vorverarbeitet. Danach wird die Differenz (D36X) zwischen den im ersten Schritt vorverarbeiteten, im Speicher 34X abgelegten Daten (D34X) und den im dritten Schritt vorverarbeiteten Daten (D35XB) für jede der zueinander in Beziehung stehenden Projektionen ermittelt, d. h. die Differenz zwischen den Daten des ersten Schrittes einer Projektion M und den Daten des dritten Schrittes der Projektion M wird erkannt. (Die Projektion M ist einer der 1., 201. und 401. Projektionen). Die ermittelten Differenzdaten (D36X) werden für jede der zueinander in Beziehung stehenden Projektionen (1., 201., 401.) rekonstruiert und die rekonstruierten Differenzdaten (D21X) im Bildspeicher 13 abgelegt.
In einem vierten Schritt werden die im Speicher 13 gespeicherten Differenzdaten (D21X) (1., 201. und 401. Projektionen) vom Addierer 220 zu den im Speicher 22 abgelegten Differenzdaten (D21Y) (2.-200., 202.-400. und 402.-600. Projektionen) addiert. Danach werden vom Addierer 220 rekonstruierte tomographische Bilddaten DT (für 600 Projektionen) der Differenz zwischen dem Referenzmuster und dem Prüfling bereitgestellt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 17 vereinigt in sich die Vorteile der beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 2A und 9.
Die Fig. 18 zeigt eine weitere Modifikation der Ausführungsform gemäß Fig. 2A. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 18 werden im Referenzdatenerfassungsmodus vom Rück-Projektor 12 rückprojizierte Referenzbilddaten über ein Signalport X des Schalterkreises 21 an den Referenzbildspeicher 22 übertragen und die übertragenen Daten im Speicher 22 gespeichert. Im Meßmodus werden dann vor der Messung des Prüflings für jede der gewählten Projektionen (z. B. 1., 201. und 401. Projektion aus 600 Projektionen) die rückprojizierten, im Speicher abgelegten Referenzbilddaten über ein Signalport Y des Schalterkreises 21 im Rück-Projektor 12 gesetzt. Danach werden die gefalteten Daten D11 eines Prüflings vom Konvolver 11 rückprojiziert und den rückprojizierten im Rück- Projektor 12 gesetzten Referenzbilddaten überlagert, so daß rekonstruierte tomographische Bilddaten D12 (= DT) erhalten und an den Bildwandler 14 übertragen werden.
Da gemäß der Konfiguration in Fig. 18 die Rückprojektion für einen Prüfling sequentiell auf die rückprojizierten Referenzbilddaten, die im Rück-Projektor für jede Projektion gesetzt sind, erfolgen kann, kann die Meßgeschwindigkeit für den Prüfling wirksam verbessert und darüber hinaus die Schaltungskonfiguration des Testgeräts vereinfacht werden.
Die Fig. 19 zeigt eine praktische Anwendung des Geräts gemäß der Fig. 2A, 2B, 9, 17 oder 18. In der Ausführungsform gemäß Fig. 19 sind drei Satz der Quellen-Detektorkonfigurationen 2A+3A, 2B+3B und 2C+3C vorgesehen. Der erste Satz der Quellen-Detektorkonfiguration 2A+3A ist um seinen Tomographiebereich, den die Objektmaterialien 4A, 4B, 4C usw. durchlaufen, drehbar angeordnet. Der erste Satz dient zur Erfassung der Referenzmusterdaten sowie zur Erfassung der Prüflingsdaten der 1. Projektion aus den gegebenen 600 Projektionen. Der zweite und dritte Satz 2B+3B und 2C+3C sind relativ zu ihren Tomographiebereichen fest angeordnet. Der zweite Satz dient zur Erfassung der Prüflingsdaten der 101. Projektion, der dritte Satz dient zur Erfassung der Prüflingsdaten der 201. Projektion. Wenn der Projektionswinkel des ersten Satzes 2A+3A mit 0º festgelegt ist, beträgt der Projektionswinkel des zweiten Satzes 2B+3B relativ zum ersten Satz 60 und der Projektionswinkel des dritten Satzes 2C+3C 120º, wie in der Fig. 19 dargestellt.
Gemäß der Konfiguration von Fig. 19 ist im Meßmodus der erste Satz 2A+3A bei 0º fixiert. Ein zu messender Prüfling wird von der rechten Seite zur linken Seite der Darstellung bewegt. Wenn der Prüfling 4C zum Tomographiebereich des dritten Satzes 2C+3C gelangt, nimmt nur der dritte Satz die Datenerfassung für die 201. Projektion einer gegebenen Scheibe eines Prüflings vor. Wenn derselbe Prüfling 4B (=4C) zum Tomographiebereich des zweiten Satzes 2B+3B gelangt, nimmt nur der zweite Satz die Datenerfassung für die 101. Projektion derselben Scheibe vor. Wenn derselbe Prüfling 4A (=4B) zum Tomographiebereich des ersten Satzes 2A+3A gelangt, nimmt nur der erste Satz die Datenerfassung für die 1. Projektion derselben Scheibe vor. Damit liegen die Projektionsdaten der Prüflingsscheibe für die drei Projektionen vor. Die Operationsabfolge für die Datenerfassung durch den ersten bis dritten Quellen-Detektorsatz wird durch den System-Controller 7 (oder 28X) gesteuert.
Die Anordnung gemäß Fig. 19 ist geeignet, wenn das Testgerät für eine kontinuierliche Kontrolle von in Serie gefertigten Produkten auf einem Bandförderer eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die obige und in den Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt bleiben. Es ist möglich, die Ausführungsform optional zu modifizieren, ohne dadurch den erfindungsgemäßen Rahmen zu verlassen.
So kann beispielsweise anstelle der in der obigen Ausführungsform vorgesehenen Röntgenstrahlung eine andere Strahlung, z. B. γ-Strahlen, Neutronenstrahlung oder dergl. in ähnlicher Weise verwendet werden.
Obwohl außerdem zur Erläuterung der Ausführungsform eine sog. "CT-Ausrüstung der dritten Generation" herangezogen wird (die einen rotierend abgetastetes fächerförmiges Strahlenbündel zum Erhalt eines tomographischen Bildes verwendet), kann die vorliegende Erfindung auch auf eine CT-Ausrüstung der ersten Generation angewendet werden, bei der ein enges Strahlenbündel traversierend und rotierend abgetastet wird, um ein tomographisches Bild zu erhalten, oder auf eine CT-Ausrüstung der zweiten Generation, bei der ein schmales fächerförmiges Strahlenbündel traversierend und rotierend abgetastet wird, um ein tomographisches Bild zu erhalten, oder auf eine CT-Generation der vierten Generation, bei der ein zu untersuchendes Objektmaterial von Sensorelementen umgeben ist und bei der nur eine Strahlungsquelle zur Abstrahlung eines fächerförmigen Strahlenbündels zum Zeitpunkt der Abtastung rotiert.
Die nachstehenden US-Patente beziehen sich auf das technische Feld der Erfindung. Alle Beschreibungen dieser US- Patente sind in der vorliegenden Anmeldung zu dem Zweck enthalten, die Offenbarung der vorliegenden Erfindung zu unterstützen.
(1) US-PS 4,075,492, veröffentlicht am 21. Februar 1978 (Boyd et al.)
(2) US-PS 4,138,721, veröffentlicht am 6. Februar 1979 (Boyd)
(3) US-PS 4,149,247, veröffentlicht am 10. April 1979 (Pavkovich et al.)
(4) US-PS 4,280,178, veröffentlicht am 21. Juli 1981 (Nassi et al.)
(5) US-PS 4,293,912, veröffentlicht am 6. Oktober 1981 (Walters)

Claims

1. Tomographisches Gerät zur Untersuchung bzw. Prüfung eines Objektmaterials, das entweder ein Bezugsmuster oder ein Prüfling ist, gekennzeichnet durch:

eine Scanner-Einrichtung (1-8; 21X-30X) zur Erzeugung und Erkennung eines Abtast-Strahlenbündels (FB) innerhalb einer gegebenen Ebene, in der das Objektmaterial (4; 31X) angeordnet ist, und zur Lieferung eines Scanner-Ausgangs (E3; E23X), der eine erste gegebene Anzahl von Referenzprojektionsdaten eines fehlerfreien Referenzmusters umfaßt, wobei jedes Referenzprojektionsdatum einem verschiedenen Rotationswinkel der Scanner-Einrichtung entspricht, und der weiterhin eine zweite gegebene Anzahl von Kontrollprojektionsdaten eines möglicherweise fehlerhafte Bereiche enthaltenden Prüflings umfaßt, wobei die zweite gegebene Anzahl einer kleineren Anzahl von Rotationswinkeln entspricht als die erste gegebene Anzahl;

eine mit der Scanner-Einrichtung gekoppelte Rekonstruktionseinrichtung (9-13, 21, 22, 220; 32X-39X), die die Kontrollprojektionsdaten mit den Referenzprojektionsdaten kombiniert, wobei spezifische Daten entsprechend den Kontrollprojektionsdaten gelöscht werden, um tomographische Bilddaten bereitzustellen, die den Prüfling repräsentieren; und

eine mit der Rekonstruktionseinrichtung gekoppelte Anzeigeeinrichtung (14, 15; 40X, 42X) zur sichtbaren Darstellung des tomographischen Bildes des Prüflings gemäß der tomographischen Bilddaten.

2. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung eine Speichereinrichtung (13) zur Speicherung der Kontrollbilddaten (D21X) enthält.

3. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung folgendes umfaßt:

eine Referenzspeichereinrichtung (22) zur Speicherung der rekonstruierten das Referenzmuster repräsentierenden Referenzbilddaten (D21Y); und

eine Rück-Projektoreinrichtung (12), die auf die rekonstruierten Referenzbilddaten (D21Y) aus der Referenzspeichereinrichtung (22) sowie auf den Scanner-Ausgang (E3) mit Informationen des Prüflings zur Rekonstruktion der Kontrollbilddaten (D21X) anhand der Scanner-Ausgangsinformationen (E3) reagiert und die die tomographischen Bilddaten gemäß den rekonstruierten Referenzbilddaten (D21Y) und den rekonstruierten Kontrollbilddaten (D21X) bereitstellt.

4. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung den Scanner-Ausgang (E3; E23X) rekonstruiert, um die Referenzbilddaten (D21Y; D34X) bereitzustellen, die einem rekonstruierten Bild des Referenzmusters entsprechen, wenn das Objektmaterial (4; 31X) das Referenzmuster ist, und die den Scanner-Ausgang (E3; E23X) rekonstruiert, um die Kontrollbilddaten (D21X; D35XB) bereitzustellen, die einem rekonstruierten Bild des Prüflings entsprechen, wenn das Objektmaterial (4; 31X) der Prüfling ist.

5. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (15) ein Bild mit einer Vielzahl verschiedener Artefakte ( gemäß Fig. 3) anzeigt, von denen jeder durch einen Fehlerbereich ( gemäß Fig. 3) im Prüfling (4) verläuft, wobei der Bereich ( ) die Differenz zwischen dem Referenzmuster und dem Prüfling repräsentiert.

6. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Einrichtung (Gitter in der Fig. 3) umfaßt zur Messung der Position des Fehlers im Schnittpunkt ( ) der mehrfachen Artefakte ( ).

7. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Einrichtung (Gitter in der Fig. 3) umfaßt zur Messung der Größe des Fehlers im Schnittpunkt ( ) der mehrfachen Artefakte ( ).

8. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Referenzbilddaten (D21Y) Informationen entsprechend den Kontrollbilddaten (D21X) fehlen, wobei den Kontrollbilddaten (D21X) Informationen entsprechend den Referenzbilddaten (D21Y) fehlen und wobei die tomographischen Bilddaten (DT) der Summe der Referenzbilddaten (D21Y) und der Kontrollbilddaten (D21X) entsprechen.

9. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung folgendes enthält:

eine Referenzbildspeichereinrichtung (22) zur Speicherung der Referenzbilddaten (D21Y), wenn das Objektmaterial (4) das Referenzmuster ist;

eine Kontrollbildspeichereinrichtung (13) zur Speicherung der Referenzbilddaten (D21X), wenn das Objektmaterial (4) der Prüfling ist; und

eine Einrichtung (220) zur Kombination der Referenzbilddaten (D21Y) mit den Kontrollbilddaten (D21X) zur Bereitstellung der tomographischen Bilddaten (DT).

10. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (15) eine Bildwandlereinrichtung (14; 40X) zur Modifizierung der Gradation der tomographischen Bilddaten (DT; D39X) umfaßt.

11. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scanner-Einrichtung eine System-Controllereinrichtung (7) enthält, die auf eine vorgegebene Sequenz anspricht, zum Erhalt der Referenzbilddaten (D21Y), denen die Informationen der Kontrollbilddaten (D21X) fehlen, zum Erhalt der Kontrollbilddaten (D21X), denen die Informationen der Referenzbilddaten (D21Y) fehlen, und zum Erhalt der rekonstruierten tomographischen Bilddaten (DT), die der Summe der Referenzbilddaten (D21Y) und der Kontrollbilddaten (D21X) entsprechen.

12. Tomographische Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung eine Differenzeinrichtung (34X-36X) enthält zur Bereitstellung von Umfangsdaten (D36X), entsprechend der Differenz zwischen den Referenzbilddaten (D34X) und den Kontrollbilddaten (D36X), die die Differenz zwischen einem Umfangsbereich des Prüfling und demjenigen des Referenzmusters repräsentieren.

13. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (15) eine Bildwandlereinrichtung (40X) enthält zur Modifikation (ST116 in der Fig. 16) der Umfangsdaten (D36X), so daß ein auf der Anzeigeeinrichtung (42X) dargestelltes tomographisches Bild den Differenzbereich (Fig. 11) zwischen den Referenzbilddaten (D34X) und den Kontrollbilddaten (D35XB) überbetont sichtbar macht.

14. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung weiterhin enthält:

eine Referenzbildspeichereinrichtung (22) zur Speicherung der Referenzbilddaten (D21Y), wenn das Objektmaterial das Referenzmaterial ist;

eine Kontrollbildspeichereinrichtung (13) zur Speicherung der Kontrollbilddaten (D21X), wenn das Objektmaterial der Prüfling ist; und

15. Tomographisches Gerät gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Scanner-Einrichtung eine System- Controllereinrichtung (28X) umfaßt, die auf eine vorgegebene Sequenz zur Ausführung der Modifikationsfunktion der Bildwandlereinrichtung (40X) anspricht, so daß der Betrag der Differenz ( ) vergrößert wird ( zu L gemäß Fig. 11).

16. Tomographisches Testverfahren, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Erfassung einer ersten gegebenen Anzahl von Referenzprojektionsdaten mittels einer CT-Abtastung eines fehlerfreien Referenzmusters, wobei jedes Referenzprojektionsdatum einem verschiedenen Rotationswinkel der CT-Scannereinrichtung entspricht;

Erfassung einer zweiten gegebenen Anzahl von Kontrollprojektionsdaten mittels einer CT-Abtastung eines möglicherweise fehlerbehafteten Prüflings, wobei die zweite gegebene Anzahl einer kleineren Anzahl von Rotationswinkeln entspricht als die die erste gegebene Anzahl;

Kombination der Kontrollprojektionsdaten mit den Referenzprojektionsdaten, aus denen spezifische, den Kontrollprojektionsdaten entsprechende Daten gelöscht sind, zur Bereitstellung der den Prüfling repräsentierenden tomographischen Bilddaten; und

Anzeige eines tomographischen Bildes des Prüflings gemäß den tomographischen Bilddaten.

17. Tomographisches Testverfahren gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

Wahl und Darstellung einer Vielzahl von Artefakten ( in der Fig. 3), von denen jedes einen Fehlerbereich ( in der Fig. 3) des Prüflings durchläuft; und

Messung der Position oder Größe des Fehlers gemäß dem Schnittpunkt ( ) der mehrfachen Artefakte ( ).