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Production sequence of Si-spheres and interferometrical determination of the sphere volume

Industrieller Computertomograph einsatzbereit

01.12.2011


Seit Ende 2010 steht in der PTB im Fachbereich Koordinatenmesstechnik ein industrieller Computertomograph (CT) zur Verfügung.


Bild 1: Industrieller Computertomograph

Die maximale Beschleunigungsspannung der Röntgenröhre beträgt 225 kV. Die Röhre kann sowohl mit einem Reflexions- und als auch einem Transmissionstarget betrieben werden. Vom Messobjekt werden unter verschiedenen Drehwinkeln mit einem Flachdetektor mit 2048 x 2048 Bildpunkten Durchstrahlungsbilder aufgenommen. Rekonstruktionssoftware basierend auf dem Feldkamp-Algorithmus berechnet aus diesen Durchstrahlungsbildern 3D Volumendaten der Röntgen­schwächung in Form von Voxeln (volumetrischen Pixeln). Mithilfe von Schwellwertoperationen wird daraus die Objektoberfläche ermittelt.

Der Tomograph ermöglicht CT-Scans von kleineren und mittelgroßen Bauteilen aus Metallen und Kunststoffen. Die Voxelkantenlänge liegt je nach Größe des Messobjektes im Bereich von 3 µm bis zu 200 µm, die maximale Bauteilabmessung beträgt ca. 250 mm.

In ersten Messungen sind Einflüsse auf die Genauigkeit von dimensionellen CT-Messungen untersucht worden. Bild 2 zeigt das Ergebnis einer CT-Messung an einer Bohrung in einem Silizium-Testkörper. Als Referenz diente eine taktil-optische Messung mit einem Fasertaster (∅ ~ 88 µm).

Bild 2: CT-Messergebnis. Links) Messobjekt mit gemessener Bohrung in der linken Ecke. Rechts) Mit CT und mit Fasertaster gemessener Durchmesserverlauf für verschiedene Tiefen.

Die Messabweichungen betragen nur wenige µm. Die systematische Abweichung von ca. 1 µm (Bereich 1) führen wir auf die unterschiedliche Art der Ermittlung der rauen Oberfläche zurück. Im Bereich 2 war die Bohrung verschmutzt, was sich auf die Tastermessung stärker auswirkt. Die Abweichung im Bereich 3 ist vermutlich auf die Fase, die die taktile Messung beeinflusst oder eine erhöhte Rauheit am oberen Bohrungsende und die damit verbundenen Mittelungseffekte in der CT-Messung zurückzuführen.

Diese ersten Ergebnisse sollen in Zukunft durch Untersuchungen an verschiedenen Testobjekten ergänzt werden, um weitere Aussagen über die Messabweichungen derartiger CT-Messungen zu erhalten.

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