Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Korrektur mittels Computertomografie gemessener Durchstrahlungsbilder von geometrischen Merkmalen eines Objekts wie eines Werkstückes oder Bauteils, insbesondere zur Korrektur von Abbildungsfehlern durch Verzeichnung und Detektorverkippung.

Die Durchführung einer Verzeichnungskorrektur für Flachbilddetektoren mit SzintiUatorkörpern wird erstmalig in der DE 10 2010 050 949 AI beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich Bezug genommen wird und dessen Beschreibung bezüglich der grundlegenden Funktion der Verzeichnungskorrektur als Teil dieser Erfindung anzusehen ist, auch, da entsprechende Funktionen in der Bildverarbeitung bereits lange zum Stand der Technik zählen. Zur Bestimmung des Verzeichnungsfehlers wird in der DE 10 2010 050 949 AI ausschließlich der Einsatz eines kalibrierten Objektes vorgeschlagen. Dieses muss zudem den gesamten Bereich des Detektors abdecken, welcher Verzeichnung skorrigiert werden soll.

Hierdurch ergeben sich mehrere Nachteile. Zunächst einmal muss ein relativ großes Kalibrierobjekt zur Verfügung gestellt werden. Die Merkmale dieses Kalibrierobjektes, insbesondere die Abmessungen eines jeden einzelnen Merkmals und die Abstände der Merkmale untereinander, müssen allesamt kalibriert sein, wodurch hohe Kosten für die Anschaffung und Kalibrierung entstehen. Zudem muss sichergestellt werden, dass das Kalibrierobjekt langzeitstabil ist, wodurch wiederum hohe Fertigungs- und Rekalibrierungskosten entstehen. Weiterhin nachteilig wirkt sich aus, dass durch die große Fläche des Kalibrierobjektes durch die computertomografische Abbildung bedingte Abbildungsfehler wie Streustrahlung oder Kegelstrahlartefakte auftreten. Weitere Fehler treten auf, weil das großflächige Kalibrier objekt nur ungenau rechtwinklig zum Mittelpunktstrahl der Strahlungsquelle bzw. parallel zur Detektorfläche ausgerichtet werden kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass sehr viele Strukturen auf das Kalibrierobjekt aufgebracht und kalibriert werden müssen. Auch ist nachteilig, dass die Anzahl der Strukturen auf einem entsprechenden Kalibrierobjekt und dadurch die laterale Auflösung der Verzeichnungskorrektur begrenzt ist. Im Abschnitt [0014] der DE 10 2010 050 949 AI wird zwar beschrieben, dass der Verlauf der Verzeichnung über die Fläche nicht sprunghaften Änderungen unterliegt. Dies vereinbart sich jedoch nicht mit zufälligen Materialabweichungen in der Szintillatorstruktur. Diese können auch von Detektorpixel zu Detektorpixel variieren.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist zudem, dass die Erkennung komplizierter Strukturen wie Kreuzen notwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein besonders einfaches und preisgünstiges Verfahren sowie eine entsprechende Anordnung zur Durchführung einer Verzeichnungskorrektur zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass zumindest ein vorzugsweise unkalibriertes Einmessobjekt oder ein oder mehrere Bereiche, Abschnitte oder Teile von diesem verwendet werden, welches bzw. welche in unterschiedlichen Relativpositionen zum Detektor angeordnet und Durchstrahlungsbilder aufgenommen werden, wobei Korrekturwerte aus einem zwischen sich aus den Relativpositionen ergebender Soll- Verschiebung und in den Durchstrahlungsbildern vorliegender Ist- Verschiebung ermittelt werden.

Ein unkalibriertes Einmessobjekt zeichnet sich dadurch aus, dass die Abmessungen des einen oder der mehreren Bereiche, Abschnitte oder Teile, beispielsweise Durchmesser einer oder mehrerer Kugeln, und die Abstände zwischen mehreren zur Ermittlung der Korrekturwerte benutzten Bereiche, Abschnitte oder Teile wie Kugelabstände unbekannt oder nur im Rahmen der vom Hersteller angegebenen Toleranzen bekannt sind. Es erfolgt also keine Messung, beispielsweise mit einem Koordinatenmessgerät, um die Abmessungen und Abstände genau zu bestimmen. Zur Durchführung der hierzu notwendigen Positionierung des unkalibrierten Einmessobjektes ist die Computertomografie-Sensorik in einem Koordinatenmessgerät integriert und die Koordinatenmessgeräte-Achsen werden zur Relativbewegung zwischen dem Einmessobjekt und dem Detektor verwendet, wobei also eine Verschiebung entlang dieser Koordinatenmessgeräte-Achsen erfolgt. Die Koordinatenmessgeräte-Achsen weisen dabei die notwendige Genauigkeit auf, um diese Positionsänderungen bzw. Verschiebungen zu bestimmen.

Als besonders einfach herzustellendes und kostengünstig beschaffbares Einmessobjekt wird die Verwendung einer oder mehrerer Kugeln, wie Stahlkugeln, vorgeschlagen. Diese werden zur Bestimmung der Geometrie der Computertomografie-Sensorik, insbesondere des Abbildungsmaßstabes, ohnehin benötigt und die entsprechenden Befestigungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Insbesondere kann das Einmessobjekt dadurch auch zum Einmessen der Geometrie der Computertomografie- Sensorik oder auch als so genannte Drift-Kugel zur Bestimmung der Verlagerung des Brennfleckes der Strahlungsquelle bezüglich der restlichen Computertomografie- Sensorik bzw. bezüglich des zu messenden Objektes eingesetzt werden, wodurch eine weitere Kostenreduzierung erreicht wird.

Ist nach dem Stand der Technik die Erkennung komplizierter Strukturen wie Kreuzen notwendig, so reicht es nach der erfindungs gemäßen Lehre aus, z. B. allein Schwerpunkte von einfachen Objekten wie Kugeln zu bestimmen.

Durch den Einsatz eines Einmessobjektes, welches in unterschiedliche Relativpositionen zum Detektor bewegt wird, wird zudem der Vorteil erzielt, dass die Verzeichnung mit nahezu beliebig vielen Stützstellen, also mit beliebig hoher lateraler Auflösung bestimmt werden kann.

Es ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff Einmessobjekt auch ein oder mehrere Bereiche, ein oder mehrere Abschnitte oder ein oder mehrere Teile eines solchen einschließt, um Korrekturwerte zu ermitteln, ohne dass dies ausdrücklich erwähnt werden muss. Zur Beschleunigung des Verfahrens wird bevorzugterweise ein Einmessobjekt bestehend aus mehreren Kugeln eingesetzt. Hierbei werden wieder mehrere Relativpositionen eingenommen, aber es können nun mit einer verringerten Anzahl von Relativpositionen eine höhere Anzahl von Stützstellen für die Bestimmung der Verzeichnung ermittelt werden. Vorteilhaft muss der Abstand der mehreren Kugeln nicht kalibriert werden.

In einem weiteren erfinderischen Gedanken wird die Bestimmung des Abbildungsmaßstabes der Computertomografie-Sensorik und der Abbildungsfehler, wie Verzeichnungsfehler, in einem gemeinsamen Verfahrensschritt iterativ durchgeführt. Hierbei ist zu beachten, dass der Abbildungsmaßstab der Computertomografie-Sensorik zunächst von den Abbildungsfehlern beeinflusst bestimmt wird. Anschließend wird anhand dieser Messung die Verzeichnung bestimmt und korrigiert und der Abbildungsmaßstab erneut bestimmt. Eine erneute Messung selbst ist dazu nicht zwangsläufig notwendig.

In einem gesonderten erfinderischen Gedanken wird das Einmessobjekt, wie Kugel, außermittig zur Achse der mechanischen Drehachse angeordnet und es werden in verschiedenen Drehstellungen der mechanischen Drehachse Durchstrahlungsbilder aufgenommen. Unter Berücksichtigung des bekannten Abstands zwischen der Achse der mechanischen Drehachse und des Einmessobjektes und der in den verschiedenen Drehstellungen vorliegenden Abbildungsmaßstäbe ergeben sich dadurch mehrere Relativpositionen bezüglich des Detektors, so dass während einer Drehung mit einer Kugel zumindest für einen Teil des Detektors die Verzeichnung bestimmt wird. Werden mehrere Einmessobjekte, wie Kugeln übereinander, also in Richtung der Achse der mechanischen Drehachse angeordnet, kann durch eine einzige Drehung die Verzeichnung für den kompletten Detektor bestimmt werden.

Idealerweise ist der Detektor rechtwinklig zur mittleren Strahlrichtung der Strahlungsquelle ausgerichtet und derart angeordnet, dass die Richtung der mechanischen Drehachse in einer Ebene parallel zur Detektorebene verläuft. Zudem sollen die Pixel einer jeden Zeile des Detektors in Richtung oder senkrecht zur Richtung der Drehachse verlaufen. Bei der entsprechenden Justierung des Detektors treten jedoch immer Abweichungen, zumindest in den drei rotatorischen Freiheitsgraden, sogenannte Detektorverkippungen, auf. Hierdurch entstehen Verzerrungen in den aufgenommenen Durchstrahlungsbildern bzw. ein lokal unterschiedlicher Abbildungsmaßstab.

Auch ist es daher Aufgabe der Erfindung, Abbildungsfehler durch die Verkippung des Detektors zu korrigieren.

Es hat sich gezeigt, dass sich Abbildungsfehler durch Detektorverkippung mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren automatisch mit erfassen lassen. Wird das Einmessobjekt beispielsweise in der Detektorebene bewegt, lässt sich aus der Kenntnis der real durchgeführten Bewegung, beispielsweise bestimmt durch die Messachsen des Koordinatenmessgerätes, und der mit dem Detektor erfassten Bewegung, beispielsweise erkennen, in welcher Richtung die Detektorzeilen verlaufen und eine Verdrehung bzw. Verkippung um die Normale der Detektorfläche korrigieren. Aus dem zusätzlichen Vergleich der Beträge der durchgeführten und der gemessenen Bewegung lässt sich auch eine Verkippung um die anderen beiden Achsen ermitteln und korrigieren. Durch diese Verkippungen liegen beispielsweise in Bereichen des Detektors, die sich in größerer Entfernung zur Strahlungsquelle befinden, höhere Vergrößerungen vor. Dies wird dadurch erkannt, dass mit dem Detektor eine größere Verschiebung ermittelt wird, als real vorlag. Durch die Korrektur des Durchstrahlungsbildes wird dieses aber in den entsprechenden Bereichen sozusagen „zusammengeschoben", wodurch eine gleichmäßige Vergrößerung für das gesamte Durchstrahlungsbild vorliegt.

Unter Umständen werden flächig ausgedehnte Detektoren zur Vergrößerung des erfassten Durchstrahlungsbildes bzw. Erhöhung der Auflösung aus mehreren Teildetektoren aufgebaut. Diese sind in der Detektorebene direkt nebeneinander angeordnet. Auch möglich ist dabei eine Anordnung von mehreren Detektoren in beiden Richtungen innerhalb der Detektorebene nebeneinander, beispielsweise rechteckförmig von 2x2 Detektoren. Zwischen jeweils zwei Detektoren ergibt sich dabei eine Nahtstelle. Die mit den Teildetektoren aufgenommenen sogenannten Teildurchstrahlungsbilder werden zur Erzeugung eines zusammengesetzten Durchstrahlungsbildes verwendet, dass später zur Rekonstruktion der Volumendaten verwendet wird. Durch die Nahtstellen zwischen den Teildetektoren ist es im Allgemeinen nicht möglich, eine Korrektur von Abbildungsfehlern, insbesondere die Interpolation von Korrekturwerten für benachbarte Bereiche oder Pixel, für das zusammengesetzte Durchstrahlungsbild durchzuführen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es daher, die erfindungsgemäße Korrektur auch für aus Teildetektoren zusammengesetzte Detektoren bzw. Teilbildern zusammengesetzte Durchstrahlungsbilder zur Verfügung zu stellen.

Zur Lösung sieht die Erfindung vor, die erfindungs gemäße Korrektur anzuwenden, insbesondere für jedes Teildurchstrahlungsbild getrennt durchzuführen. Insbesondere erfolgt die Interpolation von Korrekturwerten jeweils nur für die Detektorpixel innerhalb eines Teildurchstrahlungsbildes, also nicht über die Nahtstellen hinaus.

Insbesondere nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zur Korrektur von Durchstrahlungsbildern einer Computertomographiemessung von geometrischen Merkmalen oder Geometrien eines Objekts wie Werkstücks oder Bauteils, wobei die Computertomographiesensorik, zumindest bestehend aus Strahlungsquelle und flächig ausgedehntem Detektor und gegebenenfalls einer mechanischen Drehachse zur Drehung des Objekts, in ein Koordinatenmessgerät integriert ist, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass auf dem Detektor vorliegende Abbildungsfehler durch Messung eines Einmessobjektes in zumindest zwei Relativpositionen zwischen Einmessobjekt und Detektor korrigiert werden, wobei Korrekturwerte aus einem Vergleich zwischen sich aus den Relativpositionen ergebender Soll- Verschiebung und in den Durchstrahlungsbildern vorliegender Ist- Verschiebung ermittelt werden.

Dabei sieht in bevorzugter Weiterbildung die Erfindung vor, dass die Messung die Aufnahme mehrerer Durchstrahlungsbilder umfasst, wobei das vorzugsweise unkalibrierte Einmessobjekt bzw. unterschiedliche Teile des Einmessobjektes, wie beispielsweise mehrere Kugeln, jeweils auf unterschiedliche Bereiche des Detektors abgebildet werden und die zwischen den Aufnahmen der Durchstrahlungsbilder durchgeführten Positionsänderungen (Soll- Verschiebung) aus den Bewegungen der Koordinatenmessgeräteachsen und/oder mittels eines weiteren Sensors bestimmt werden.

Hervorzuheben und eigenerfinderisch ist, dass die Korrektur der insbesondere durch Verzeichnung und/oder Detektorverkippung entstandenen Abbildungsfehler dadurch erfolgt, dass

die Ist- Verschiebung des Einmessobjektes oder der Bereiche, Abschnitte oder Teile von diesem auf dem Detektor durch Auswertung von jeweils zwei Durchstrahlungsbildern ermittelt wird, vorzugsweise durch Bestimmung des Schwerpunktes des Einmessobjektes oder der Bereiche, Abschnitte oder Teile im jeweiligen Durchstrahlungsbild,

die bekannte Positionsänderung des Einmessobjektes oder der Bereiche, Abschnitte oder Teile unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabes, definiert durch das Verhältnis „Abstand Detektor-Strahlungsquelle" zu „Abstand Messobjekt bzw. Einmessobjekt-Strahlungsquelle" der Computertomographiesensorik, in eine Soll- Verschiebung des Einmessobjektes oder der Bereiche, Abschnitte oder Teile auf dem Detektor umgerechnet wird, die Abweichungen zwischen Soll- und Ist- Verschiebung bestimmt werden und die das Einmessobjekt oder die Bereiche, Abschnitte oder Teile in den verschiedenen Stellungen erfassenden Pixelbereiche des Detektors entsprechend der Soll-Ist-Abweichung zur Bildung eines korrigierten Durchstrahlungsbildes relativ zueinander verschoben werden.

Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass die Relativverschiebungen in Bezug auf den mittigen Bereich des Detektors erfolgen, also zumindest ein Durchstrahlungsbild aufgenommen wird, bei dem das Einmessobjekt bzw. ein Teil des Einmessobjektes etwa mittig auf dem Detektor abgebildet wird.

Kennzeichnend ist auch, dass als Durchstrahlungsbild ein aus Teildurchstrahlungsbildern zusammengesetztes Durchstrahlungsbild verwendet wird, wobei die Teildurchstrahlungsbilder durch mehrere, flächig ausgedehnte Teildetektoren, die in der Detektorebene direkt nebeneinander angeordnet sind, aufgenommen werden, wobei vorzugsweise 2x2 Teildetektoren eingesetzt werden, und vorzugsweise die Korrektur für jedes Teildurchstrahlungsbild getrennt erfolgt, indem je Teildetektor für ein Einmessobjekt oder ein oder mehrere Bereiche, Abschnitte oder Teile von diesem Durchstrahlungsbilder in verschiedenen Relativpositionen zum Teildetektor aufgenommen werden.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass mittels Interpolation aus Korrekturwerten benachbarter Bereiche oder Pixel des Detektors, Korrekturwerte für alle Detektorpixel bestimmt werden.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass die Interpolation von Korrekturwerten jeweils nur für die Detektorpixel innerhalb eines Teildurchstrahlungsbildes erfolgt.

Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die korrigierten Durchstrahlungsbilder mittels Resampling im ursprünglichen Raster vorliegen.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die korrigierten Durchstrahlungsbilder zur Rekonstruktion der Volumendaten verwendet werden.

Erfindungsgemäß muss bei der Aufnahme der Korrekturwerte zunächst der vorliegende Abbildungsmaßstab zumindest ungenau, d. h. in etwa bekannt sein, um die aus der Soll- Verschiebung der Koordinatenmessgeräteachsen resultierende Verschiebung in der Detektorebene zu bestimmen. Dies stellt also ein ungenaues Einmessen dar. Das Einmessen der Vergrößerung wird nach der Ermittlung der Korrekturwerte, die zur Ermittlung korrigierter Durchstrahlungsbilder notwendig sind, wiederholt, wobei dieses erneute, genauere Einmessen bereits unter Verwendung der erfindungs gemäßen Korrektur erfolgt. Dieses Vorgehen kann auch mehrfach iterativ wiederholt werden, also nach dem genaueren Einmessen ein weiteres Bestimmen genauerer Korrekturwerte erfolgen. Ein weiteres hervorzuhebendes Merkmal zeichnet sich dadurch aus, dass die Korrektur der Abbildungsfehler bei einem erneuten, genaueren Einmessen des Abbildungsmaßstabes bzw. der Vergrößerung, also der Bestimmung der Geometrie der Computertomographiesensorik, und bei der Messung der Geometrie eines Werkstücks oder Bauteils angewendet wird.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Messung der verschiedenen Durchstrahlungsbilder des Einmessobjektes zur Bestimmung der Abbildungsfehler und die Bestimmung des Abbildungsmaßstabes bzw. der Vergrößerung der Computertomographiesensorik in einem gemeinsamen Verfahrensschritt und mit dem gleichen Einmessobjekt durchgeführt werden, wobei vorzugsweise zunächst die Vergrößerung bestimmt wird und anschließend die Abbildungsfehler und diese beiden Schritte einmal oder mehrmals iterativ wiederholt werden.

Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass das Einmessobjekt aus einer Anordnung mehrerer vorzugsweise kugelförmiger Elemente besteht und so angeordnet wird, dass sich die mehreren Elemente parallel zur Achse der mechanischen Drehachse, bevorzugt entlang der Achse der mechanischen Drehachse erstrecken und die verschiedenen Relativpositionen bei gleicher Entfernung zum Detektor eingenommen werden.

Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Einmessobjekt außermittig zur Achse der mechanischen Drehachse angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Entfernung bzw. Lage zur Ache bekannt ist, das Einmessobjekt vorzugsweise aus mehreren in Richtung der Achse der mechanischen Drehachse versetzten Kugeln besteht, und die verschiedenen Relativpositionen durch die verschiedenen Drehstellungen der mechanischen Drehachse eingenommen werden und die Abbildungsfehler unter Berücksichtigung des abhängig von der jeweiligen Drehstellung vorliegendem Abbildungsmaßstabes bestimmt werden.

Kennzeichnend ist auch, dass das Einmessobjekt mit einer Aufspannvorrichtung des Objekts wie Werkstücks oder Bauteils oder mit der mechanischen Drehachse verbunden ist. In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass als Einmessobjekt eine Kugel oder eine Anordnung aus mehreren Kugeln verwendet wird.

Ein Koordinatenmessgerät insbesondere zur Durchführung einzelner zuvor beschriebener Verfahrensmaßnahmen, das eine Computertomographiesensorik mit zumindest Strahlenquelle, flächig ausgedehntem Detektor sowie gegebenenfalls einer von einer Achse durchsetzten mechanischen Drehachse umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass das Einmessobjekt mit einer mit der mechanischen Drehachse verbundenen Aufspannvorrichtung für das Objekt oder mit der mechanischen Drehachse direkt oder indirekt, vorzugsweise über einen Halter, verbunden ist, wobei die Verbindung bzw. das Befestigungselement bzw. der Halter aus einem Material besteht, das im Vergleich zum Einmessobjekt eine geringere Absorption bezüglich der von der Strahlenquelle ausgehenden Messstrahlung besitzt, vorzugsweise mindestens fünfmal geringere Absorption.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Einmessobjekt ein oder mehrere Elemente aufweist, insbesondere eine Kugel oder eine Anordnung aus mehreren Kugeln ist, welche jeweils mittels zumindest eines Befestigungselementes zueinander oder zu einem Grundkörper beabstandet sind, und dass das Einmessobjekt vorzugsweise auch als Driftkörper und/oder zur Ermittlung des Abbildungsmaßstabes der Computertomographiesensorik einsetzbar ist.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass sich die mehreren Elemente des Einmessobjekts entlang der Achse der mechanischen Drehachse erstrecken oder außermittig zur Achse der mechanischen Drehachse angeordnet sind, wobei vorzugsweise das außermittig angeordnete Einmessobjekt so angeordnet ist, dass bei Drehung der mechanischen Achse dieses lediglich von dem Befestigungselementen geringerer Absorption abschattbar ist, sich also oberhalb eines Drehtellers der mechanischen Drehachse befindet. Ein weiterer Aspekt der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das eine oder die mehreren Elemente wie Kugeln in einem Halter, vorzugsweise zylindrischen Halter, befestigt sind, der eine oder mehrere quer zur Zylinderachse verlaufende Öffnungen enthält, in der jeweils ein oder mehrere Elemente wie Kugeln auf im Zylinder befestigten Verbindungselementen, wie Stegen oder Stiften, oder in einem anderen, beispielsweise schaumartigen Material, angeordnet sind, dessen Absorption geringer als die des oder der Elemente ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die mehreren Kugeln in Richtung der Achse der mechanischen Drehachse zueinander versetzt angeordnet sind.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass der flächig ausgedehnte Detektor (2) aus mehreren flächig ausgedehnten Teildetektoren besteht, die in der Detektorebene direkt nebeneinander angeordnet sind und die zur Erzeugung zusammengesetzter Durchstrahlungsbilder einsetzbar sind, wobei vorzugsweise 2x2 Teildetektoren angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem einzelnen Einmessobjekt,

Fig. 2 eine Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung mit mehreren

Einmessobjekten,

Fig. 3 eine weitere erfinderische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Vorrichtung mit einer veränderten Anordnung der Einmessobjekte, Fig. 4 eine mögliche Ausgestaltung einer Vorrichtung mit mehreren Einmessobjekten und

Fig. 5 eine Detektoranordnung.

Figur 1 zeigt eine erste erfindungs gemäße Vorrichtung, umfassend eine Strahlungsquelle wie Röntgenstrahlenquelle 1, einen flächenförmigen Strahlendetektor 2 und einen Einmesskörper 4, welcher mittels einer mechanischen Drehachse 19 und Linearverstelleinheiten 13 und 17 in verschiedene Relativpositionen bezüglich der Strahlenquelle 1 und des Detektors 2 positioniert wird. Die von der Strahlenquelle 1 ausgehende Strahlung 3 wird auf dem Detektor 2 abgebildet. Hierbei wird unter anderem der Einmesskörper 4, hier in Form einer Kugel wie z. B. Stahlkugel, von dem Strahlenteilbündel 5 durchdrungen und durch Abschwächung der Strahlung auf den Detektor 2 als Schattenbild 6 (bzw. abgeschwächtes Durchstrahlungsbild) abgebildet. Als resultierende Positionen auf dem Detektor wird für dieses Schattenbild beispielsweise der Schwerpunkt 12 bestimmt. Erfindungsgemäß wird der Einmesskörper 4 in zumindest einer weiteren Relativposition bezüglich der Strahlenquelle 1 und des Detektors 2 gebracht und gemessen. Hierzu ist der Einmesskörper 4 beispielhaft mittels eines Stiftes 18 mit der mechanischen Drehachse 19, also z. B. mit einer Halterung oder einem Drehteller, welche sich entlang der Richtung des Pfeils 24 um die Achse 20 der Drehachse 19 bewegt, verbunden bzw. lösbar verbunden. Auf dem Drehteller 19 ist auch das Objekt, von dem geometrische Merkmale mittels Computertomographie (CT) ermittelt werden sollen, befestigt. Die mechanische Drehachse 19 ist wiederum an der Linearverstelleinheit 13, welche eine Bewegung entlang der Richtungen der Pfeile 14 und 15 erlaubt, und an der Linearverstelleinheit 16, welche eine Bewegung in Richtung des Pfeils 17 ermöglicht, befestigt. Alternativ oder zusätzlich werden ähnliche Linearverstelleinheiten 13 und 16 oder Teile davon mit der Strahlenquelle 1 und/oder dem Detektor 2 gekoppelt, um die Relativbewegung zum Einmessobjekt 4 zu realisieren. Um die Relativpositionierung genau zu kennen, sind die Linearverstelleinheiten 13 und 16 mit Maßstäben ausgerüstet, die den genauen Verfahrweg bestimmen. In einer alternativen Ausgestaltung kann auch ein zusätzlicher Sensor 21, wie beispielsweise optischer oder taktiler oder taktil- optischer Sensor vorgesehen sein, welcher beispielsweise durch eine separate Linearverstelleinheit 22 entlang der Richtung des Pfeils 23 positioniert wird. Mit diesem zusätzlichen Sensor 21 sind beispielsweise die Positionen und die Relativverschiebung des Einmesskörpers bestimmbar. Nach der Relativpositionierung des Einmesskörpers 4 ergibt sich beispielsweise das Schattenbild 9 mit dem Schwerpunkt 10 auf dem Detektor 2, beziehungsweise analog die Schattenbilder 7 und 8. Durch mehrfaches Positionieren wird der gesamte Bereich des Detektors entsprechend eines vorgegebenen Rasters abgefahren und die dabei aufgenommenen Durchstrahlungsbilder, welche die jeweiligen Schattenbilder enthalten, gespeichert. Zu jedem Schwerpunkt 12, 10 usw., werden die Positionen der Linearverstelleinheiten 13 und 16 und gegebenenfalls 22 mitgespeichert. Aus diesen Positionen werden unter Verwendung des Abbildungsmaßstabes Soll-Positionen für die Schwerpunkte 10, 12 usw. ermittelt. Hierbei zu berücksichtigende Verzerrungen werden entsprechend der Offenbarung der DE 10 2010 050 949 AI korrigiert. In einer besonderen Ausgestaltung werden diese Positionen in Bezug auf eine erste feste Position, welche sich beispielsweise in der Mitte 10 des Detektors befindet, verwendet. Die Ist-Positionen werden aus den jeweils aufgenommenen Durchstrahlungsbildern und den in ihnen enthaltenen Schattenbildern ermittelt und mit den Soll-Positionen verglichen. In Bezug auf die Referenz-Position 10 in der Mitte des Detektors wird nun der Ab Stands vektor 11 für die Ist- und die Soll-Position bestimmt und aus der Differenz dieser eine Korrektur für das dem Punkt 12 entsprechende Detektorpixel berechnet und angewendet. Entsprechend wird mit den weiteren Positionen bzw. Schattenbildern 7, 8, usw. verfahren. Zur Berechnung der Soll-Positionen muss zuvor der Abbildungsmaßstab zumindest grob bestimmt worden sein. Dieser ist definiert als das Verhältnis zwischen dem Abstand des Detektors 2 zur Strahlenquelle 1 zum Abstand zwischen dem Einmesskörper 4 zur Strahlenquelle 1.

Anhand der Figur 2 wird eine weitere erfindungs gemäße Vorrichtung dargestellt. Zur Verkürzung der Messzeit werden als Einmesskörper drei Körper 4a, 4b und 4c mittels eines Stiftes 18 mit der Drehachse 19 verbunden. In einer ersten Relativposition der Einmesskörper 4a bis 4c bezüglich der Strahlenquelle 1 und des Detektors 2 ergeben sich dabei die Schattenbilder 6a, 6b und 6c auf dem Detektor 2. Somit kann je Messung beispielhaft für drei Detektorbereiche die Verzeichnungskorrektur bestimmt werden. Die Korrektur weiterer Bereiche erfolgt nach der Änderung der Relativposition des Einmessobjektes 4 analog nach Figur 1 durch Bewegen der nicht dargestellten Linearverstelleinheiten 13 und 16 entlang der Pfeile 14, 15 und 17. Als Referenzposition wird jede der Einmesskörper 4a bis 4c zumindest einmalig in der Mitte des Detektors 2 abgebildet.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung. Die Einmesskörper 4a bis 4c sind hier außermittig der Achse 20 der mechanischen Drehachse 19, verbunden mit den Stiften 18, angeordnet. Sie erstrecken sich dabei im Abstand 22 entlang der zur Achse 20 der Drehachse 19 parallelen Achse 21. In einer ersten Drehstellung der Drehachse 19 entstehen dabei die Schattenbilder 6a bis 6c auf dem Detektor 2. Weitere Relativpositionen der Einmesskörper 4a und 4c werden nun durch Drehen der Drehachse 19 um die Achse 20 eingenommen. Hierbei entstehen die Schattenbilder 7a bis 7c bzw. 8a bis 8c, abhängig von der Drehstellung der Drehachse 19. Auf diese Art und Weise können je Umdrehung bzw. halber Umdrehung der Drehachse alle Pixel mehrerer Detektorzeilen Verzeichnungskorrigiert werden. Durch Positionierung des Einmesskörpers 4, bestehend aus den Körpern 4, 4b und 4c, entlang der nicht dargestellen Linearachse 17 entsprechend der Figur 1 können auch die restlichen Detektorzeilen des Detektors 2 verzeichnungskorrigiert werden. Zur Bestimmung des vorliegenden Abbildungsmaßstabes ist neben der Kenntnis des Abbildungsmaßstabes an der Position der Achse 20 der Drehachse 19, der Abstand 22 zur Achse 20 und die Lage der Drehstellung um die Achse 20 notwendig.

Anhand der Figur 4 wird eine besondere Ausführung des Einmesskörpers, bestehend aus den drei Kugeln 4a bis 4c, welche mittels der Stege 18 verbunden in einen zylindrischen Grundkörper 25 eingebracht sind, gezeigt. Dieser ist wiederum mit der entlang der Richtung 24 drehenden Drehachse 19 verbunden. In dem Körper 25 sind quer zur Achse 20 eingebrachte kreisrunde Öffnungen 26 eingebracht. Diese ermöglichen eine nahezu ungestörte Abbildung der Einmesskörper 4a bis 4c auf dem Detektor 2. Alternativ zu den Stiften 18 werden beispielhaft andere z. B. schaumartige, leicht zu durchstrahlende Materialien, also Materialien mit geringerer Absorption als der Einmesskörper 4a bis 4c, im inneren des Körpers 25 eingesetzt, um die Einmesskörper 4a bis 4c zu fixieren. Eine thermische Lagerstabilität muss dabei nur für den Zeitraum des Einmessvorganges gewährleistet werden, nicht aber über einen längeren Zeitraum.

Die Figur 5 zeigt einen aus den 2x2 Teildetektoren 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4 zusammengesetzten Detektor 2. Die Teildetektoren sind dabei in einer Ebene, der Detektorebene, gebildet durch die Zeichenebene, nebeneinander angeordnet, wobei ein kleiner, wenige Millimeterbruchteile breiter, Spalt bzw. Nahtstelle. Jeder der Teildetektoren nimmt eine Teildurchstrahlungsbild auf, welche zum zusammengesetzten Durchstrahlungsbild zusammengesetzt werden. Dieses zusammengesetzte Durchstrahlungsbild wird anschließend zur Rekonstruktion der Volumendaten verwendet. Die erfindungsgemäße Korrektur erfolgt jedoch vor dem Zusammensetzten der Teildurchstrahlungsbilder und zwar für jeder der Teildurchstrahlungsbilder getrennt. Insbesondere wird also keine Interpolation über die Nahtstellen hinweg durchgeführt. Vielmehr wird das erfindungsgemäße Verfahren für jeden Teildetektor separat durchgeführt und die Interpolation von Korrekturwerten jeweils nur für die Detektorpixel innerhalb eines Teildurchstrahlungsbildes durchgeführt. Sollten die Teildetektoren zur Zeichnungsebene, aber auch innerhalb der Zeichnungsebene zueinander verkippt sein, ergeben sich für die einzelnen Teildetektoren unterschiedliche Korrekturen bei Anwendung des erfinderischen Verfahrens. Durch die Anwendung dieser unterschiedlichen Korrekturen auf die jeweiligen Teildurchstrahlungsbilder ergeben sich korrigierte Teildurchstrahlungsbilder, die jeweils in einer gemeinsamen Ebene, der Zeichenebene, und in der gleiche Orientierung, also Winkellage bzw. Drehstellung innerhalb der Zeichenebene vorliegen und damit zum zusammengesetzten Durchstrahlungsbild zusammengesetzt werden können und werden.