모든 기술에 있어 표준 제정은 대규모 보급 및 적용의 기반이 되며, 산업용 CT 기술도 예외는 아닙니다. 산업용 CT 표준 제정은 CT 기술 용어 및 성능 지표에 대한 개념을 점차 명확히 하고, CT 장비의 검사 및 승인에 대한 과학적 기준을 확립하는 데 기여해 왔습니다.
현재 산업용 CT 테스트와 관련된 표준은 40개 이상이며, 여기에는 4개의 국제 표준(ISO), 7개의 미국 재료시험학회(ASTM) 표준, 20개의 국가 표준(GB), 3개의 국가 군사 표준(GJB) 및 12개의 산업 표준이 포함됩니다. 이러한 표준에는 기술 지침, 특정 테스트 방법, 테스트 카드 및 시스템 성능 테스트 방법이 포함됩니다.
1. 표준 시스템 소개
01: ISO 표준 시스템
국제표준화기구(ISO) 방사선검사소위원회(ISO/TC 135/SC 5)는 2002년에 ISO 15708-1:2002와 ISO 15708-2:2002를 발간했습니다. 이 두 표준은 CT 이론 소개, 사용법 교육, 검사 방법 지침을 제공합니다. 2017년 이후 ISO 15708 시리즈 표준은 업데이트 및 개정되었습니다.
ISO 15708:2017 시리즈 표준은 산업용 CT 검사 기술에 사용되는 용어를 정의하고, 산업용 X선 CT의 일반 원칙, 장비, 시료, 재료 및 기본 기하학적 고려 사항을 명시하며, 시스템 작동 설정 및 검사 결과 해석 방법을 설명하고, 다양한 검사 작업 수행 시 성능 검증을 위한 기본 요구 사항을 규정합니다. 이 표준의 목적은 검사 담당자에게 검사 과정에서 적절한 매개변수를 선택하고 검사 결과를 합리적으로 분석 및 평가할 수 있도록 관련 기술 정보를 제공하는 것입니다. ISO 표준 시스템(CT)은 다음과 같이 구성됩니다.
1. ISO 15708-1:2017
비파괴 검사 - 컴퓨터 단층 촬영용 방사선 검사 방법 1부: 용어 설명
비파괴 검사 - 산업용 X선 컴퓨터 단층 촬영 검사 - 1부: 용어 설명
2. ISO 15708-2:2017
비파괴 검사 - 컴퓨터 단층 촬영용 방사선 검사법 2부: 원리, 장비 및 시료
비파괴 검사 - 산업용 X선 컴퓨터 단층 촬영 - 제2부: 원리, 장비 및 시료
3. ISO 15708-3:2017
비파괴 검사 - 컴퓨터 단층 촬영을 위한 방사선 검사법 3부: 작동 및 해석
비파괴 검사 - 산업용 X선 컴퓨터 단층 촬영 검사 - 3부: 작동 및 해석
4. ISO 15708-4:2017
비파괴 검사 - 컴퓨터 단층 촬영용 방사선 검사 방법 4부: 자격 인증
비파괴 검사 - 산업용 X선 컴퓨터 단층 촬영 - 4부: 검증
02: ASTM 표준
1995년, 미국재료시험학회(ASTM)의 비파괴검사위원회(ASTM E 07.01) 산하 방사선검사소위원회는 ASTM E 1695:95와 ASTM E 1672:95를 잇달아 발간했습니다. ISO 표준과는 달리, 본 논문에서 다루는 네 가지 ASTM 일반 표준은 산업용 CT 검사의 전체 공정에 대한 체계적인 명세와 지침을 제공하지 않습니다. 이 표준들은 각각 기술 및 원리, 성능 매개변수 시험, 장비 및 부품 선정, 그리고 팬빔 CT에 대한 기본 사항에 중점을 두고 있습니다. ASTM 표준 시스템(CT)은 다음과 같이 구성됩니다.
ASTM E 1441:19
컴퓨터 단층 촬영(CT) 표준 가이드
컴퓨터 단층 촬영에 대한 표준 지침
ASTM E 1695:20
컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템 성능 측정을 위한 표준 시험 방법
컴퓨터 단층 촬영 시스템의 성능 측정을 위한 표준 시험 방법
ASTM E 1672:20
컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템 선택을 위한 표준 가이드
컴퓨터 단층 촬영 시스템 선택을 위한 표준 가이드
ASTM E 1570:19
팬빔 컴퓨터 단층촬영(CT) 검사의 표준 절차
팬빔 CT 스캔의 표준 절차
03: GB 표준
2012년, 비파괴검사 표준화 국가기술위원회(SAC/TC 56)는 산업용 CT와 관련된 6개의 국가 표준을 발표했습니다. 2017년 이후, SAC/TC 56은 산업용 CT 시스템의 성능 시험을 위한 일련의 시험 카드 표준을 발표했습니다(본 문서에서는 공간 해상도 및 밀도 해상도 시험 카드 표준에 대해서만 다룹니다). GB 표준 시스템(CT)은 다음과 같이 구성됩니다.
1. GB /T 29034-2012
산업용 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상에 대한 비파괴 검사 가이드
산업용 비파괴 검사 컴퓨터 단층 촬영(CT) 가이드
2. GB /T 29067-2012
산업용 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상 측정을 위한 비파괴 검사법
비파괴 검사 CT 영상 측정 방법
3. GB /T 29068-2012
산업용 컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템 선택을 위한 비파괴 검사 가이드
비파괴 검사 CT 시스템 선택 가이드
4. GB /T 29069-2012
산업용 컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템 성능 측정을 위한 비파괴 검사 시험 방법
비파괴 검사 CT 시스템 성능 테스트 방법
5. GB /T 29070-2012
비파괴 검사 - 산업용 컴퓨터 단층 촬영(CT) 일반 요구사항
비파괴 검사 및 CT 검사에 대한 일반 요구사항
6. GB /T 35391-2017
산업용 컴퓨터 단층촬영(CT) 검사를 위한 비파괴 검사 공간 해상도 팬텀
비파괴 검사용 CT 스캔 공간 해상도 테스트 카드
7. GB /T 35386-2017
산업용 컴퓨터 단층촬영(CT) 테스트를 위한 비파괴 검사 밀도 분해능 팬텀
비파괴 검사용 CT 스캔 밀도 분해능 테스트 카드
2 : 구체적인 내용 비교
장비
(1) 개요
ISO 15708-2:2017은 산업용 CT 장비의 각 구성 요소에 대한 상세한 분류 및 설명을 제공하며, 여기에는 X선 소스의 분류 및 다양한 에너지 범위에서의 적용 및 특성, 검출기의 분류 및 적용 범위, 기계식 동작 시스템의 동작 모드에 대한 설명, 그리고 데이터 획득, 재구성 및 시각화에 있어 컴퓨터의 적용이 포함됩니다.
ASTM E 1672:20 및 GB/T 29068-2012는 산업용 CT 시스템 선택 방법에 대해 구체적으로 다루고 있어 산업용 CT 시스템 구매를 준비하는 잠재적 사용자에게 유용한 참고 자료를 제공합니다.
이러한 표준들은 방사선원, 검출기 및 기계식 구동 시스템에 대해 서로 다른 요구 사항을 제시하며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명하겠습니다. 그러나 데이터 획득, 재구성, 시각화 및 저장 시스템에 대한 요구 사항은 기본적으로 동일하므로 여기서는 분석하거나 논의하지 않겠습니다.
(2) 방사선원
| 프로젝트 | ISO 15708-2 | ASTM E 1672 | GB/T 29068 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 개방형 튜브 X선 장비 : 고해상도, 저에너지, 튜브 전압 0~225kV, 튜브 전류 0~3mA, 초점 크기 100μm 미만(미세초점), 초점 크기 1μm 미만은 나노초점, 진공 챔버를 열어 필라멘트 교체가 가능함. | X선 발생원 : 동일한 초점 크기에서 X선 발생원은 동위원소 발생원보다 강도가 몇 배나 더 높습니다. X선 발생원은 전원이 꺼지면 방사선 방출을 멈춥니다. 보정되지 않은 상태에서 X선 발생원의 다색성은 빔 경화 현상을 일으킵니다. | ASTM E 1672와 동일합니다. |
| 밀폐형 튜브 X선 장비 : 튜브 전압 0~450kV, 튜브 전류 0~60mA, 초점 크기 250μm 미만(소형 초점), 필라멘트 교체를 방지하기 위해 진공 챔버를 열 수 없음. 크기가 크거나 밀도가 높은 시료 이미징에 주로 사용됩니다. | 동위원소 (단색광): 빔 경화 또는 부피가 크고 에너지 소모가 많은 전원 공급 장치가 필요하지 않으며, 출력 강도가 더 안정적이고, 강도는 비방사능에 의해 제한됩니다. | ||
| 선형 가속기 : 흔히 사용되지는 않지만, 1~16 MeV의 에너지 범위와 2 mm 미만의 초점 크기를 갖는 고밀도, 고에너지 시스템에 사용됩니다. | 싱크로트론 방사선 : 연속 스펙트럼 광선을 생성하지만 투과력이 제한적이어서 작은 물체만 탐지할 수 있으며, 사용 빈도가 낮습니다. | ||
| X선 표적 | 전송형 표적은 더 높은 전압을 견딜 수 있고 강도가 더 높으며 , 반사형 표적은 초점이 더 작고 방사각이 더 넓으며 기하학적 확대율이 더 큽니다. | 없음 | 없음 |
(3) 검출기
| ISO 15708-2 | ASTM E 1672 | GB/T 29068 |
|---|---|---|
| 이온화 검출기 : 견고하고 내구성이 뛰어나며 최대 2MeV의 에너지를 검출하는 데 적합합니다. | LDA는 산란 방사선을 줄이기 위해 작은 슬릿까지 정확하게 측정할 수 있는 섹터빔 CT 시스템과 함께 사용됩니다. 일반적으로 0.4~20 MeV의 방사선 에너지를 검출하는 데 적합합니다. | 단일 검출기: 효율이 가장 낮고, 구조가 가장 단순하며, 산란 및 불일치의 영향을 받지 않습니다. |
| 섬광 검출기 : 유연한 설계, 매우 내구성이 뛰어남, DDA 사용 시 방사선 산란이 더 크고, DDA의 투영 획득 속도가 LDA에 비해 빠름. | DDA는 원뿔형 빔 CT 시스템과 함께 사용되는데, 이 시스템은 평행형 및 부채꼴 빔 기하학 시스템보다 더 빠르게 3D 체적 이미지를 획득할 수 있지만, 산란 방사선에 취약하며 이는 소프트웨어로 보정할 수 있습니다. | DDA는 빠른 데이터 획득 속도를 제공하지만, 높은 전송 대역폭과 저장 용량을 요구합니다. 또한 효율성이 낮고 동적 범위가 좁으며, 콜리메이션 및 차폐가 어렵습니다. |
| 반도체 검출기 : 이들은 입사광선을 직접 전기 전하로 변환하기 위해 반도체를 사용하는 어레이 검출기로, 빛의 산란을 방지하고 해상도를 향상시킵니다. | -- | LDA(저밀도 산란)는 위에서 언급한 두 가지 검출기 유형의 장점을 효과적으로 결합합니다. 속도가 빠르고, 산란 및 불일치가 허용 가능한 범위 내에 있으며, 우수한 집속 및 차폐를 달성할 수 있습니다. |
(4) 기계식 운동 시스템
| ISO 15708-2 | ASTM E 1672 | GB/T 29068 |
|---|---|---|
| 무작위 선형 운동을 추가하고 "한 번의 획득 주기 동안 연속 회전"을 수행함으로써 아티팩트를 줄일 수 있습니다. | 기본 기능만 명시되어 있습니다. | 이는 수직 구조와 수평 구조로 나뉘는데, 얇고 긴 부분은 수평 배치에 적합하고, 두껍고 짧은 부분은 수직 배치에 적합합니다. |
| 대부분은 X선 축이 수평이지만, 일부는 X선 축이 수직입니다. | 정확도는 스캐닝 동작 정확도와 조립 기하학적 정확도로 나뉩니다. | |
| 선형 배열 검출기를 사용하는 시스템에서는 회전축 높이에서의 시료의 상대적인 운동축을 증가시켜야 합니다. | 시스템의 스캔 동작 정확도는 기계식 전달 부품의 정확도와 제어 시스템의 제어 정확도 모두에 의해 결정됩니다. | |
| CT 데이터와 연관된 각 기계식 모션 시스템의 동작 위치 정확도는 CT 시스템의 최고 해상도의 1/5보다 우수해야 합니다. | 시스템 조립의 기하학적 정확도는 정밀 부품 가공과 정밀 조정 및 테스트를 통해 보장됩니다. |
샘플
ISO 15708-2:2017은 시료의 크기, 모양, 재질을 포함하여 시험 중 시료에 대한 고려 사항을 종합적으로 기술하고 있습니다. 이 표준은 시료 크기를 제한하며, 최소 180° 회전 가능한 원통형을 이상적인 형태로 권장합니다. 기하학적 또는 투과율 제한으로 인해 모든 각도에서 투영 이미지를 얻을 수 없는 경우 아티팩트가 발생할 수 있습니다. 이 표준에는 다양한 재질과 에너지에 대한 10% 투과율을 갖는 두께 표가 포함되어 있습니다. 시험 담당자는 이 표를 참조하여 특정 시료 요구 사항에 가장 적합한 신호 대 잡음비를 제공하는 X선 에너지를 선택할 수 있습니다.
ASTM E 1672:20 및 GB/T 29070-2012는 시료 매개변수와 시스템 성능 간의 관계를 명시하고 있습니다.
① 샘플 매개변수에는 최대 선회 직경, 최대 길이(또는 높이), 최대 중량 및 최대 등가 강재 두께 등이 포함됩니다.
② 최대 회전 직경은 시스템의 최대 에너지, 광선 분포 및 스캐닝 방식과 같은 요소에 의해 결정됩니다.
③ 최대 길이(또는 높이)는 수직 시스템의 최대 들어올림 스트로크 또는 수평 시스템의 최대 이동 스트로크에 의해 결정됩니다.
④ 최대 중량은 시스템의 움직이는 부품과 기계 구조의 총 하중 지지 용량에 의해 결정됩니다.
⑤ 최대 등가 강재 두께는 주로 X선 발생원의 에너지에 의해 결정됩니다.
운영
ISO 15708-3:2017은 CT 시스템의 작동 및 결과 해석에 관한 규격으로, 시험 담당자가 시험 과정에서 적절한 매개변수를 선택할 수 있도록 관련 기술 정보를 제공하는 것을 목표로 합니다.
ASTM E 1441:19 및 GB 표준에서도 해당 작업 절차를 명시하고 있습니다. 각 표준에 대한 구체적인 작업 지침은 다음과 같습니다.
| 작동 설정 | ISO 15708-3 | ASTM E 1441 | GB/T |
|---|---|---|---|
| 최적 에너지 | 최적 에너지란 신호 대 잡음비가 가장 좋은 에너지이지만, 반드시 가장 선명한 X선 영상을 얻는 에너지는 아닙니다. 가속 전압을 조정하여 선형 감쇠 계수의 차이를 최대화할 수 있습니다. | 주어진 시료에 대한 최적의 X선 에너지는 충분한 투과력을 제공하는 최소 에너지가 아니라, 최대 신호 대 잡음비를 생성하는 에너지에 의해 결정됩니다. | 없음 |
| 기하학적 배열 | X선 발생원에서 측정 대상 물체까지의 거리를 최소화하는 것을 우선시해야 하며, 이상적으로는 X선 발생원에서 검출기까지의 거리도 최소화해야 합니다. 원뿔형 빔은 검출기 전체를 덮어야 합니다. 원뿔형 빔 시스템의 경우, 원뿔 각도는 15° 미만이어야 하며, 측정 대상 물체는 일반적으로 360° 회전됩니다. 이상적으로, 투영 해상도는 π/2 × 행렬 크기 이상이어야 하며, 투영 횟수는 π × 행렬 크기보다 많아야 합니다. | 없음 | 작은 직경의 물체를 감지할 때 넓은 시야각을 사용하는 것은 바람직하지 않습니다. 스캔 시야각을 선택할 때 측정 대상 물체는 이미지에서 시야각의 2/3를 차지해야 합니다(29070-2012). |
| X선 발생원 매개변수 | 최대 빔 에너지와 관전류를 설정할 때 최적의 감쇠비는 약 1:10입니다. 프리필터를 사용하면 최상의 그레이스케일 범위를 얻을 수 있습니다. 프리필터는 빔 경화 현상을 줄이고 방사선 강도도 낮출 수 있습니다. | 시료 구성 요소의 물리적 밀도 차이가 클 경우, 높은 광원 에너지에서 최적의 신호 대 잡음비를 얻을 수 있습니다. 이 경우, 명암비를 높이는 것보다 영상 잡음을 줄이는 것이 더 중요합니다. 시료 구성 요소의 물리적 밀도 차이가 크지 않을 경우, 낮은 광원 에너지에서 최적의 물질 구분을 얻을 수 있습니다. 이 경우, 영상 잡음을 줄이는 것보다 명암비를 높이는 것이 더 중요할 수 있습니다. 일반적으로 시료를 투과하는 광선의 강도가 입사 광선의 강도의 13%일 때 명암 감도가 가장 좋습니다. | 선택된 X선 에너지는 강철의 반감층 8~10개에 해당하는 에너지이며, 시험 대상 물체의 최대 등가 강철 두께보다 커야 합니다. 시험 대상 물체의 재질 밀도 차이가 매우 작은 경우에는 충분한 투과를 확보하면서 저에너지 X선원을 선택해야 합니다. 물체의 크기가 크거나, 밀도가 높거나, 밀도 차이가 큰 재질로 구성된 경우에는 고에너지 고강도 X선원을 선택해야 합니다(29068-2012). |
| 탐지기 | 노출 시간(프레임 속도), 각 투영에 대한 중첩 횟수, 디지털 게인 및 바이어스, 픽셀 비닝 등을 모두 고려하여 필요한 경우 바이어스, 게인 및 불량 픽셀 보정을 사용해야 하며, 디지털화된 이미지의 최대 휘도 값은 포화 값의 90%를 초과해서는 안 됩니다. | 동시에 사용되는 픽셀 수가 많을수록 스캔 데이터 획득 속도가 빨라집니다. 검출기 요소의 적절한 보정(응답성을 균등화하고 암시야 신호를 제거하기 위해)은 우수한 재구성을 위해 매우 중요합니다. | 전원을 켠 후 암시야 및 공기 교정을 수행하고, 콜리메이터 및 X선 매개변수를 조정한 후 공기 교정을 수행합니다(29070-2012). |
| 재건 | 재구성할 볼륨 영역, CT 이미지 크기 및 동적 범위를 설정해야 합니다. 재구성 알고리즘 또는 보정 설정을 최적화하는 것이 좋습니다. 볼륨 영역은 x, y, z축의 복셀 수로 결정됩니다. | 없음 | |
| 결함 감지 | 개별 기공, 공극 또는 균열을 감지하려면 일반적으로 최소 범위는 복셀 크기(시료 위치에서)의 2~3배여야 합니다. | ||
| 사이즈 측정 | 이미지의 정확한 배율과 임계값(재료 표면을 명확하게 정의하기 위해)을 결정하고, 기본 형상을 조정하고, 기하학적 데이터를 생성하고, 명목/측정된 기하학적 데이터를 추가로 처리합니다. |
ISO 표준은 디지털화 시 최대 방사선 강도 값이 검출기 포화 값의 90%를 초과해서는 안 된다고 규정하고 있어, 과다 노출로 인한 검출기 손상 및 시험 결과 왜곡을 효과적으로 방지합니다. 또한 ISO 표준은 복셀 크기를 이용하여 미세 결함의 검출 가능성을 정량적으로 기술할 수 있도록 합니다.
이미지 품질 매개변수
CT 영상의 품질 매개변수는 산업용 CT 검사의 효율성을 측정하는 가장 직관적인 방법입니다.
ISO 15708-3:2017은 대비, 노이즈, 신호 대 노이즈 비율, 명암 대 노이즈 비율, 공간 해상도와 같은 기본적인 영상 품질 매개변수를 규정하고 있으며, 라인 간 카드 및 고체 밀도 차이 방법을 각각 사용하여 공간 해상도 및 밀도 해상도를 측정하는 완전한 방법을 예시와 함께 상세히 기술하고 있습니다.
ASTM E 1695:20은 변조 전달 함수(MTF) 및 대비 판별 함수(CDF)의 시험 방법, 측정 원리, 측정 절차 및 최종 결과 분석에 중점을 둡니다.
GB/T 29034-2012는 ISO 15708-3:2017 및 ASTM E 1695:20의 영상 품질 매개변수에 대한 내용을 통합하여 더욱 포괄적인 내용을 담고 있습니다. GB/T 35391-2017 및 GB/T 35386-2017은 ISO 및 ASTM 표준에 명시된 밀도 해상도 및 공간 해상도 측정 방법을 모두 요약하고 있습니다.
(1) 공간 해상도
세 가지 표준 모두 공간 해상도를 특성화하기 위해 MTF(변조 전달 함수)를 사용합니다. MTF는 CT 시스템의 전반적인 흐릿함과 주기적인 영상 대비를 감소시키는 요소를 설명합니다. 이는 CT 시스템에 의한 영상 신호 변조(상대적 강도 변화)의 전달을 나타내며, 변조의 공간 주파수입니다.
ISO 15708-3:2017은 MTF(변조 전달 함수) 측정 방법 두 가지를 규정하고 있습니다. 하나는 균일한 원통의 CT 영상에서 MTF를 얻는 방법이고, 다른 하나는 라인 페어 테스트 카드를 사용하여 특정 지점에서 MTF를 직접 측정하는 방법입니다. 부록에는 라인 페어 테스트 카드의 설계 및 제작, 측정 원리, 측정 결과 분석을 포함한 상세한 측정 방법이 수록되어 있습니다.
ASTM E 1695:20은 균일한 원통 이미지로부터 MTF를 얻는 시험 방법만을 상세히 기술하고 있습니다. 이 표준은 원통 단면의 재구성된 모서리 선명도 이미지를 분석하여 MTF 곡선을 얻습니다. 계산 논리, 측정 과정 및 측정 데이터에 대한 설명은 ISO 표준보다 더 구체적이고 상세합니다.
(2) 밀도 분해능
밀도 분해능은 대비 감도라고도 합니다. ASTM E 1695:20은 누적 분포 함수(CDF) 곡선을 사용하여 밀도 분해능을 특성화하는 반면, ISO 15708-3:2017은 고체 밀도 차이법과 대비 대 잡음비를 사용하여 특성화합니다. GB/T 29034-2012에는 밀도 분해능에 대한 언급이 없습니다.
ISO 15708-3:2017은 명암비(CNR)를 사용하여 세부 특징과 배경 사이의 감쇠가 배경 잡음 수준보다 큰지 여부를 측정합니다. 일반적으로 명암비가 3 이상이면 우수한 검출 신뢰도를 제공하는 것으로 간주됩니다. 또한, 이 표준은 고체 밀도 차이법을 사용하여 밀도 분해능을 측정하는 방법을 규정합니다. 기준 시료는 첨가제가 포함된 원통형 구성 요소로 구성되며, 고에너지 모드와 저에너지 모드로 제공됩니다. 이 표준은 첨가제의 밀도를 측정하는 공식과 상관 곡선을 사용하여 시스템 성능을 평가하는 방법을 자세히 설명합니다.
ASTM E 1695:20에서는 특정 노이즈 수준 하에서, 크기 D의 대비 특징을 매트릭스에서 구별하는 능력을 누적 분포 함수(CDF) 곡선으로 근사적으로 설명할 수 있다고 제안합니다. CDF는 복셀 내에서 특징의 크기 D에 대한 함수로서, 주변의 다른 균질한 물질에 대한 특징의 검출 가능성(대비 감도)에 미치는 영상 노이즈의 영향을 나타냅니다. 이러한 결정은 균질한 원통형 물질의 CT 스캔을 기반으로 하며, CDF 곡선은 원통 단면 중심에서의 영상 대비 및 통계적 노이즈 분석을 통해 도출됩니다.
(3) 상세 이미지 비교
실제로 사람의 눈이 감지할 수 있는 유효 대비(성공률 50%)는 이미지 노이즈와 특징 직경에 따라 달라집니다. ASTM E 1695:20 및 GB/T 29034-2012 표준만이 CDD 곡선에 대한 요구 사항을 명시하고 있으며, ISO 15708-3:2017 표준은 이에 대해 언급하지 않습니다.
이산 대비 계수(CDF)는 특정 크기의 특징점 검출 가능성과 잡음이 있는 환경에서의 최소 대비를 나타냅니다(모호한 특징점의 영향은 무시). 반면, 중간 프레임 대비 계수(MTF)는 모호한 특징점이 특징점에 미치는 영향을 거의 전적으로 반영합니다. 이 두 가지 양은 인지된 대비와 물리적 대비를 결합하여 주어진 평가 조건에서 CT 시스템이 특징점을 분해하고 구별하는 전반적인 능력을 나타내는 이산 대비 계수(CDD)로 통합될 수 있습니다.
유물
ISO 15708-2:2017, ASTM E 1441:19 및 GB/T 29068-2012에 언급된 아티팩트의 원인은 아래와 같습니다(√는 언급됨, ×는 언급되지 않음). 이러한 표준에서 아티팩트 이미지와 그 원인을 설명함으로써 검사관은 아티팩트를 더 잘 식별하고 효과적으로 방지할 수 있습니다.
장비 성능 검증 방법
각 표준의 성능 검증 요구 사항
| 성능 매개변수 | ISO 15708-4 | ASTM E 1570 | GB/T 29070 |
|---|---|---|---|
| 전반적인 성능 | 기준 측정 결과와 비교하고 단기 점검(예: 매주)을 실시하십시오. | 장비의 매개변수와 성능을 정기적으로 측정하고 모니터링하십시오. | 없음 |
| 공간 해상도 | 결함 감지 및 치수 측정 응용 분야 | 일주일에 1회 | 1년에 1회 이상; 설치, 시운전, 유지보수 또는 부품 교체 후 |
| 밀도 해상도 | 결함 감지 애플리케이션 | 일주일에 1회 | 1년에 1회 이상; 설치, 시운전, 유지보수 또는 부품 교체 후 |
| 슬라이스 두께 | 없음 | 일주일에 1회 | 없음 |
| 인공물 | 부품 품질 평가 후 또는 부품 변경 후 | 일주일에 1회 | |
| 구성 요소 성능 | 없음 | 설치, 유지보수 또는 부품 변경 후 |
다양한 표준 장비의 성능 검증 방법
| 성능 매개변수 | ISO 15708-4 | ASTM E | GB/T |
|---|---|---|---|
| 전반적인 성능 | 기준 샘플을 검사하고, 결함(다공성, 균열), 가장 얇은 지점, 가장 두꺼운 지점 및 두께와 같은 검사 결과를 비교하여 전반적인 성능을 모니터링합니다. | 시험 전에 공간 해상도, 밀도 해상도 및 기타 지표가 사용 요구 사항을 충족하는지 확인합니다(1570:19). | 공간 해상도 및 밀도 해상도와 같은 지표를 검증하고 테스트 전에 결함 감지 기능을 검증합니다(29070-2012). |
| 공간 해상도 | 디스크 클램핑 방식, 라인 클램핑 방식 | 디스크 카드 방식(1695:20) | 와이어 페어 카드법, 천공 카드법, 디스크 천공 카드법(29069-2012). 와이어 페어 카드법(해상도에 따라 1급, 2급, 3급으로 분류), 천공 카드법(개구부에 따라 1급, 2급으로 분류), 디스크 천공 카드법. 시험 카드는 재질에 따라 강철, 실리콘, 기타 금속으로 분류할 수 있다(35391-2017). |
| 밀도 해상도 | 결함 감지 애플리케이션 | 디스크 카드 방식(1695:20) | 공극법, 밀도차법, 디스크 카드법(29069-2012), 공극법(단일 공기, 다중 공기), 고체 밀도차법, 액체 밀도차법, 디스크 카드법. 시험 카드는 재질에 따라 강철, 알루미늄, 실리콘 및 기타 금속 시험 카드로 분류할 수 있다(35386-2017). |
| 슬라이스 두께 | 없음 | 피라미드, 원뿔, 경사면, 나선형 홈 등을 사용하여 검증하십시오. (1570:19) | 없음 |
| 인공물 | 참고 이미지와의 비교 | 균일한 원반의 밀도 변화를 관찰하십시오(1570:19). | |
| 기계 시스템 | 좌표 측정기(CMM)를 사용하여 변위 축 궤적과 위치 정확도를 확인합니다. | 없음 | |
| 이미지 비율 | 공간 구조가 알려진 고정밀 구형체(예: 골프채 또는 아령) 조합을 사용하여 확인하십시오. | ||
| 검출기에 대한 빔 축의 수직성 | 시험에는 적절한 시험 시료(예: 텅스텐 와이어, 가는 바늘, 구형 물체 등)를 사용하십시오. | ||
| 집중하다 | X선관의 유효 초점 거리는 스캐닝 방법, 핀홀 카메라 방사선 촬영, 에지 방법, 그리고 소형 초점 및 초소형 초점 X선관을 사용하여 측정하였다. 다양한 배율에서 얻은 CT 스캔 값을 비교하여 지정된 오차 범위 내에 있는지 확인하였다. | 2575.1-5-2010 "비파괴 검사를 위한 산업용 X선 시스템의 초점 특성" | |
| X선 출력 안정성 | X선관 출력의 안정성은 선량률을 측정하여 확인하였다. | 없음 | |
| 탐지기 | 동적 성능을 납품 상태와 비교하십시오. 불량 화소를 정기적으로 점검하십시오. 지정된 기간 동안 밝기 측정을 통해 출력 안정성을 검증하십시오. | ||
| 재구성 및 시각화 | 재설치, 하드웨어 교체 또는 업그레이드 후에는 재구성 및 시각화 결과를 이전 결과와 비교하십시오. |
위에서 살펴본 바와 같이 ISO 표준은 장비 성능 검증에 대한 가장 포괄적인 방법과 규정을 담고 있습니다. 또한, 표준 시험편 및 모의 시험편의 준비 방법까지 명시하고 있어 장비의 일상적인 사용 중 성능 검증을 충분히 지원할 수 있으며, 검증 주기 또한 가장 짧습니다. GB 표준은 공간 해상도, 밀도 해상도 및 전반적인 성능을 연 1회 검증하도록 규정하고 있는데, 이는 상대적으로 완화된 요구 사항입니다.
시험 결과 검증
| 탐지 목적 | ISO 15708-4 | ASTM E 1570 | GB/T |
|---|---|---|---|
| 결함 감지 | 목표 특징 검출 가능성 검증(공간 해상도, 대비 해상도, 재구성, 시각화 등); 적용 가능성 검증(참조 표본을 이용한 단면 비교 검증); 일관성 검증(재구성, CT 이미지 크기, 사인파 또는 CT 투영 시퀀스, 시스템 상태 등). | 테스트 요구사항이 충족되었는지 확인합니다. | 표준 또는 비교 시료 검증 (29070-2012) |
| 사이즈 측정 | 치수 측정 기능 검증 (공간 해상도, X선 투과율, 3D 데이터 등) | 표준 비교 시편(중공 기둥, 교정 구멍 배열, 모의 시편) 검증 | 표준 또는 비교 시료 검증 (29070-2012) |
| 정확도 검증 (검증을 위해 추적 가능한 측정 기능을 갖춘 참조 표준 시료 또는 참조 검체를 사용) | 치수 측정의 정확도를 검증하기 위한 표준 시료는 반드시 교정되어야 합니다. | 이 표준은 표준 시편(정육면체 프리즘)을 사용한 치수 측정 및 교정을 포함하며, 표준 제작 및 테스트에 대한 요구 사항을 포함합니다(29067-2012). | |
| 일관성 검증(재구성, CT 이미지 크기, 사인파 또는 CT 투영 시퀀스, 시스템 상태 등) | -- | -- |
결론
ISO, ASTM, GB 표준은 업계에서 인정받는 기본 원칙, 광범위한 실무 경험을 통해 축적된 보편적인 경험, 그리고 시장 주요 공급업체가 제공하는 제품 정보를 바탕으로 편집자들이 편찬했습니다. 이러한 표준들은 중국 산업용 CT의 응용 및 연구 개발에 긍정적인 역할을 해왔으며, 장비 사용자 및 공급업체 간에 기본 용어와 관련 기술 요구 사항에 대한 통일된 이해를 점진적으로 확립하는 데 기여했습니다.
산업용 CT 가이드라인 관점에서 볼 때, GB 및 ASTM 표준은 시료 매개변수와 시스템 성능 간의 관계를 명시하고 물리적 및 수학적 기초, 기본 알고리즘, 스캔 방법 등 산업용 CT의 기술적 기반을 소개합니다. ISO 표준은 이러한 측면을 언급하지 않습니다. ISO 표준은 시료에 대한 주의 사항을 명시하고 다양한 재질에서 관전압과 투과 두께 간의 관계를 제시하여 X선 소스 매개변수 설정에 대한 참고 기준을 제공합니다. 따라서 GB 및 ASTM 표준은 기초 원리에 더 중점을 두는 반면, ISO 표준은 실제 응용에 더 초점을 맞춥니다.
장비 성능 평가 관점에서 볼 때, GB 표준은 전반적인 성능, 공간 해상도, 밀도 해상도에 대한 평가만을 규정하고 있으며, ASTM 표준은 전반적인 성능, 공간 해상도, 밀도 해상도, 슬라이스 두께, 아티팩트에 대한 평가만을 규정하고 있습니다. ISO 표준은 앞서 언급한 매개변수 외에도 초점, 검출기, 기계 시스템 등 다양한 구성 요소의 중요 매개변수에 대한 성능 평가까지 규정하고 있습니다. 따라서 ISO 표준은 장비 성능 평가에 있어 보다 포괄적이고 표준화된 접근 방식을 제공합니다.
방법론적 관점에서 ASTM 표준은 특히 팬빔 CT 테스트를 다루는 반면, ISO 표준은 산업용 CT 테스트를 테스트 목표에 따라 결함 탐지 및 치수 측정으로 분류하고 각 테스트 절차에 대한 상세한 사양을 제공합니다. GB 표준은 테스트 원칙과 경험을 바탕으로 X선 소스 제어와 같은 CT 테스트 매개변수에 대한 지침을 제공합니다. CT 테스트 매개변수를 선택할 때는 필요에 따라 각 표준을 활용해야 합니다.
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