专利名称：用于准直器制造检验的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于准直器制造检验(Fertigungskontrolle)的方法和设备。
背景技术：
在CT系统内用于散射削弱的准直器是一般地已知的。在CT系统的临床和技术应 用中，随着更大的检测器特别是在扫描方向上的更大的检测器深度，不断使用更大的系统。 在此，出现了增大的散射，使得散射抑制以及散射削弱的意义日益重大。为有效地抑制散射 需要准直器，所述准直器可在多个方向上削弱散射，例如以具有二维散射屏蔽栅格的形式。 此类栅格形的准直器例如由带有圆形、矩形或六边形横截面的薄壁管的并排阵列形成。管 或栅格片(Gitterstege)例如构造为锥形横截面或截锥形，其中管的壁相互倾斜。相应地， 此准直器具有带有大小不同的栅格结构特别是栅格孔的大小不同的辐射进入平面和离开 平面。栅格孔在此尽可能无材料。
在制造准直器时，主要的挑战在于质量保证。迄今为止，对诸如尺寸精确性和功能 的质量特征的检验极为昂贵，因为必须通过几何测量技术采集和检验大量的准直器几何形 状的特征。特别是在借助于熔融技术方法从粉末状原材料中制造的二维准直器的情况中， 另外出现了栅格片边缘的强的粗糙性。此边缘粗糙型使得通过商业上通用的光学测量系统 的几何测量困难，因为在图像的景深平面内的边缘识别几乎不可能。
几何特征的测量迄今为止通过视觉以测量显微镜进行或自动地以合适的坐标测 量系统进行。在此，明显的问题在于必须以很低的测量不精确性确定的大量特征。通常，例 如可能由于边缘中断导致的图像处理算法的错误判定(Fehlantastung)是误差源。发明内容
因此，本发明的任务在于完成用于检测准直器的特征的方法和设备，以该方法和 设备简单地并可靠地执行质量检验。
该任务通过独立权利要求的特征解决。本发明的有利的扩展是从属权利要求的对象。
本发明人已认识到准直器特性的检验特别是尺寸精确性在制造检验中可借助于 简单的方法和简单的设备实现。
本发明基本上基于用于边缘识别的三维方法。首先，为此产生包含准直器的三维 信息的几何的三维测量数据组。重要的信息特别地涉及准直器的栅格边缘(简称为边缘)以 及边缘的轮廓(例如其宽度)或边缘的走向。测量数据组例如通过白光干涉测量法或激光扫 描方法产生。
根据该测量数据组确定多个横向轮廓数据。横向轮廓数据表示了截面，通常是垂 直于片的截面。在此横向轮廓数据上评估确定的横向轮廓特性。横向轮廓特性例如是边 缘的最小或最大测量高度；在横向轮廓内边缘走向的斜率具有一定的值的位置；横向轮廓 的重心和上述位置的走向或两个相邻的上述位置的距离的走向。
所确定的横向轮廓特性在二维平面内投影并且因此产生了投影数据组，所述投影 数据组以用于确定物体在投影平面内的合适的物体识别算法被评估。为了实现高的图像分 辨率，也通过使用带有相对低的分辨率的传感器可以将准直器划分为部分区，所述部分区 被单独地拍摄，类似于由多个单独的照片组合的全景照片或大照片。选择地，多个部分投影 数据组到全部投影数据组的合成也通过已知的缝合算法(Stitching-Algorithmus)实现。 因此，即通过将多个部分图像加和得到带有高细节丰富程度的整体的大图像。
在投影数据组内可以例如识别并且评估单独的轮廓特性，其在轮廓上的间距和/ 或其线性度。特别地，投影数据组可与预先给定的值对比且确定投影数据与正常区域的偏 差。在带有与正常区域的偏差的边缘区域内存在相应的边缘粗糙度，即准直器尺寸不精确。 在此情况中需要将准直器修整并且如需要将准直器视作废品。
在根据本发明的用于边缘识别的三维方法中，因此使用三维测量数据组以重构二 维准直器的物体特性。这可在任意选择的观察平面内进行，如在准直器的进入平面和/或 离开平面内进行。为此所建议的横向轮廓数据的投影实现了使用具有误差公差的物体识别 算法，以在观察平面内重构二维数据组并且产生测量值。特别地对于待确定的栅格厚度或 栅格间距，可如同在使用用于边缘识别的纯二维方法的情况中确定更可靠地测量值。通过 边缘中断或类似的干扰量所产生的测量不精确性得以避免。
因此，本发明人建议了用于带有多个带有边缘的片的准直器的制造检验的方法， 所述方法包括至少如下方法步骤
-借助于光学测量方法产生准直器的至少一个三维测量数据组，
-在该至少一个测量数据组上确定准直器的片的多个横向轮廓数据，
-评估横向轮廓数据的横向轮廓特性，
-通过横向轮廓特性的投影产生至少一个二维投影数据组，和
-评估该至少一个二维投影数据组。
用于质量保证的该方法基本上基于用于边缘识别的三维方法的使用并且可自动 执行。
有利地，至少一个三维测量数据组通过白光干涉测量法和/或激光扫描方法产 生。在一种构造中，在准直器的不同的平面内产生测量数据组。以此，可检验准直器的进入 和离开平面以及这两个平面之间的中间区域。此类测量数据组包含关于所测量的准直器的 构型的信息，特别是关于边缘的信息，例如边缘的间距，即栅格片的宽度，或边缘的走向和 高度。相应地，三维测量数据组也包含关于边缘的可能的粗糙度或不平度的信息。
从三维测量数据组中获得的横向轮廓数据优选地在边缘的区域内获得，例如具有 通过边缘的截面的形式。截面对应于各被截过的栅格片的高度轮廓。这例如在准直器的进 入平面和/或离开平面内根据从准直器的哪一侧检验并且记录测量数据组来进行。
该横向轮廓数据包含了关于特征的横向轮廓特性的信息。在一种实施方式中确定 横向轮廓的斜率，即确定从其处在横向轮廓内达到一定的斜率的点，并且将此定义为边缘。 替代地，也可将达到预先给定的高度定义为边缘的存在。在另外的实施方式中形成横向轮 廓的重心，以对于边缘部分给出一定的平均高度。替代地，确定横向轮廓特性，例如两个边 缘之间的最小和/或最大间距或两个边缘之间的交点。
在确定前述横向轮廓特性之后，将其投影到二维平面内。选择地，在此将更多的部分投影数据组重叠为完整的投影数据组并且然后对其进行评估。
投影数据组的重叠例如可通过缝合算法进行，其中可将部分投影数据组的各重叠地记录的区域用于定向。
投影数据组可有利地以用于确定投影平面内的物体的物体识别算法评估。在此， 可执行与横向轮廓特性的正常区域的预先给定的参考值的对比。这些参考值例如基于根据本发明的方法的使用者的经验值确定和/或理论地确定。在一种实施方式中，在此对比多个边缘间距，即栅格片宽度和/或栅格孔的宽度。在另外的实施方式中，对比投影数据组的重心走向的线性度。优选地，对比借助于物体识别算法执行。在准直器的确定的区域内投影数据组的确定的偏差下，在此区域内存在相应的边缘粗糙度。优选地，准直器在此区域内被修整。如果投影数据组保持在正常区域内，则在此区域内边缘无误差。准直器因此尺寸精确并且无需修整。
此外，本发明涉及一种用于执行准直器的制造检验方法的设备，所述设备具有用于光学测量的系统，所述系统包括用于控制系统并且评估测量数据的程序控制的处理器， 其中存在带有计算机程序的程序存储器，在所述程序存储器中存储了此计算机程序，所述计算机程序在运行中以给定的组合执行以上所描述的方法特征。
待检验的准直器优选地形成为二维散射屏蔽栅格。例如，准直器具有多个带有圆形、方形或六边形横截面的薄壁管。这些管形成了带有待检验的边缘的栅格片。
在下文中将根据优选实施例借助于附图详细描述本发明，其中仅图示了为理解本发明必需的特征。详细示出为1 :白光干涉仪；2 :测量数据组；3 :横向轮廓数据；4a、4b :横向轮廓特性评估；5 :投影数据组；10 :照相机；10.1 :光传感器；11 :物镜；11.1 :透镜；12 光源；13 :透镜；14 :半透镜；15 :镜；B :干涉仪图像；FC :颜色编码；L :光束；K :准直器；Ρ 投影平面；S :准直器的片；S1至S5 :方法步骤
各图为
图1示出了根据本发明的方法流程的示意图2示出了准直器的干涉仪测量的示意性图示；
图3示 出了准直器的干涉仪图像；
图4示出了横向轮廓生成；
图5示出了横向轮廓的评估和轮廓特性在平面上的投影；
图6示出了投影的轮廓特性的检验。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的带有方法步骤SI至S5的方法流程的示意图。执行该方法，以便检验准直器K的边缘的尺寸精确性。准直器K是带有多个矩形的相互布置的管的二维散射屏蔽栅格，其壁形成了带有边缘和栅格孔的栅格片。准直器K具有待削弱的辐射的进入平面和离开平面，其中进入平面构造为小于离开平面。在此处所示的构造中，检验准直器K的进入平面。
为此，执行在下文中所描述的步骤。在第一步骤SI中，通过白光干涉仪I产生准直器K的三维测量数据组2并且在步骤S2中将其输出。测量数据组2特别地包含关于准 直器的片的三维高度信息。在方法步骤S2中，抽取横向通过片的高度轮廓3，并且因此确定 了准直器K的多个横向轮廓数据3。在方法步骤S3中，从横向轮廓数据3确定特征的横向 轮廓特性，如轮廓的斜率或轮廓的重心，并且在方法步骤S4中将其以投影数据组5的形式 投影在投影平面上。在方法步骤S5中评估该投影数据组5，例如通过与参考值的对比或通 过物体识别和与预先给定的值的对比进行评估。如果投影数据组5的对比值处在参考值的 正常区域内，则准直器K的尺寸精确性处在被检验的区域内。只要值处在正常区域外，则准 直器K尺寸不够精确。
下文中再详细地阐述单独的步骤。
在方法步骤SI中使用的白光干涉仪再次在图2中更精确地图示。所述白光干涉 仪I基本上包括带有连接的透镜13的光源12，通过所述透镜13使光束L平行地到达半透 镜14，其中光的一个部分照亮准直器K并且光的一个部分被引导向镜15并且被其反射。反 射的光和在准直器K上反射的光L在半透镜14上组合并且通过带有透镜11.1的物镜11 被引导到照相机10的光传感器10.1上。因此，在光传感器上记录了因此形成的干涉仪图 像。
这样的干涉仪图像在图3中示出。在此干涉仪图像B中将准直器的片S成像，其 中真实图像以颜色编码图示了片S。颜色编码FC在准直器的图示右侧旁边示出。在此，在 各位置测量的高度通过不同的颜色描绘。在颜色编码FC的右侧旁边，各高度差异与每个图 不的颜色的参考闻度相关联。
基于关于准直器K的进入平面或离开平面或关于准直器的片S的该高度信息，现 在可对于每个片生成多个高度横向轮廓3并且与准直器K的片S相关联。这在图4中示意 性地图示。
这样所产生的该高度横向轮廓根据本发明被评估，这通过确定特征量进行，所述 特征量例如为预先给定的高度的位置、预先给定的斜率的位置、轮廓的重心的位置、最小值 和最大值位置等。如在图5中示例地示出，这些特征量的位置然后被投影到投影平面P上， 使得产生了二维图像。示出的左侧是关于预先给定的高度的横向轮廓的截割的横向轮廓的 评估4a，并且右侧是轮廓的重心的确定4b。由于被投影的值，在投影平面P内在左侧产生 了两个间隔开的点序列或线，它们可被解释为片边缘并且其间距描述了片的厚度或厚度的 走向。右侧产生了重心序列或重心线，其线性度描述了片的构型的走向。
在图6中示出了其上带有两个投影的边缘的投影平面P (左侧)和重心线或中心 线(右侧)。这样的二维图示现在可通过简单的方式例如通过物体识别算法或通过与额定值 或额定值区域的简单的对比而被自动检验。
仍应提及的是，在此所描述的方法步骤通常通过(已知的并且在此未详细图示的) 计算机上的相应的程序执行，其中该计算机的特点在于相应的编程内。
虽然本发明的细节通过优选的实施例详细地图示和描述，但是本发明不受公开的 示例限制并且另外的变体可由专业人员导出，而不偏离本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种用于带有多个带有边缘的片的准直器(K)的制造检验的方法，所述方法具有如下方法步骤1.1借助于光学测量方法产生(SI)准直器(K)的至少一个三维测量数据组(2)，1. 2在该至少一个测量数据组(2)上确定(S2)准直器(K)的片的多个横向轮廓数据(3)，1. 3评估(S3)所述横向轮廓数据(3)的横向轮廓特性(4a、4b)，1. 4通过所述横向轮廓特性(4a、4b)的投影产生(S4)至少一个二维投影数据组(5)，和 1.5评估(S5)该至少一个二维投影数据组(5)。
2.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个测量数据组(2)通过白光干涉测量法产生。
3.根据前述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个测量数据组(2)通过激光扫描方法产生。
4.根据前述权利要求1至3中一项所述的方法，其特征在于，所述横向轮廓数据(3)垂直于准直器(K)的各被关注的片走向。
5.根据前述权利要求1至4中一项所述的方法，其特征在于，作为横向轮廓特性(4a、4b)评估如下列表的至少一个特性并且确定其位置最小值、最大值、与预先给定的高度的交点、轮廓的重心、预先给定的斜率、前述特性的两个位置之间的间距。
6.根据前述权利要求1至5中一项所述的方法，其特征在于，所述投影数据组(5)由多个部分投影数据组组合而成。
7.根据前述权利要求6所述的方法，其特征在于，所述部分投影数据组通过缝合算法组合。
8.根据前述权利要求1至7中一项所述的方法，其特征在于，至少一个投影数据组(5)通过与预先给定的参考值的对比被评估。
9.根据前述权利要求1至8中一项所述的方法，其特征在于，检验至少一个投影数据组(5)的投影的至少一个轮廓特性的走向的线性度。
10.根据前述权利要求1至9中一项所述的方法，其特征在于，为评估所述投影数据组(5)使用物体识别算法。
11.一种用于执行用于准直器(K)的制造检验的方法的设备，所述设备具有用于光学测量的系统，所述系统包括用于控制系统并且评估测量数据的程序控制的处理器，其特征在于，存在带有计算机程序的程序存储器，在所述程序存储器中存储了计算机程序(Prgl至Prgn),所述计算机程序在运行中执行任一前述方法权利要求的方法特征。
全文摘要
本发明涉及一种用于准直器(K)的制造检验的方法，特别是检验准直器(K)的边缘，所述方法具有如下方法步骤产生(S1)准直器(K)的至少一个三维测量数据组(2)，在该至少一个测量数据组(2)上确定(S2)准直器(K)的片的多个横向轮廓数据(3)，评估(S3)横向轮廓数据(3)的横向轮廓特性(4a、4b)，通过横向轮廓特性(4a、4b)的投影产生(S4)至少一个二维投影数据组(5)，和评估(S5)该至少一个二维投影数据组(5)。本发明另外涉及一种用于执行根据本发明的用于准直器(K)的制造检验的方法的设备，以通过用于执行方法的装置进行准直器(K)的制造检验。
文档编号G01B11/14GK103033135SQ20121034455
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月17日 优先权日2011年9月28日
发明者M.米斯, S.沃思, J.雷格 申请人:西门子公司