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X 光電腦斷層掃描虛實整合模擬評估技術
作者
楊富程、陳柏宇
刊登日期:2026/10/01
摘要
XCT (X-ray Computed Tomography, XCT) 技術因具有非破壞性與高解析度等特性,工業上已導
入XCT 進行工件內部結構計量與檢測。由於XCT 量測方法與傳統影像技術不同,且影響因子相當
多,為確保XCT 能夠對複雜工件內部的三維結構與特徵進行非破壞性且高精度的量測,系統驗證是相
當關鍵的部分。國際間已有ISO/DIS 10360-11[1]、VDI/VDE 2630 Part 1.3[2] 等驗證標準,透過現場量
測多球標準件,分析球徑與球心距的量測誤差,以實現XCT 系統的驗證。然而,實體標準件驗證所
需時間較長因此本文探討建構XCT 系統虛實整合模擬評估方法所需之關鍵技術,說明虛實整合模擬
評估方法之關鍵參數及影響性能因子,期望有利於讀者對XCT 系統虛擬量測技術有更深入的了解。
Abstract
X-ray Computed Tomography (XCT) technology, due to its non-destructive and high-resolution characteristics,
has been widely adopted in industry for the measurement and inspection of the internal structure of
workpieces. However, because XCT measurement methods differ from traditional imaging techniques and are
influenced by numerous factors, XCT system verification is crucial to ensure the accuracy of XCT measurements
and enable non-destructive, high-precision measurement of complex three-dimensional structures and internal
features. Currently, international verification methods include standards such as ISO/DIS 10360-11[1]、VDI/VDE
2630 Part 1.3 [2], which verify the XCT system by analyzing the measurement errors of multi-sphere standard
parts, such as sphere diameter and center distance. However, this verification process has relatively low timeliness.
Therefore, our team aims to establish a virtual-real integrated simulation evaluation method for XCT systems. This
article will explain the key parameters and performance influencing factors of this virtual-real integrated simulation
evaluation method, hoping to provide readers with a deeper understanding of virtual measurement technology
for XCT systems.
前言
本文旨在建構 X-ray 斷層掃描(X-ray Computed Tomography,XCT)系統之虛實整合模擬評估方法。XCT 模擬系統的建構過程中,光源與偵測器特性可依據市售產品規格設定相關參數;然而系統內光源-旋轉中心-偵測器間的幾何相對位置,往往難以透過外部物理量測手段直接精準獲取。
當利用單球或多球標準件進行球徑量測,以逆向驗證放大倍率與幾何位置時,標準件本身的材料特性、球體分布與表面形貌等,亦會引入光束硬化或散射等物理效應,進而干擾球徑量測的準確性,這種幾何誤差與物理效應限制了虛擬 XCT 量測系統的建模精度。針對上述限制,本文建立虛擬 XCT 系統建模流程,分析影響建模準確性之關鍵誤差來源,並提出 FOD 與 FDD 幾何參數之量測評估方法,作為後續虛實整合評估之基礎。
XCT 系統虛實整合技術
一、XCT 系統量測技術
XCT 系統可分成平面扇形束(Planar Fan Beam)、錐形束(Cone Beam)、平行束(Parallel Beam)三種架構。本文的研究重點為 Cone Beam Configuration,以此架構其系統運作的方式透過 X-ray 點光源(X-ray Point Source)投射錐狀 X-ray 光束穿過 Sample 投影至平面偵測器(Planar Detector),以取得特定角度下的投影影像。透過 Sample 旋轉 360˚,取得多張不同角度的投影影像,經由軟體重建 Sample 的 3D 形貌,此為 XCT 系統量測基本原理的說明。
DOI:10.30256/JIM.202610_(523).0011
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2026年10月號
(單篇費用:參考材化所定價)