测量用X射线CT设备以及批量生产工件测量方法技术

本发明专利技术提供一种测量用X射线CT设备以及批量生产工件测量方法。在使用被配置为在使被布置在转动台上的工件转动的同时发射X射线、并且重构所述工件的投影图像以生成所述工件的体数据的测量用X摄像CT设备测量批量生产工件时，本发明专利技术向预定工件的体数据分配值，并将所述体数据存储为与主数据相同；在与所述预定工件相同的条件下获得批量生产工件的体数据；测量该体数据并且获得所述批量生产工件的X射线CT测量值；以及使用所述主数据来校正所述批量生产工件的X射线CT测量值。

X-ray CT equipment for measurement and measurement method for batch production workpiece

【技术实现步骤摘要】
测量用X射线CT设备以及批量生产工件测量方法
本专利技术涉及测量用X射线CT设备以及批量生产工件测量方法。特别地，本专利技术涉及能够以高精度测量批量生产工件的体数据的测量用X射线CT设备以及批量生产工件测量方法。
技术介绍
医疗用X射线CT设备在20世纪70年代投入实际使用，并且基于该技术，工业产品的X射线CT设备大约在20世纪80年代初期出现。从那时起，工业用X射线CT设备已被用于从外观难以确认的铸造金属组件中的孔、焊接组件的焊接问题、以及电子电路组件的电路图案缺陷等的观察和检查。另一方面，随着近来3D打印机的普及，不仅对于3D打印机所产生的工件的内部的观察和检查的需求不断增长，而且对于工件的内部结构的3D尺寸测量以及这种测量的精度的需求也不断增长。针对上述技术趋势，测量用X射线CT设备已开始在以德国为中心的区域内普及(参见日本特开2002-071345和2004-012407)。在测量用X射线CT设备中，将测量对象放置在转动台的中心，并且在使测量对象转动的同时进行X射线照射。图1中示出用于测量的一般X射线CT设备1的结构。X射线CT设备1配置有用于屏蔽X射线的外壳10、控制器20、以及控制PC22等。外壳10中包括：发射X射线13(形状为锥形束)的X射线源12、检测X射线13的X射线检测装置14、放置有工件W并且使工件W转动以供CT摄像用的转动台16、以及用于调整投影到X射线检测装置14上的工件W的位置或倍率的XYZ移动机构18。控制器20控制上述装置，并且控制PC22根据用户操作向控制器20发出指示。除了控制各装置之外，控制PC22还包括用以显示被投影到X射线检测装置14上的工件W的投影图像的功能、以及用以根据工件W的多个投影图像来重构断层图像的功能。如图2所示，从X射线源12发射或激发的X射线13通过穿过转动台16上的工件W而到达X射线检测装置14。通过在使工件W转动的同时利用X射线检测装置14获得工件W在各个方向上的透过图像(投影图像)、并且通过使用诸如反向投影法和逐次逼近法等的重构算法重构图像，来生成工件W的断层图像。通过控制XYZ移动机构18的XYZ轴和转动台16的θ轴，可以使工件W的位置偏移，并且可以调整工件W的摄像范围(位置、倍率)或摄像角度。为了获取作为X射线CT设备1的最终目的的工件W的断层图像或体数据(立体图像或者Z轴方向上的断层图像的集合)，对工件W进行CT扫描。CT扫描包括两个处理：获取工件W的投影图像以及CT重构。在投影图像获取处理中，工件W在X射线照射期间所在的转动台16以固定速度连续地或者以固定步宽间歇性地转动，并且在整个圆周方向(固定间隔)上获取工件W的投影图像。所得到的整个圆周方向(固定间隔)的投影图像使用诸如反向投影法或逐次逼近法等的CT重构算法进行CT重构，从而如图3中所例示地获得工件(图3中的标准球)的断层图像或体数据。使用所得到的体数据，可以进行各种测量，诸如尺寸测量或缺陷分析等。可以使用所生成的体数据来进行工件内部的各种测量(尺寸测量或缺陷分析等)，但是这样的测量可能包括由于各种条件(工件材料或透过长度等)或误差因素而引起的各种不可靠测量。各种条件或误差因素与测量的不可靠性之间存在复杂的相关性，并且难以针对由多种材料组成且具有复杂结构的工件建立明确的条件，同时以高精度校正各种测量误差是非常成问题的。测量中的不可靠性的来源可以例如包括：(1)硬件原因，诸如X射线源(光谱、聚焦特性、稳定性)和X射线检测装置(稳定性/热漂移、动态特性、散射、对比灵敏度、像素变化、噪声、横向分辨率、机械轴(几何误差、机械稳定性))等；(2)软件/数据处理原因，诸如3D重构、确定阈值、数据间隔剔除(表面)、以及数据校正(比例误差)等；(3)测量对象(工件)原因，诸如表面粗糙度、透过长度(衰减)、尺寸和结构、材料成分、射束硬化以及散射辐射等；(4)操作员设置原因，诸如提前处理、X射线源电流、加速电压、放大率、测量对象的取向、视野数、空间分辨率(辐射源、测量对象和X射线检测装置之间的相对距离)、以及X射线检测装置的曝光时间量等；以及(5)环境原因，诸如温度、振动和湿度等。本专利技术是有鉴于上述传统情况而构思的，并且被配置为使得例如通过使用给定批量生产工件的体数据作为主数据，可以校正其它批量生产工件的测量值，并且可以以高精度进行体数据的测量。X射线CT测量的不可靠性极大地受工件的材料和透过长度的影响，并且例如与诸如三维(坐标)测量机(CMM)等的高精度测量装置所进行的测量的不可靠性相比是显著的。另一方面，在比较相同的形状/材料的情况下，这些情况下的X射线CT测量在不可靠性方面展现出极少的差异(因为工件的材料和透过长度是相同的)。例如，在使用CMM和X射线CT这两者来如图4所示对由材料A和B组成的工件进行尺寸测量的情况下，X射线CT测量值(尺寸)与CMM测量值相比具有更大程度的测量不可靠性，并且测量不可靠性根据材料而变化。然而，在例如使用单个批量生产工件作为基准工件、并且使用X射线CT来测量该基准工件和其它批量生产工件的情况下，由于材料和形状相同，因此两者具有相同程度的测量不可靠性。在CMM测量值和X射线CT测量值之间的差异量表示为Δα、并且基准工件和批量生产工件的测量值之间的差异量表示为Δβ的情况下，Δα和Δβ分别包括诸如以下等的误差。Δα...由于X射线CT测量中的形状或材料而引起的误差Δβ...工件形状的个体差异通过使用Δα和Δβ作为批量生产工件的X射线CT测量值的主数据，可以将批量生产工件校正为与CMM测量值等同的程度。
技术实现思路
鉴于这些信息，构思了本专利技术。本专利技术通过配备如下的测量用X射线CT设备来解决这种挑战，其中所述测量用X射线CT设备在使被布置在转动台上的工件转动的同时发射X射线、并且重构所述工件的投影图像以生成所述工件的体数据，所述测量用X射线CT设备具有：用于将预定工件的体数据存储为主数据的存储器，其中该预定工件的体数据的值是提前分配的；用于在与所述预定工件相同的条件下获得批量生产工件的体数据的机构；用于测量该体数据并且获得批量生产工件的X射线CT测量值的机构；以及用于使用所述主数据来校正批量生产工件的X射线CT测量值的校正器。这里，所述预定工件可以是批量生产工件其中之一。同样地，本专利技术通过如下的操作来解决上述的挑战：在使用被配置为在使被布置在转动台上的工件转动的同时发射X射线、并且重构所述工件的投影图像以生成所述工件的体数据的测量用X摄像CT设备测量批量生产工件时，向预定工件的体数据分配值并将所述体数据存储为主数据；在与所述预定工件相同的条件下获得批量生产工件的体数据；测量该体数据并且获得批量生产工件的X射线CT测量值；以及使用所述主数据来校正批量生产工件的X射线CT测量值。根据本专利技术，在利用X射线CT来测量批量生产工件时，向包括特定的批量生产工件的各种误差的体数据分配值，采用该体数据作为主数据，并且在无需考虑各种误差因素的情况下统一校正各批量生产工件的体数据，从而可以以高精度校正各批量生产工件的测量值。例如，在使用CMM来向主数据分配值的情况下，可以获得具有与CMM同等高的精度的测量值。另外，即使对于X射线CT通常不是特别成功的由多种材料组成的工件，也可以简单地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使被布置在转动台上的工件转动的同时发射X射线、并且重构所述工件的投影图像以生成所述工件的体数据，所述测量用X射线CT设备包括：一个或多个存储器，用于存储：可执行指令集，以及作为主数据的预定工件的体数据，其值是提前分配的；以及处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置为用作：用于在与所述预定工件相同的条件下获得批量生产工件的体数据的系统；用于测量该体数据并且获得批量生产工件的X射线CT测量值的系统；以及用于使用所述主数据来校正批量生产工件的X射线CT测量值的校正器。

【技术特征摘要】
2018.03.12 JP 2018-0447871.一种测量用X射线CT设备，其被配置为在使被布置在转动台上的工件转动的同时发射X射线、并且重构所述工件的投影图像以生成所述工件的体数据，所述测量用X射线CT设备包括：一个或多个存储器，用于存储：可执行指令集，以及作为主数据的预定工件的体数据，其值是提前分配的；以及处理器，其在执行所述可执行指令集时被配置为用作：用于在与所述预定工件相同的条件下获得批量生产工件的体数据的系统；用于测量该体数据并且获得批量生产工件的X射线CT测量值的系统；以及用于使用所述主数据来校正...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅野秀光，今正人，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP