谈谈平板探测器的分辨率

2021年8月23日 | Christian Jeuschede

当我们寻找最佳平板探测器时,并非追求最高分辨率即可。Christian Jeuschede 解释了为什么我们仍然坚持 139 µm 和 150 µm 的像素间距而不是 100 µm,以及在选择最适合的产品时需要注意什么。

探测器博客预告

在寻找最佳的平板探测器时,并不只是单纯追求尽可能高的分辨率。凭借我们的高能、高分辨率计算机断层扫描系统YXLON FF85 CT,我们提供了两种不同的探测器阵列。我想向您说明,为什么它们最适合您的应用场景,以及为什么我们仍然坚持采用139 µm和150 µm的像素间距,而非100 µm。

根据您的需求,您可以选择以下两种型号:

4343HE探测器是我们的高能版本,由于其电子元件位于侧面且经过全面屏蔽,因此可支持高达600 kV的电压。其像素间距为139 µm,像素矩阵为3072 x 3072。 其在全分辨率下的帧率为每秒4帧,在像素合并模式下为每秒15帧。有效面积约为43 x 43 cm。

4343N探测器采用与YXLON FF35 CT和YXLON FF20 CT系统所用的4343CT探测器相同的技术。 像素间距为150 µm,像素矩阵为2880 x 2880。4343N的显著优势在于其电子元件灵敏度和线性度大幅提升,且帧率更高;在全分辨率下可达每秒15帧,而4343HE仅为每秒4帧,这意味着4343N的速度快得多。 由于内部屏蔽设计,该产品目前仅支持最高450 kV的电压。

供大家参考:

像素间距是指一个像素中心点到其相邻像素中心点的距离。该距离越小,所获得图像的分辨率越高。
像素矩阵指探测器中像素的排列方式及其数量。 像素越多,分辨率就越高。
使用像素合并模式时,像素会合并成 2×2 的像素块。这种方法能提高信噪比、加快帧率并减少数据量。相应地,这意味着分辨率会降低。帧是指探测器拍摄的单张图像。因此,每秒采集的帧数越多,探测器和 CT 系统的工作速度就越快。

让我们进行一些计算:

在早期的CT系统中,使用的探测器像素间距为200 µm,而如今无人能否认,200 µm的像素间距分辨率已无法满足当今的需求。如今,许多人要求在400 mm × 400 mm的探测器上实现100 µm的分辨率。 然而,我们坚信,对于CT用户的检测和后处理任务而言,139 µm和150 µm目前是最佳分辨率。
请看这里:

例如,使用像素间距为200 µm、像素矩阵为2048 x 2048的探测器对一个活塞进行单次CT扫描生成的文件大小为16 GB。 如果将像素间距降至 150 µm,采用 2880 × 2880 像素矩阵时,CT 文件大小已达 46 GB。而使用 100 µm 探测器和 4096 × 4096 像素时,CT 文件大小则为 134 GB。

假设我们使用的是配备 512 GB 内存的 PC,这已经相当强大了。 如果现在需要扩展水平扫描场(因为被检零件较大),使用 200 µm 探测器时,文件大小将增至 107 GB;使用 150 µm 像素间距的探测器时,扫描数据将达到 307 GB;而使用 100 µm 探测器时,CT 文件大小已达 857 GB。 这意味着,对于配备512 GB内存的电脑配置而言,使用4096×4096像素的100 µm探测器时,简单的水平扫描场扩展已无法实现。虽然根据重建算法的不同,数据或许能够被重建,但既无法以全分辨率打开文件,也无法进行缺陷检测等任何分析。 使用100 µm探测器进行简单的扫描场扩展后,数据量过大。为避免在使用100 µm探测器并进行扫描场扩展时出现这些问题,可以使用像素合并模式。但这样会导致像素间距达到200 µm,这在10多年前曾是尖端水平。

平板图表-1

如果我们还需要将垂直扫描场扩大2倍,那么使用200 µm探测器时文件大小将达到214 GB,使用150 µm探测器时为614 GB,而使用100 µm探测器时则高达1.7 TB。 即使使用配备1 TB内存(1024 GB RAM)的电脑,也无法通过VGSTUDIO MAX等软件打开该文件或进行缺陷检测。而若将扫描场扩展3倍,使用像素间距为100 µm的探测器时,文件大小将达到约2.5 TB。这使得扫描场扩展,或者更普遍地说,以全分辨率检测大型工件变得完全不可行。

若配备 1024 GB 内存,则 139 µm 或 150 µm 的像素间距显然是最佳工作分辨率,因为此时所有扫描场扩展仍可实现,且能充分利用 CT 系统的完整分辨率。

平板图表-2
CT-气孔-汽车-铸件_100dpi_10cmB
电池-LIB-局部-CT_ROI_002

存在气孔的汽车铸件
->访问YXLON UX20

铸造转子_定子_IFAM_CT-体积_VG-分析_003
Hip-Cup_AM_Ampower_YXLON-FF35-CT-001

显示气孔的铸造转子,图片由弗劳恩霍夫IFAM提供
->请访问我们的博客文章《一窥隐藏之处》

3D打印髋臼杯,图片由AMPower提供
->访问我们的“增材制造”页面

CT-Modular_FF85-CT_汽车_MB_前大灯_2018
CT_FF35-CT_汽车安全气囊盖_2018_01

汽车前大灯 ->访问YXLON FF85 CT

安全气囊罩 ->访问YXLON FF35 CT

结论:

当您打算购买CT系统并评估哪种探测器阵列最符合您的需求时,最高的分辨率并不总是您所需要的。请记住,CT系统的所有功能都应以最灵活的方式协同工作,从而对所有待检零件实现最佳检测效果。

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