WO2007076817A1 - Ct measuring method - Google Patents

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WO2007076817A1
WO2007076817A1 PCT/DE2006/002265 DE2006002265W WO2007076817A1 WO 2007076817 A1 WO2007076817 A1 WO 2007076817A1 DE 2006002265 W DE2006002265 W DE 2006002265W WO 2007076817 A1 WO2007076817 A1 WO 2007076817A1
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WO
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axis
rotation
detector
measured
data
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PCT/DE2006/002265
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German (de)
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Inventor
Ulf Hassler
Theobald Fuchs
Randolf Hanke
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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    • 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
    • G01N23/046—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 tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph

Definitions

  • Computed Tomography is a well-known since the early 70s measuring method. This is an imaging procedure that has found particular application in medicine. A person is screened with X-rays, detects the weakened radiation from the body and reconstructs sectional images and / or 3D views from the measured data. Computer tomography is a non-invasive spatial recording procedure for the visual reproduction of the entire human body.
  • a tree trunk is rotated about its longitudinal axis, and the tree trunk is irradiated by the fan beam of an X-ray source.
  • a line detector aligned parallel to the longitudinal axis measures the transmitted radiation.
  • Measurement data are used to reconstruct the tree trunk interior.
  • a single detector of the line detector collects the data for a slice oriented perpendicular to the longitudinal axis or for a projection of a tree trunk perpendicular to the longitudinal axis. Since a line detector is used, it is possible that a plurality of such disks are measured simultaneously. To measure the tree trunk along its entire length, the rotating tree trunk is moved longitudinally.
  • disk here, as well as in total in this description of the invention, an imaginary disk is that you look at the object as from slices imagined. The term does not mean that the object under consideration, z. B. said tree trunk, physically has a disc-like structure.
  • a computer tomography measurement method is provided on a moving object.
  • a rotating object in a first step, is guided translationally through the X-ray fan beam of a CT measuring device.
  • the axis of rotation of the object is aligned parallel to the surface of a surface detector, and moves the object relative to the CT measuring device.
  • the CT measuring device can be arranged fixed in space.
  • a slice of the object arranged perpendicular to the axis of rotation of the object is measured during its passage through the fan beam. This takes place in that a detector line of the area detector arranged perpendicular to the axis of rotation measures x-ray radiation, and these measured data are assigned to the said pane. at This procedure is thus the object between the detector and the X-ray source, and measures a perpendicular to the rotation axis ⁇ aligned line of the area detector transmitted X-radiation.
  • an area detector is used with a Clearre ⁇ ckung in the direction of the axis of rotation. This results in a plurality of aligned perpendicular to the axis of rotation lines of the area detector. This makes it possible to measure a plurality of slices simultaneously. Depending on the dimensions of the object, it may be necessary to move it additionally in the direction of the axis of rotation in order to measure it completely.
  • the object is tomographically reconstructed using the measured data.
  • a measurement of a slice of the object takes place within a fairly short time.
  • the measuring time may be shorter than the time for a few revolutions of the object. This short measuring time for the measurement of a single slice requires that the translation speed can be increased, so that overall the measuring time for the object is short.
  • the object rolls on a plane through the fan beam.
  • the method of the object is carried out in the direction of its axis of rotation such that, after measuring a first plurality of slices, the object is moved in the direction of the axis of rotation and then further slices are measured. This approach is useful when the fan beam does not detect the entire object and the dwell time of the subject in the fan beam is short.
  • the first plurality of slices then approximately represent that part of the object which is transilluminated by the fan beam. This part is passed through the fan beam of the X-ray source and measured. Subsequently, a shift takes place in the direction of the axis of rotation. Finally, the measurement of the remaining part of the object takes place during a second passing of the object through the fan beam while measuring the further slices.
  • this can be generalized to an n-time (n is a natural number) passing the object through the fan beam and a consecutive measurement of n parts of the object.
  • An embodiment further provides that the object during its translational movement, for. B. his roles, is also moved in the direction of its axis of rotation, z. B. by a longitudinal displacement of the roller plane in or against the rotational axis sencardi.
  • a movement parallel to the axis of rotation takes place only outside of a measuring interval, ie with a time offset to this.
  • the measurement interval here is the time for the acquisition of measurement data for a single slice by a detector array. Otherwise, as will be explained in more detail later with reference to FIG. 3, a detector line aligned perpendicular to the axis of rotation would receive measurement data from at least two disks, which would falsify the measurement results.
  • This procedure is suitable if the fan beam does not cover the entire object and the dwell time of the object in the fan beam is long. Because of the slow Translational movement of the object consist in that time reserves to move the object while passing through the fan beam in the direction of its axis of rotation and record during this shift no measurement data. It goes without saying that this procedure can be combined with the procedure of the last paragraph.
  • a further embodiment provides that the translational movement takes place gear-wheel-guided and the object is rotated by means of an axis driven by the toothed wheel.
  • the rotation here, as explained above, take place outside of a measuring interval.
  • the translation movement can be realized slip-free with a gear, and said additional movement of the object about the axis of rotation by longitudinal displacement of the driven axle, the z. B. may be the axis of rotation of the gear itself. It goes without saying that in this case the axis of rotation of the gear is parallel to the axis of rotation of the object.
  • the measured data obtained are transformed into parallel beam data.
  • These are the measurement data related to a coordinate system that moves with the object.
  • the position of a beam can be specified by two parameters: a first parameter is the shortest distance ⁇ of the beam to the center of the object, and a second parameter of the angle als spanned between the beam and a selected axis of the object coordinate system ,
  • the transformed measured values then depend on the parameters ⁇ and 3.
  • the transformed measured values make it possible to use known algorithms for carrying out the tomographic reconstruction. It should be noted that a transformation of the measurement data in parallel beam data is not mandatory.
  • a geometrical parameterization of the beams suitable for the tomographic reconstruction of one or simultaneously several layers can be carried out for the data.
  • Tomographic reconstruction is most easily formulated in parallel beam coordinates. But there are also transformations in other coordinate systems possible, for. As in polar coordinates, which also allow a tomographic reconstruction of the object.
  • a pure fan beam reconstruction is also possible, ie a tomographic reconstruction without any transformation of the measurement data.
  • objects introduced in a cylinder are measured.
  • the use of a cylinder as a transport means for the objects to be measured makes it possible to choose a free rolling of the cylinder, for example along an inclined plane, and avoids the clamping of the object in a holder with subsequent driving by means of a rotary motor.
  • any cylindrical objects are measured, for example, cans, rods, woods, axles, screws, nuts, pipes, cores, pins (eg, pencils such as pencils), motor vehicle wheels, especially alloy wheels, engine pistons, and the like. These objects can, for example, roll on an inclined plane and thereby pass through the said fan beam of the X-ray source.
  • the cylindrical objects can be measured during their manufacturing or machining process. In order not to intervene in this process, it makes sense to use a combined translation and rotation movement, which is anyway carried out in this process, for carrying out the CT measurements. Zen.
  • a fan beam can be selected for this purpose, which covers the entire rolling object.
  • the object can be measured in its entire length during said passage, multiple measurements in succession are not required, and the timing of the manufacturing or machining process is not affected.
  • an embodiment of the invention is that several objects are measured simultaneously. Due to the considerably faster measured value acquisition, with suitable dimensioning of the respective object, it is also possible to measure several objects simultaneously, and to that extent the time required for the measurement of a large number of such objects can be reduced.
  • the method according to one of the above-mentioned embodiments is used in a method for producing or processing the object.
  • the effort for the CT measuring method is less pronounced if the object is simultaneously moved in a translatory and rotational manner as part of its production or processing.
  • the measurement takes place, for example, locally where the object rolls anyway in the context of production or processing. This saves a separate drive for the object to be examined, and in particular also saves a time-consuming clamping of the object in a holding device for carrying out a measurement.
  • a computer program product be deployed on a computer-readable medium comprising computer-readable program means, the computer-readable program means causing the computer to first read a line of an X-ray surface detector, and the acquired Assigning measured data to a disk of a rotating object.
  • the measured data is transformed into parallel beam data, so that in a final step the geometry of the 3D object can be tomographically reconstructed with the parallel beam data.
  • the transformation may comprise the step of determining the distance of the rotation axis of the rotating object to a line extending from the source of the x-ray fan beam to the detector element of the detector which supplies the measurement data to be transformed Has.
  • FIG. 2 shows by way of example the transformation of the measurement data into parallel beam data
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the geometric conditions in the CT measurement
  • FIG. 4 shows a device for realizing a combined translational and rotational movement for moving the measurement object.
  • FIG. 1 shows a construction of a CT measuring device 1 for the tomographic data acquisition on objects 4, which is detected by the thread. 7 of an X-ray source 2 roll.
  • Rolling is to be understood here broadly and to cover all cases in which a rotating object 4 simultaneously moves translationally in a direction perpendicular to the axis of rotation 6.
  • the CT measuring device 1 comprises an X-ray source 2 and a detector 3, wherein, according to FIG. 1, the CT measuring device 1 is to measure a rolling object.
  • the object is a can 4 with a diameter of, for example, 8 cm and a height of 10 cm.
  • the cylinder axis of the cans 4 is perpendicular to the plane of the figure, and the rolling cans 4 move on a rolling surface 5 parallel to the surface of the detector 3 in the x-direction.
  • the y-direction is surface normal to the area detector 3, and the z-direction is perpendicular to the plane of the figure in this.
  • ⁇ 2- ⁇ / T is the angular velocity
  • t is the time
  • T is the time for one revolution, i. the period.
  • the can 4 When the can 4 is rolled through the fan beam 7 of the x-ray source 2, it is irradiated with x-ray radiation, with the transmitted x-ray radiation being detected by the detector 3.
  • the surface of the detector 3 is perpendicular to the plane of the figure, and a likewise in the y-direction detector line 9 detects all intensity values of the X-radiation for a disc 8 of the can 4.
  • a complete projection data set for a tomographic reconstruction is extracted, for example an angular range of 180 °.
  • the x-y coordinate system is considered
  • the beam with opening angle ⁇ has the angle
  • the measured values P ⁇ ) be (Q, ⁇ ) and re-sorted with the aid of the equations 5 and 6 required for the reconstruction data P ⁇ & transformed.
  • it comprises a coordinate transformation into a coordinate system moving with the object 4.
  • known algorithms can be used, as described, for example, in the book by AC Kak and M. Slaney, "Principles of Computerized Tomography Imaging", IEEE Press, 1988, This reconstruction is well known to those skilled in the art and thus requires no further explanation.
  • the X-ray source 2 radiates X-radiation at an angle ⁇ F of, for example, 90 °.
  • the distance efeo between the X-ray source 2 and the surface of the detector 3 is 16 cm, for example.
  • the geometric magnification M is thus
  • the depth of the detector so the extent of the detector 3 in the direction of projecting into the plane of the figure 1 z-axis is in the example 13 cm, which gives a total of 650 pixels in the z direction at the given pixel pitch ⁇ D.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of the geometric relationships in the above embodiment.
  • the pyramid represents simplifying the fan beam 7 of the X-ray source 2.
  • the can 4 is completely detected by the fan beam 7.
  • All 650 discs 8 are simultaneously detected when passing through the can 4 by the fan beam 7.
  • the data from a respective disk 8 originate from exactly one detector line 9 consisting of a plurality of detector elements 10.
  • the detector line 9 is perpendicular to the cylinder axis extending parallel to the z-axis.
  • FIG. 4 shows a possibility of how a combined rotational and translational movement can be realized for the object to be examined.
  • An object (not shown) is fixedly connected to a slide 11 rotatable about an axis of rotation 6.
  • a bolt 12 is passed through the center of a gear 13.
  • the gear 12 is associated with a rack 14.
  • the toothed wheel 13 is moved along the rack 12, so that the object translates along the y-axis.

Abstract

The invention relates to a computer tomography measuring method for a moving object. In a first step, the rotating object is guided in translation through the x-ray fan beam of a computer tomography measuring device (1), the rotational axis (6) of the object (4) being oriented parallel to the surface of a junction-type detector (3). A slice (8) of the object (4), perpendicular to the rotational axis (6), is measured as the object passes through the fan beam (7), in such a way that the detector line (9) thereof pertaining to the junction-type detector (3) and extending perpendicularly to the rotational axis (6), measures the x-ray radiation, and the measuring data is associated with the slice (8). This measurement is carried out simultaneously for a plurality of adjacent slices (8), the last step of the method comprising the tomographic reconstruction of the object using the measuring data obtained.

Description

Patentanmeldung: Patent Application:
CT-MessverfahrenCT measurement method
Anmelderin :Applicant:
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.Fraunhofer-Gesellschaft for the promotion of applied research e.V.
Hansastraße 27 C 80686 München Hansastrasse 27 C 80686 Munich
Beschreibungdescription
Die Computertomografie (CT) ist eine seit Anfang der 70er Jahre bekannte Messmethode. Es handelt sich hierbei um ein bild- gebendes Verfahren, das insbesondere in der Medizin Anwendung gefunden hat. Eine Person wird hierbei mit Röntgenstrahlen durchleuchtet, die vom Körper geschwächte Strahlung detektiert und aus den Messdaten Schnittbilder und / oder 3D-Ansichten rekonstruiert. Die Computertomografie ist hierbei ein nicht- invasives räumliches Aufnahmeverfahren für die bildliche Wiedergabe des gesamten Körpers des Menschen.Computed Tomography (CT) is a well-known since the early 70s measuring method. This is an imaging procedure that has found particular application in medicine. A person is screened with X-rays, detects the weakened radiation from the body and reconstructs sectional images and / or 3D views from the measured data. Computer tomography is a non-invasive spatial recording procedure for the visual reproduction of the entire human body.
D. L. Schmoldt et al.: "Non-Destructive Evaluation of Hardwood Logs: CT Scanning, Machine Vision and Data Utilization", Non- destr. Test Eval . , Heft 15, Seiten 279-309, offenbaren einD.L. Schmoldt et al .: "Non-Destructive Evaluation of Hardwood Logs: CT Scanning, Machine Vision and Data Utilization", Non-destr. Test Eval. , Issue 15, pages 279-309, disclose
Verfahren zur Durchführung der Computertomografie an Baumstämmen. Bei dem Verfahren wird ein Baumstamm um seine Längsachse gedreht, und wird der Baumstamm vom Fächerstrahl einer Röntgenquelle bestrahlt. Ein parallel zur Längsachse ausgerichte- ter Zeilendetektor misst die transmittierte Strahlung. DieMethod of performing computed tomography on tree trunks. In the method, a tree trunk is rotated about its longitudinal axis, and the tree trunk is irradiated by the fan beam of an X-ray source. A line detector aligned parallel to the longitudinal axis measures the transmitted radiation. The
Messdaten werden zur Rekonstruktion des Baumstamminneren herangezogen.Measurement data are used to reconstruct the tree trunk interior.
Bei dem Verfahren von Schmoldt et al . sammelt ein einzelner Detektor des Zeilendetektors die Daten für eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete Scheibe bzw. für eine senkrecht zur Längsachse erfolgende Projektion eines Baumstamms. Da ein Zeilendetektor eingesetzt wird, ist es möglich, dass mehrere derartige Scheiben simultan vermessen werden. Um den Baumstamm entlang seiner gesamten Länge zu vermessen, wird der rotierende Baumstamm in Längsrichtung verschoben.In the method of Schmoldt et al. A single detector of the line detector collects the data for a slice oriented perpendicular to the longitudinal axis or for a projection of a tree trunk perpendicular to the longitudinal axis. Since a line detector is used, it is possible that a plurality of such disks are measured simultaneously. To measure the tree trunk along its entire length, the rotating tree trunk is moved longitudinally.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „Scheibe" hier, wie auch insgesamt in dieser Erfindungsbeschreibung, eine gedachte Scheibe ist, dass man sich also das Objekt als aus Scheiben aufgebaut vorstellt. Der Begriff bedeutet nicht, dass das betrachtete Objekt, z. B. der genannte Baumstamm, physikalisch eine scheibenartige Struktur hat.It should be noted that the term "disk" here, as well as in total in this description of the invention, an imaginary disk is that you look at the object as from slices imagined. The term does not mean that the object under consideration, z. B. said tree trunk, physically has a disc-like structure.
Die US 4,989,225, die US 4,422,177 und die DE 4016245 Al beschreiben jeweils ein CT-System, bei dem das zu untersuchende Objekt während der Vermessung mit einem Zeilendetektor eine Translations- und eine Rotationsbewegung ausführt. Bei der EP 1672357 A2 führt das Objekt lediglich eine Rotationsbewegung aus .US Pat. No. 4,989,225, US Pat. No. 4,422,177 and DE 4016245 A1 each describe a CT system in which the object to be examined performs a translatory and a rotational movement during the measurement with a line detector. In EP 1672357 A2, the object only performs a rotational movement.
Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein CT-Messverfahren für sich bewegende Objekte mit kurzer Messzeit bereitzustellen.It is an object of one embodiment of the present invention to provide a CT measurement method for moving objects with short measurement time.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche wiedergegeben.The solution of this object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous developments are represented by the features of the dependent claims.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Com- putertomografie-Messverfahren an einem sich bewegenden Objekt bereitgestellt. Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt ein sich drehendes Objekt durch den Röntgenfächer- strahl einer CT-Messeinrichtung translatorisch hindurchge- führt. Hierbei ist die Drehachse des Objekts parallel zur Oberfläche eines Flächendetektors ausgerichtet, und bewegt sich das Objekt relativ zur CT-Messeinrichtung. Die CT- Messeinrichtung kann hierbei raumfest angeordnet sein.According to a first embodiment of the invention, a computer tomography measurement method is provided on a moving object. In this method, in a first step, a rotating object is guided translationally through the X-ray fan beam of a CT measuring device. Here, the axis of rotation of the object is aligned parallel to the surface of a surface detector, and moves the object relative to the CT measuring device. The CT measuring device can be arranged fixed in space.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird eine senkrecht zur Drehachse des Objekts angeordnete Scheibe des Objekts während ihres Durchtritts durch den Fächerstrahl vermessen. Dies erfolgt dadurch, dass eine senkrecht zur Drehachse angeordnete Detektorzeile des Flächendetektors Röntgenstrahlung misst, und diese Messdaten der besagten Scheibe zugeordnet werden. Bei dieser Vorgehensweise befindet sich somit das Objekt zwischen Detektor und Röntgenquelle, und misst eine senkrecht zur Dreh¬ achse ausgerichtete Zeile des Flächendetektors transmittierte Röntgenstrahlung .In a second step of the method, a slice of the object arranged perpendicular to the axis of rotation of the object is measured during its passage through the fan beam. This takes place in that a detector line of the area detector arranged perpendicular to the axis of rotation measures x-ray radiation, and these measured data are assigned to the said pane. at This procedure is thus the object between the detector and the X-ray source, and measures a perpendicular to the rotation axis ¬ aligned line of the area detector transmitted X-radiation.
Bei dem Verfahren wird ein Flächendetektor mit einer Erstre¬ ckung in Richtung der Drehachse eingesetzt. Damit liegt eine Mehrzahl von senkrecht zur Drehachse ausgerichteten Zeilen des Flächendetektors vor. Dies ermöglicht es, eine Mehrzahl von Scheiben simultan zu vermessen. Abhängig von den Abmessungen des Objekts kann es erforderlich sein, es noch zusätzlich in Richtung der Drehachse zu verfahren, um es vollständig zu vermessen.In the method, an area detector is used with a Erstre ¬ ckung in the direction of the axis of rotation. This results in a plurality of aligned perpendicular to the axis of rotation lines of the area detector. This makes it possible to measure a plurality of slices simultaneously. Depending on the dimensions of the object, it may be necessary to move it additionally in the direction of the axis of rotation in order to measure it completely.
In einem letzten Schritt wird das Objekt unter Zuhilfenahme der Messdaten tomografisch rekonstruiert.In a final step, the object is tomographically reconstructed using the measured data.
Bei der obigen Ausführungsform erfolgt eine Vermessung einer Scheibe des Objekts innerhalb einer recht kurzen Zeit. Für den Spezialfall, dass die Translationsbewegung des Objekts eine Rollbewegung ist, kann beispielsweise die Messzeit kleiner sein als die Zeit für einige wenige Umdrehungen des Objekts. Diese kurze Messzeit für die Vermessung einer einzelnen Scheibe bedingt, dass die Translationsgeschwindigkeit erhöht werden kann, sodass insgesamt die Messzeit für das Objekt kurz ist.In the above embodiment, a measurement of a slice of the object takes place within a fairly short time. For example, in the special case that the translational motion of the object is a rolling motion, the measuring time may be shorter than the time for a few revolutions of the object. This short measuring time for the measurement of a single slice requires that the translation speed can be increased, so that overall the measuring time for the object is short.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung rollt das Objekt auf einer Ebene durch den Fächerstrahl hindurch. Dies funktioniert zum Beispiel bei zylindrischen Objekten, so dass in diesem Fall die Zylinderachse zur Drehachse wird. Bei dieser Wahl erübrigt es sich, das Objekt umständlich und zeitaufwendig in die Halterung einer Dreheinrichtung einzuspannen und in Rotation zu versetzen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Verfahren des Objekts in Richtung seiner Drehachse derart, dass man zeitlich nach Vermessung einer ersten Mehrzahl von Scheiben das Objekt in Richtung der Drehachse bewegt und dann weitere Scheiben vermisst. Diese Vorgehensweise bietet sich an, wenn der Fächerstrahl nicht das gesamte Objekt erfasst und die Verweilzeit des Objekts im Fächerstrahl kurz ist. Die erste Mehrzahl von Scheiben repräsentiert dann in etwa denjenigen Teil des Objekts, der vom Fächerstrahl durchleuchtet wird. Dieser Teil wird durch den Fächerstrahl der Röntgenquelle hindurchgeführt und vermessen. Anschließend erfolgt eine Verschiebung in Richtung der Drehachse. Zum Schluss erfolgt die Vermessung des restlichen Teils des Objekts während eines zweiten Hindurch- führens des Objekts durch den Fächerstrahl unter Messung der weiteren Scheiben. Selbstverständlich lässt sich dies verallgemeinern zu einem n-maligen (n ist eine natürliche Zahl) Hindurchführen des Objekts durch den Fächerstrahl und einer hintereinander erfolgenden Vermessung von n Teilen des Objekts .In a second embodiment of the invention, the object rolls on a plane through the fan beam. This works, for example, with cylindrical objects, so that in this case the cylinder axis becomes the axis of rotation. With this choice, it is unnecessary to cumbersome and time-consuming to mount the object in the holder of a rotating device and to set in rotation. In a further embodiment, the method of the object is carried out in the direction of its axis of rotation such that, after measuring a first plurality of slices, the object is moved in the direction of the axis of rotation and then further slices are measured. This approach is useful when the fan beam does not detect the entire object and the dwell time of the subject in the fan beam is short. The first plurality of slices then approximately represent that part of the object which is transilluminated by the fan beam. This part is passed through the fan beam of the X-ray source and measured. Subsequently, a shift takes place in the direction of the axis of rotation. Finally, the measurement of the remaining part of the object takes place during a second passing of the object through the fan beam while measuring the further slices. Of course, this can be generalized to an n-time (n is a natural number) passing the object through the fan beam and a consecutive measurement of n parts of the object.
Eine Ausführungsform sieht ferner vor, dass das Objekt während seiner Translationsbewegung, z. B. seines Rollens, zusätzlich in Richtung seiner Drehachse bewegt wird, z. B. durch eine Längsverschiebung der Rollebene in oder entgegen der Drehach- senrichtung. Eine Bewegung parallel zur Drehachse erfolgt hierbei aber zeitlich nur außerhalb eines Messintervalls, also zeitversetzt zu diesem. Das Messintervall ist hierbei die Zeit für die Aufnahme von Messdaten für eine einzige Scheibe durch eine Detektorenzeile. Andernfalls würde, wie später noch mit Bezug auf Fig. 3 näher erläutert werden wird, eine senkrecht zur Drehachse ausgerichtete Detektorzeile Messdaten von mindestens zwei Scheiben aufnehmen, was die Messergebnisse verfälschen würde. Diese Vorgehensweise bietet sich an, wenn der Fächerstrahl nicht das gesamte Objekt erfasst und die Verweil- zeit des Objekts im Fächerstrahl lang ist. Wegen der langsamen Translationsbewegung des Objekts bestehen insofern Zeitreserven, das Objekt während des Hindurchführens durch den Fächerstrahl in Richtung seiner Drehachse zu verschieben und während dieser Verschiebung keine Messdaten aufzunehmen. Es versteht sich von selbst, dass diese Vorgehensweise mit der Vorgehensweise des letzten Absatzes kombiniert werden kann.An embodiment further provides that the object during its translational movement, for. B. his roles, is also moved in the direction of its axis of rotation, z. B. by a longitudinal displacement of the roller plane in or against the rotational axis senrichtung. However, a movement parallel to the axis of rotation takes place only outside of a measuring interval, ie with a time offset to this. The measurement interval here is the time for the acquisition of measurement data for a single slice by a detector array. Otherwise, as will be explained in more detail later with reference to FIG. 3, a detector line aligned perpendicular to the axis of rotation would receive measurement data from at least two disks, which would falsify the measurement results. This procedure is suitable if the fan beam does not cover the entire object and the dwell time of the object in the fan beam is long. Because of the slow Translational movement of the object consist in that time reserves to move the object while passing through the fan beam in the direction of its axis of rotation and record during this shift no measurement data. It goes without saying that this procedure can be combined with the procedure of the last paragraph.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Translationsbewegung zahnradgeführt erfolgt und das Objekt mit einer vom Zahnrad angetriebenen Achse gedreht wird. Die Drehung kann hierbei, wie vorstehend erläutert, außerhalb eines Messintervalls erfolgen. Durch diese Bewegungswahl kann die Translationsbewegung schlupffrei mit einem Zahnrad realisiert werden, und erfolgt die besagte zusätzliche Bewegung des Objekts um die Drehachse durch Längsverschiebung ' der angetriebenen Achse, die z. B. die Rotationsachse des Zahnrads selbst sein kann. Es versteht sich von selbst, dass in diesem Fall die Rotationsachse des Zahnrads parallel zur Drehachse des Objekts ist.A further embodiment provides that the translational movement takes place gear-wheel-guided and the object is rotated by means of an axis driven by the toothed wheel. The rotation here, as explained above, take place outside of a measuring interval. By this choice of motion, the translation movement can be realized slip-free with a gear, and said additional movement of the object about the axis of rotation by longitudinal displacement of the driven axle, the z. B. may be the axis of rotation of the gear itself. It goes without saying that in this case the axis of rotation of the gear is parallel to the axis of rotation of the object.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die gewonnenen Messdaten in Parallelstrahldaten transformiert. Dies sind die Messdaten bezogen auf ein Koordinatensystem, das sich mit dem Objekt mitbewegt. In diesem rotierenden Koordinatensystem lässt sich die Lage eines Strahls durch zwei Parameter angeben: Ein erster Parameter ist der kürzeste Abstand ξ des Strahls zum Mittelpunkt des Objekts, und ein zweiter Parameter der Winkel & , der zwischen dem Strahl und einer ausgewählten Achse des Objektkoordinatensystems aufgespannt wird. Die transformierten Messwerte sind dann von den Parametern ξ und 3 abhängig. Die transformierten Messwerte ermöglichen den Einsatz bekannter Algorithmen zur Durchführung der tomografischen Rekonstruktion . Es sei darauf hingewiesen, dass eine Transformation der Messdaten in Parallelstrahldaten nicht zwingend ist. Allgemein kann für die Daten eine für die tomografische Rekonstruktion einer oder gleichzeitig mehrerer Schichten geeignete geometri- sehe Parametrisierung der Strahlen vorgenommen werden. Die tomografische Rekonstruktion lässt sich am einfachsten in Parallelstrahlkoordinaten formulieren. Es sind aber auch Tranformationen in andere Koordinatensysteme möglich, z. B. in Polarkoordinaten, die ebenfalls eine tomografische Rekonstruktion des Objekts ermöglichen. Auch eine reine Fächerstrahlrekonstruktion ist möglich, also eine tomografische Rekonstruktion ohne jegliche Transformation der Messdaten.In a further embodiment of the invention, the measured data obtained are transformed into parallel beam data. These are the measurement data related to a coordinate system that moves with the object. In this rotating coordinate system, the position of a beam can be specified by two parameters: a first parameter is the shortest distance ξ of the beam to the center of the object, and a second parameter of the angle auf spanned between the beam and a selected axis of the object coordinate system , The transformed measured values then depend on the parameters ξ and 3. The transformed measured values make it possible to use known algorithms for carrying out the tomographic reconstruction. It should be noted that a transformation of the measurement data in parallel beam data is not mandatory. In general, a geometrical parameterization of the beams suitable for the tomographic reconstruction of one or simultaneously several layers can be carried out for the data. Tomographic reconstruction is most easily formulated in parallel beam coordinates. But there are also transformations in other coordinate systems possible, for. As in polar coordinates, which also allow a tomographic reconstruction of the object. A pure fan beam reconstruction is also possible, ie a tomographic reconstruction without any transformation of the measurement data.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden in ei- nem Zylinder eingebrachte Objekte vermessen. Der Einsatz eines Zylinders als Transportmittel für die zu vermessenden Objekte ermöglicht es, ein freies Rollen des Zylinders, zum Beispiel entlang einer schiefen Ebene, zu wählen, und vermeidet das Einspannen des Objekts in eine Halterung mit nachfolgendem An- treiben mittels eines Drehmotors.In a further embodiment of the invention, objects introduced in a cylinder are measured. The use of a cylinder as a transport means for the objects to be measured makes it possible to choose a free rolling of the cylinder, for example along an inclined plane, and avoids the clamping of the object in a holder with subsequent driving by means of a rotary motor.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden beliebige zylindrische Objekte vermessen, beispielsweise Dosen, Stangen, Hölzer, Achsen, Schrauben, Muttern, Rohre, Bohrkerne, Stifte (z. B. Schreibstifte wie Bleistifte), Kraftfahrzeugräder, insbesondere Leichtmetallräder, Motorkolben und dergleichen. Diese Objekte können beispielsweise auf einer schiefen Ebene rollen und dabei durch den besagten Fächerstrahl der Röntgenquelle hindurchgeführt werden.In a further embodiment of the invention, any cylindrical objects are measured, for example, cans, rods, woods, axles, screws, nuts, pipes, cores, pins (eg, pencils such as pencils), motor vehicle wheels, especially alloy wheels, engine pistons, and the like. These objects can, for example, roll on an inclined plane and thereby pass through the said fan beam of the X-ray source.
Die zylindrischen Objekte können während ihres Herstellungsoder Bearbeitungsprozesses vermessen werden. Um nicht in diesen Prozess einzugreifen, bietet es sich an, eine in diesem Prozess ohnehin erfolgende kombinierte Translations- und Rota- tionsbewegung für die Durchführung der CT-Messungen auszunut- zen. Zusätzlich kann hierfür ein Fächerstrahl gewählt werden, der das gesamte rollende Objekt erfasst. Damit kann das Objekt in seiner gesamten Länge während des besagten Hindurchführens vermessen werden, sind mehrfache Messungen hintereinander nicht erforderlich, und wird der zeitliche Ablauf des Herstel- lungs- oder Bearbeitungsprozesses nicht beeinflusst.The cylindrical objects can be measured during their manufacturing or machining process. In order not to intervene in this process, it makes sense to use a combined translation and rotation movement, which is anyway carried out in this process, for carrying out the CT measurements. Zen. In addition, a fan beam can be selected for this purpose, which covers the entire rolling object. Thus, the object can be measured in its entire length during said passage, multiple measurements in succession are not required, and the timing of the manufacturing or machining process is not affected.
Weiterhin besteht eine Ausführungsform der Erfindung darin, dass mehrere Objekte gleichzeitig vermessen werden. Aufgrund der erheblich schnelleren Messwerterfassung können bei geeigneter Abmessung des jeweiligen Objekts auch mehrere Objekte gleichzeitig vermessen werden, und kann insofern der Zeitaufwand für die Vermessung einer großen Zahl solcher Objekte gemindert werden.Furthermore, an embodiment of the invention is that several objects are measured simultaneously. Due to the considerably faster measured value acquisition, with suitable dimensioning of the respective object, it is also possible to measure several objects simultaneously, and to that extent the time required for the measurement of a large number of such objects can be reduced.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren gemäß einer der oben aufgeführten Ausführungsbeispiele in einem Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung des Objekts eingesetzt. Der Aufwand für das CT-Messverfahren fällt gerin- ger aus, wenn das Objekt im Rahmen seiner Herstellung oder Bearbeitung ohnehin simultan translatorisch und rotatorisch bewegt wird. Die Vermessung erfolgt beispielsweise örtlich dort, wo das Objekt im Rahmen der Herstellung oder Bearbeitung ohnehin rollt. Dies erspart einen separaten Antrieb für das zu untersuchende Objekt, und spart insbesondere auch ein zeitaufwendiges Einspannen des Objekts in einer Haltevorrichtung zur Durchführung einer Messung.In a further embodiment, the method according to one of the above-mentioned embodiments is used in a method for producing or processing the object. The effort for the CT measuring method is less pronounced if the object is simultaneously moved in a translatory and rotational manner as part of its production or processing. The measurement takes place, for example, locally where the object rolls anyway in the context of production or processing. This saves a separate drive for the object to be examined, and in particular also saves a time-consuming clamping of the object in a holding device for carrying out a measurement.
Die Aufnahme der Daten und die Rekonstruktion der 3D-Geometrie des Objekts erfolgen zweckmäßigerweise mit einem Computerprogramm. Demgemäß wird vorgeschlagen, dass ein Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Medium eingesetzt wird, das computerlesbare Programmmittel umfasst, wobei die computerlesbaren Programmmittel den Computer veranlassen, zunächst eine Zeile eines Röntgenflächendetektors auszulesen, und die gewon- nenen Messdaten einer Scheibe eines sich drehenden Objekts zuzuordnen. In einem zweiten Schritt werden die Messdaten in Parallelstrahldaten transformiert, sodass in einem letzten Schritt die Geometrie des 3D-Objekts mit den Parallelstrahlda- ten tomografisch rekonstruiert werden kann.The recording of the data and the reconstruction of the 3D geometry of the object are expediently carried out with a computer program. Accordingly, it is proposed that a computer program product be deployed on a computer-readable medium comprising computer-readable program means, the computer-readable program means causing the computer to first read a line of an X-ray surface detector, and the acquired Assigning measured data to a disk of a rotating object. In a second step, the measured data is transformed into parallel beam data, so that in a final step the geometry of the 3D object can be tomographically reconstructed with the parallel beam data.
Ferner kann in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Transformation den Schritt umfasst, den Abstand der Drehachse des sich drehenden Objekts zu einer Linie zu bestimmen, die von der Quelle des Röntgenfächerstrahls zu demjenigen Detektorelement des Detektors verläuft, das die zu transformierenden Messdaten geliefert hat.Furthermore, in an embodiment of the invention, the transformation may comprise the step of determining the distance of the rotation axis of the rotating object to a line extending from the source of the x-ray fan beam to the detector element of the detector which supplies the measurement data to be transformed Has.
Weitere Merkmale und Vorteile der beanspruchten Erfindung wer- den aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar, die nachfolgend als nicht beschränkende Beispiele angegeben sind. Hierbei soll die Benutzung von Bezugszeichen in den Figuren nicht dahingehend verstanden werden, dass die Bezugszeichen den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken sollen. Es zeigt:Other features and advantages of the claimed invention will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, given below by way of non-limiting examples. Here, the use of reference numerals in the figures should not be understood to the effect that the reference numerals are intended to limit the scope of the claimed invention. It shows:
Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau der CT-Messeinrichtung,1 shows a basic structure of the CT measuring device,
Figur 2 beispielhaft die Transformation der Messdaten in Parallelstrahldaten,FIG. 2 shows by way of example the transformation of the measurement data into parallel beam data,
Figur 3 eine Prinzipskizze der geometrischen Verhältnisse bei der CT-Messung,FIG. 3 shows a schematic diagram of the geometric conditions in the CT measurement,
Figur 4 eine Vorrichtung zur Realisierung einer kombinierten Translations- und Rotationsbewegung zur Bewegung des Messobjekts.FIG. 4 shows a device for realizing a combined translational and rotational movement for moving the measurement object.
Figur 1 zeigt einen Aufbau einer CT-Messeinrichtung 1 für die tomografische Datenaufnahme an Objekten 4, die durch den Fä- cherstrahl 7 einer Röntgenquelle 2 rollen. "Rollen" soll hierbei weit verstanden werden und alle Fälle erfassen, bei denen sich ein drehendes Objekt 4 gleichzeitig translativ in einer Richtung senkrecht zur Drehachse 6 bewegt.FIG. 1 shows a construction of a CT measuring device 1 for the tomographic data acquisition on objects 4, which is detected by the thread. 7 of an X-ray source 2 roll. "Rolling" is to be understood here broadly and to cover all cases in which a rotating object 4 simultaneously moves translationally in a direction perpendicular to the axis of rotation 6.
Die CT-Messeinrichtung 1 umfasst eine Röntgenquelle 2 und einen Detektor 3, wobei gemäß Figur 1 die CT-Messeinrichtung 1 ein rollendes Objekt vermessen soll. Bei dem Objekt handelt es sich um eine Dose 4 mit einem Durchmesser von beispielsweise 8 cm und einer Höhe von 10 cm. Die Zylinderachse der Dosen 4 verläuft senkrecht zur Figurenebene, und die rollenden Dosen 4 bewegen sich auf einer Rollfläche 5 parallel zur Oberfläche des Detektors 3 in x-Richtung. Die y-Richtung sei Oberflächennormale zum Flächendetektor 3, und die z-Richtung verlaufe senkrecht zur Figurenebene in diese hinein.The CT measuring device 1 comprises an X-ray source 2 and a detector 3, wherein, according to FIG. 1, the CT measuring device 1 is to measure a rolling object. The object is a can 4 with a diameter of, for example, 8 cm and a height of 10 cm. The cylinder axis of the cans 4 is perpendicular to the plane of the figure, and the rolling cans 4 move on a rolling surface 5 parallel to the surface of the detector 3 in the x-direction. The y-direction is surface normal to the area detector 3, and the z-direction is perpendicular to the plane of the figure in this.
Zum Zeitpunkt t = 0 s befindet sich das ObjektZentrum bei Xo. Für den Drehwinkel a gilt dannAt time t = 0 s, the object center is at Xo. For the rotation angle a then applies
a = ω-t (Gleichung 1)a = ω-t (Equation 1)
ω=2-π/T ist die Winkelgeschwindigkeit, t die Zeit, und T die Zeit für eine Umdrehung d.h. die Periodendauer.ω = 2-π / T is the angular velocity, t is the time, and T is the time for one revolution, i. the period.
Wenn die Translationsgeschwindigkeit v (z.B in m/s) der Drehachse in x-Richtung unabhängig von der Rotation des Objekts ist, ergibt sich der allgemeine Zusammenhang für den Drehwinkel α bezüglich eines am Objekt 4 fixierten Koordinatensystems nachIf the translation velocity v (for example in m / s) of the rotation axis in the x-direction is independent of the rotation of the object, the general relationship for the rotation angle α with respect to a coordinate system fixed to the object 4 results
X-X0 a-ω -. (Gleichung 2)XX 0 a-ω -. (Equation 2)
Rollt nun ein Objekt mit gegebenem Radius .R, ergibt sich aus der Rollgleichung V-T=2-π-R,V=ω-R, (Gleichung 3]Now roll an object of given radius .R, resulting from the roll equation VT = 2-π-R, V = ω-R, (Equation 3)
so dass in diesem Spezialfallso in this special case
X-X1 a--—^L _ (Gleichung 4)XX 1 a --- ^ L _ (Equation 4)
RR
Beim Rollen der Dose 4 durch den Fächerstrahl 7 der Röntgenquelle 2 hindurch wird sie mit Röntgenstrahlung bestrahlt, wo- bei die transmittierte Röntgenstrahlung vom Detektor 3 erfasst wird. Die Fläche des Detektors 3 steht senkrecht auf der Figurenebene, und eine ebenfalls in y-Richtung verlaufende Detektorzeile 9 erfasst sämtliche Intensitätswerte der Röntgenstrahlung für eine Scheibe 8 der Dose 4.When the can 4 is rolled through the fan beam 7 of the x-ray source 2, it is irradiated with x-ray radiation, with the transmitted x-ray radiation being detected by the detector 3. The surface of the detector 3 is perpendicular to the plane of the figure, and a likewise in the y-direction detector line 9 detects all intensity values of the X-radiation for a disc 8 of the can 4.
Für die zu allen Zeitpunkten t > 0 s gemessenen Daten wird ein vollständiger Projektionsdatensatz für eine tomografische Rekonstruktion extrahiert, beispielsweise einen Winkelbereich, von 180°. Zur Bestimmung der bildgebenden Gleichung wird das x-y-Koordinatensystem betrachtet, in dessen Ursprung sich zumFor the data measured at all times t> 0 s, a complete projection data set for a tomographic reconstruction is extracted, for example an angular range of 180 °. For the determination of the imaging equation, the x-y coordinate system is considered
Zeitpunk t= — die Drehachse 6 der Dose 4 befindet. Ist yQ dieZeitpunk t = - the axis of rotation 6 of the box 4 is located. Is y Q the
Koordinate der Röntgenquelle und ß der Öffnungswinkel eines Detektorelements 9 bezüglich der y-Achse, so ergibt, sich der senkrechte Abstand ξ nach der GleichungCoordinate of the X-ray source and ß the opening angle of a detector element 9 with respect to the y-axis, the result is the vertical distance ξ according to the equation
ξ = yQ-q-smß (Gleichung 5)ξ = y Q -q-smβ (Equation 5)
Bezüglich eines mit der Dose 4 rotierenden Koordinatensystems hat der Strahl mit Öffnungswinkel ß den WinkelWith respect to a coordinate system rotating with the can 4, the beam with opening angle β has the angle
3 = -a-ß = XQ~X -ß (Gleichung 6) Hierbei wurde ohne beschränkende Allgemeinheit der Spezialfall des auf einer Oberfläche rollenden Objekts angenommen, vergleiche Gleichung 4.3 = -a-β = XQ~X- β (Equation 6) In this case the special case of the object rolling on a surface was assumed without restrictive generality, compare equation 4.
' Für eine Transformation der Messdaten in Parallelstrahldaten werden die Messwerte P(ß,ξ) umsortiert und unter Zuhilfenahme der Gleichungen 5 und 6 in zur Rekonstruktion benötigte Daten P{&,ξ) transformiert. Es umfasst hierbei eine Koordinatentrans- formation in ein sich mit dem Objekt 4 bewegendes Koordinaten- System. Zur Rekonstruktion der 3D-Struktur der Dose 4 aus den Messdaten P(ß,ξ) können bekannte Algorithmen herangezogen werden wie sie zum Beispiel im Buch von A. C. Kak und M. Slaney, „Principles of Computerized Tomographie Imaging", IEEE Press, 1988, zu finden sind. Diese Rekonstruktion ist dem Fachmann wohl bekannt und bedarf insofern keiner weiteren Ausführungen. 'For a transformation of the measurement data in parallel beam data, the measured values P ξ) be (Q, ξ) and re-sorted with the aid of the equations 5 and 6 required for the reconstruction data P {& transformed. In this case, it comprises a coordinate transformation into a coordinate system moving with the object 4. For the reconstruction of the 3D structure of the can 4 from the measured data P (β, ξ) known algorithms can be used, as described, for example, in the book by AC Kak and M. Slaney, "Principles of Computerized Tomography Imaging", IEEE Press, 1988, This reconstruction is well known to those skilled in the art and thus requires no further explanation.
Die Röntgenquelle 2 strahlt Röntgenstrahlung unter einem Winkel ßF von beispielsweise 90° ab. Der Abstand efeo zwischen der Röntgenquelle 2 und der Oberfläche des Detektors 3 beträgt zum Beispiel 16 cm. Die geometrische Vergrößerung M ist damitThe X-ray source 2 radiates X-radiation at an angle β F of, for example, 90 °. The distance efeo between the X-ray source 2 and the surface of the detector 3 is 16 cm, for example. The geometric magnification M is thus
, (Gleichung 7 )
Figure imgf000014_0001
, (Equation 7)
Figure imgf000014_0001
wobei ε der Abstand der Oberfläche des Detektors 3 zur RoIl- fläche 5 ist. Wegen yQ»ε hängt die geometrische Vergrößerungwhere ε is the distance of the surface of the detector 3 to the surface 5. The geometrical magnification depends on y Q »ε
M im Wesentlichen von yQ ab. Es wurde yQ=3R gewählt, so dass M = 4/3 ist.M is essentially from y Q. It was chosen y Q = 3R, so that M = 4/3.
Beim Detektor 3 ist der Pixelabstand bei industrietypischen Modellen beispielsweise ΔD=200μm. Damit ist die erzielbareIn the case of the detector 3, the pixel pitch in industry-typical models is, for example, Δ D = 200 μm. This is the achievable
Auflösung Δ=—-=150um . M Die Erstreckung W0 des Detektors 3 in x-Richtung beträgtResolution Δ = - = 150um. M The extent W 0 of the detector 3 in the x direction is
. Mit ΔD=200μm ergibt sich eine erforderli
Figure imgf000015_0001
che Gesamtzahl von 1.600 Pixeln in x-Richtung., With Δ D = 200μm results in a erforderli
Figure imgf000015_0001
total number of 1,600 pixels in the x-direction.
Die Tiefe des Detektors, also die Erstreckung des Detektors 3 in Richtung der in die Ebene der Figur 1 hineinragenden z- Achse ist im Beispielsfall 13 cm, womit sich bei dem angeführten Pixelabstand ΔD eine Gesamtzahl von 650 Pixeln in z- Richtung ergibt.The depth of the detector, so the extent of the detector 3 in the direction of projecting into the plane of the figure 1 z-axis is in the example 13 cm, which gives a total of 650 pixels in the z direction at the given pixel pitch Δ D.
Fig. 3 zeigt in einer Prinzipskizze die geometrischen Verhältnisse im obigen Ausführungsbeispiel. Die Pyramide repräsentiert vereinfachend den Fächerstrahl 7 der Röntgenquelle 2. Die Dose 4 wird vollständig vom Fächerstrahl 7 erfasst. Alle 650 Scheiben 8 werden beim Hindurchtreten der Dose 4 durch den Fächerstrahl 7 gleichzeitig erfasst. Die Daten von je einer Scheibe 8 stammen von genau einer, aus mehreren Detektorelementen 10 bestehenden Detektorzeile 9. Die Detektorzeile 9 steht senkrecht auf der parallel zu z-Achse verlaufenden Zy- linderachse.Fig. 3 shows a schematic diagram of the geometric relationships in the above embodiment. The pyramid represents simplifying the fan beam 7 of the X-ray source 2. The can 4 is completely detected by the fan beam 7. All 650 discs 8 are simultaneously detected when passing through the can 4 by the fan beam 7. The data from a respective disk 8 originate from exactly one detector line 9 consisting of a plurality of detector elements 10. The detector line 9 is perpendicular to the cylinder axis extending parallel to the z-axis.
Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, wie für das zu untersuchende Objekt eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung realisiert werden kann. Ein (nicht gezeigtes) Objekt ist fest mit einem um eine Drehachse 6 drehbaren Objektträger 11 verbunden. Ein Bolzen 12 ist durch das Zentrum eines Zahnrads 13 geführt. Dem Zahnrad 12 ist eine Zahnstange 14 zugeordnet.4 shows a possibility of how a combined rotational and translational movement can be realized for the object to be examined. An object (not shown) is fixedly connected to a slide 11 rotatable about an axis of rotation 6. A bolt 12 is passed through the center of a gear 13. The gear 12 is associated with a rack 14.
Im Betrieb wird das Zahnrad 13 entlang der Zahnstange 12 be- wegt, sodass sich das Objekt translatorisch entlang der y-In operation, the toothed wheel 13 is moved along the rack 12, so that the object translates along the y-axis.
Richtung des in Figur 4 gezeigten kartesischen Koordinatensystems bewegt. Hierbei dreht sich der Objektträger 12, sodass dem daran befestigten Objekt eine Drehbewegung aufgeprägt wird. Durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Zahnstange und Zahnrad kann das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit eingestellt werden. Durch Verfahren des Bolzens 12 in axialer Richtung kann das Objekt zusätzlich entlang seiner Drehachse verfahren werden. Direction of the Cartesian coordinate system shown in Figure 4 moves. Here, the slide 12 rotates, so that the object attached thereto is imparted a rotational movement. Due to the transmission ratio between rack and Gear can be set the ratio of feed rate and angular velocity. By moving the bolt 12 in the axial direction, the object can additionally be moved along its axis of rotation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 CT-Messeinrichtung1 CT measuring device
2 Röntgenquelle2 X-ray source
3 Flächendetektor3 area detector
4 Objekt4 object
5 Rollfläche5 rolling surface
6 Drehachse6 axis of rotation
7 Fächerstrahl7 fan beam
8 Scheibe8 disc
9 Detektorzeile9 detector line
10 Detektorelement10 detector element
11 Objektträger11 slides
12 Bolzen12 bolts
13 Zahnrad13 gear
14 Zahnstange 14 rack

Claims

Patentansprüche claims
1. Computertomografie- (CT-) Messverfahren, umfassend die fol- genden Schritte: a) Translatorisches Hindurchführen eines sich drehenden Objekts (4) durch den Röntgenfächerstrahl (7) einer CT- Messeinrichtung (1), wobei die Drehachse (6) des Objekts parallel zur Oberfläche eines Flächendetektors (3) ausge- richtet ist. b) Vermessen einer Mehrzahl von senkrecht zur Drehachse (6) angeordneten Scheiben (8) des Objekts während des Objektdurchtritts durch den Fächerstrahl derart, dass für eine ausgewählte Scheibe eine senkrecht zur Drehachse verlau- fende Detektorzeile (9) des Flächendetektors Röntgenstrahlung misst, und die Messdaten der ausgewählten Scheibe zugeordnet werden, c) tomografische Rekonstruktion des Objekts mit den Messdaten.A computed tomography (CT) measuring method comprising the steps of: a) translating a rotating object (4) through the x-ray fan beam (7) of a CT measuring device (1), the axis of rotation (6) of the object is aligned parallel to the surface of a surface detector (3). b) measuring a plurality of slices (8) of the object arranged perpendicular to the axis of rotation (6) during the passage of the object through the fan beam in such a way that a detector line (9) of the area detector for a selected slice measures X-ray radiation perpendicular to the axis of rotation; Measurement data of the selected slice are assigned, c) tomographic reconstruction of the object with the measured data.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das translatorische Hindurchführen des Objekts durch ein Rollen des Objekts durch den Fächerstrahl durchgeführt wird.2. The method of claim 1, wherein the translational passing of the object is performed by a rolling of the object through the fan beam.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem nach einer Vermessung eines ersten Teils des Objekts dieses in Richtung der Drehachse bewegt und dann der restliche Teil des Objekts vermessen wird.3. The method of claim 1 or 2, wherein after a measurement of a first part of the object, this moves in the direction of the axis of rotation and then the remaining part of the object is measured.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Objekt während seiner Translation zusätzlich in Richtung seiner Drehachse bewegt wird, wobei die zusätzliche Bewegung zeitversetzt zur Vermessung einer Scheibe erfolgt. 4. The method of claim 1 or 2, wherein the object is additionally moved during its translation in the direction of its axis of rotation, wherein the additional movement takes place with a time delay to the measurement of a disc.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Translationsbewegung zahnradgeführt erfolgt und das Objekt mit einer vom Zahnrad angetriebenen Achse gedreht wird.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the translational movement is gear-guided and the object is rotated by an axis driven by the gear.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messdaten in Parallelstrahldaten transformiert werden.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the measurement data are transformed into parallel beam data.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einem Zylinder eingebrachte Objekte vermessen werden.7. The method according to any one of the preceding claims, are measured in the introduced in a cylinder objects.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Dosen, Stangen, Hölzer, Kraftfahrzeugräder, Achsen, Schrauben, Muttern, Rohre Bohrkerne, Schreibstifte, Bolzen oder Motorkolben vermessen werden.8. The method according to any one of the preceding claims, in which cans, rods, woods, vehicle wheels, axles, screws, nuts, pipes cores, pens, bolts or engine pistons are measured.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Objekte gleichzeitig vermessen werden.9. The method according to any one of the preceding claims, in which a plurality of objects are measured simultaneously.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einge- setzt in einem Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung eines Objekts, bei dem das Objekt im Rahmen der Herstellung oder Bearbeitung gleichzeitig translatorisch und rotatorisch bewegt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, used in a method for producing or processing an object, wherein the object is simultaneously moved translationally and rotationally in the context of manufacturing or processing.
11. Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Medium, umfassend computerlesbare Programmmittel, mit denen ein Computer veranlasst wird die folgenden Schritte durchzuführen:A computer program product on a computer readable medium comprising computer readable program means for causing a computer to perform the following steps:
a) Auslesen einer Detektorzeile (9) eines Röntgen- Flächendetektors (3) und Zuordnen der Messdaten zu einer Scheibe (8) eines sich drehenden Objekts (4), wobei die Scheibe senkrecht zur Drehachse ausgerichtet ist, b) tomografische Rekonstruktion der Scheibe mit den gewonnenen Messdaten. a) reading a detector line (9) of an X-ray surface detector (3) and assigning the measurement data to a disc (8) of a rotating object (4), wherein the disc is aligned perpendicular to the axis of rotation, b) tomographic reconstruction of the disc with the obtained measurement data.
12. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10, bei dem die Messdaten vor der tomografischen Rekonstruktion in Parallelstrahldaten transformiert werden. 12. Computer program product according to claim 10, in which the measured data are transformed into parallel beam data before the tomographic reconstruction.
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