firefly [ezrt] – Softwarelösungen für die optimale Röntgen-Computertomographie

Das Fraunhofer EZRT, ein Bereich des Fraunhofer IIS, entwickelt innovative Softwaremodule für industrielle Anwendungen mit Computertomographie (CT). Während Standardverfahren immer wieder an ihre Grenzen stoßen, unterstützen diese intelligenten Algorithmen Systemhersteller und -anwender dabei, die Ergebnisse dreidimensionaler Bildverarbeitung deutlich zu verbessern und machen hochgenaues dimensionelles Messen für viele Applikationen erst möglich. Die firefly-Bibliothek bietet Softwaremodule zur Rekonstruktion und Datenverbesserung zur Lizenzierung an. Neben den Standardalgorithmen, wie firefly [circle] für die klassische Kreis-CT, bieten wir weitere Module für spezielle Anwendungszwecke an. 

Das firefly [helix]-Modul ermöglicht die Rekonstruktion von Röntgendaten, die mit einer Helix-Trajektorie aufgenommen wurden. Dieses innovative Rekonstruktionsverfahren ermöglicht eine dichtetreue Rekonstruktion in allen Schichten des Scan-Volumens. Sogenannte Feldkamp-Artefakte, wie sie bei der herkömmlichen, axialen CT vorkommen, werden damit vollständig eliminiert. Dank der gesteigerten Bildqualität verbessern sich auch die Ergebnisse der 3D-Bildauswertung, z. B. die Detektion von Defekten, deutlich. Auch die Antastabweichungen Maß und Form beim dimensionellen Messen werden minimiert.

Mit dem Rekonstruktionsmodul firefly [flexpress] lässt sich die Messzeit für die Bauteilprüfung erheblich reduzieren. Je nach Beschaffenheit des Prüfobjekts ist eine Zeitersparnis von 50 Prozent und mehr realisierbar. Das Verfahren benötigt deutlich weniger Projektionen als herkömmliche Verfahren, um eine vergleichbar gute Rekonstruktionsqualität zu berechnen. Wenn das zu prüfende Bauteil keine Standardaufnahmegeometrien, wie beispielsweise Kreise, zulässt, kommt ein anderes Alleinstellungsmerkmal dieses Verfahrens zum Tragen: Es kommt mit beliebigen Aufnahmetrajektorien zurecht.

Streustrahlung kann die erreichbare Bildqualität nachteilig beeinflussen. Das firefly [descatter]-Modul korrigiert Bildstörungen, verursacht durch die Streustrahlung des Prüfobjekts und die detektorinterne Streustrahlung in den aufgenommenen Röntgenprojektionen mit nur einer zusätzlichen Kalibriermessung. Dies ist auch möglich bei inhomogenen Prüfobjekten, die aus mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen. Auf Basis der Kalibriermessung können bei festgehaltenen Röntgenparametern ganze Messreihen baugleicher und ähnlicher Prüfobjekte korrigiert werden, ohne dass die Orientierung der Bauteile im Strahlengang dabei beachtet werden muss.

Dieses Modul beinhaltet das patentierte Verfahren (EP1415179) der iterativen Artefaktreduktion zur Korrektur von Röntgenbildern von Bauteilen aus homogenen Materialien mittels einer Korrekturkennlinie. Das Verfahren ist in der Lage, Bildstörungen und Artefakte, verursacht durch jegliche Art physikalischer Effekte, insbesondere Strahlaufhärtung,  zu korrigieren. Es bewirkt eine Steigerung der Bildqualität und damit auch eine Verbesserung der erreichbaren Messgenauigkeit. Die dazu erforderliche Korrekturkennlinie wird aus der Aufnahme des Prüfobjekts selbst mit Methoden der Bildverarbeitung ermittelt. Dadurch erfolgt die Generierung der Korrekturkennlinie besonders einfach und mit geringstem Aufwand: Es wird dafür keine Stufentreppe oder sonstige Referenz benötigt. Vorwissen über das Spektrum der applizierten Röntgenstrahlung oder die Materialeigenschaften des Prüfobjekts ist nicht erforderlich.

Das Modul firefly [multimat] optimiert Prüfungen von Bauteilen, die sich aus unterschiedlichen Materialien zusammensetzen. Ein klassisches Beispiel sind Steckverbinder in der Elektronik, die aus einem isolierenden Kunststoffgehäuse und metallischen, elektrischen Kontakten bestehen. In der Regel werden durch einen  derartigen Materialmix, besonders wenn es sich um Materialien mit stark unterschiedlichen Absorptionseigenschaften handelt, in den Röntgenbildern erhebliche Artefakte in der Nähe stark absorbierender Bereiche verursacht. Das Modul firefly [multimat] kann dies kompensieren, indem es zwei Aufnahmen desselben Objekts­­­­, angefertigt mit unterschiedlichen Energien der Röntgenstrahlung, zur Korrektur nutzt. Dadurch werden Artefakte stark reduziert, schärfere Trennlinien zwischen den unterschiedlichen Materialien generiert und somit die Bildqualität deutlich gesteigert.