工业CT体积式扫描技术在无损检测及三维测量中的应用

工业计算机断层扫描工作站  exaCT^® M
　　工业CT（工业计算机断层扫描工作站)是使用X射线来对工件的内外部结构进行三维扫描无损检测与再现。exaCT^®工作站集成了无损检测的几乎所有功能，例如尺寸与形位公差测量、材料缺陷分析及装配分析等，并将所有的功能集成到了一起。如今，工业CT扫描已经越来越多地应用到零件的无损检测中，典型应用如：结合技术测试、材料缺陷分析、几何与形位公差测量、装配分析与逆向工程等。

　　exaCT^®典型行业：机械工程、汽车制造、航空与航天、铸造、金属加工和塑料铸模、医疗工程、模型和工具制造、电气工程/电子、计量服务提供、科学研究和开发、逆向工程。

从二维到三维，从探伤到测量
　　X射线的应用，让人们对无损检测有了初步的认识。X射线对物体穿透式的成像方式，可以在不破坏零件的前提下，对材料内部的结构及缺陷进行观察分析。射线检查将零件在X射线方向上的空间结构压缩到了一张胶片中，形成一张二维图像。由于零件前后不同断层的重叠和图像的相互干扰，射线检查成像的分辨率和精度只能停留在较低的水平上，因此它只能对零件进行定性的结构与缺陷分析。
　　工业CT的出现，颠覆了人们对无损检测的传统认识。CT技术是基于从大量二维图像数据应用计算机重建物体三维结构的一种方法。它在二维图像成像过程中只采集特定断层的投影数据，用来重建该剖面的图像。相比于射线检查，CT图像消除了不同断层图像之间的干扰，特定断层的图像对比度得到了明显的增强，同时图像的灰度数值能真正与材料的辐射密度产生对应的关系。此外，工业CT技术能够重建物体的三维结构，相比二维图像更能直观地进行理解，因此工业CT被越来越多地用来检查材料缺陷、机械零件内部结构以及装配正确性等等。
　　就目前来说，工业CT在材料探伤、零件失效分析领域的应用更为普遍，而人们对工业CT在测量领域的应用认知还比较少。少量的应用也仅限于一些简单几何尺寸的大致测量，离真正的几何尺寸与行为公差测量还存在相当的差距。造成这种现状的原因是多方面的，就工业CT技术本身来讲，主要原因在于之前的工业CT在硬件与软件方面的性能尚不能满足工业测量的要求。
　　在硬件方面，能够达到工业测量要求的工业CT设备需要满足几个方面的要求：稳定的X光源、精密的探测器及缜密稳定的机械结构。首先，稳定的X射线源是CT扫描数据精度与重复性的基础保证，当工业CT用于尺寸与形位公差测量时，这一点显得尤为重要。探测器作为CT设备中最重要的部件之一，对系统的分辨率和精度起到至关重要的作用。作为应用于工业测量的CT设备，需要针对工业测量的要求对探测器进行量身定制。目前，CT探测器绝大多数都是为了医用目的而研发的，其应用对象就是人体组织，它在分辨率和精度等方面的要求不是很高，而工业测量所提出的要求要远远高于医用CT，因此将医用CT探测器应用到工业CT上往往难以满足要求。最后，当然也是非常重要的一点，测量设备的机械结构必须具有很高的精度与稳定性。作为一款测量设备，工业CT也无法例外。
exaCT^®工作站作为一款达到工业测量要求的工业CT，从设计之初就充分考虑了针对工业测量的一切需求。exaCT^®选用了稳定的闭合管X射线源，在提供高质量射线的基础上，也大大减少了所需的维护。而专门针对工业应用自主研发并生产的探测器，相比医用探测器极大地缩小了像素尺寸，提高了工业CT的空间分辨率；同时增强了探测器的动态特性（位数），提高了工业CT的密度分辨率，最终使得工业CT能够达到更高的精度。在机械结构方面，exaCT^®沿袭了德国温泽在三坐标测量机领域超过30年的设计制造经验，采用了花岗岩和气浮轴承的结构设计，为其高精度和长期稳定性打下了坚实的机械基础。
　　工业CT的整体性能不仅仅取决于它的硬件，软件在计算机断层扫描术中起到的作用也是至关重要的。可以说，工业CT的硬件决定了设备整体性能的理论极限，而软件则是将设备的实际性能推向这个理论极限的关键所在。软件与硬件的兼容性和匹配度、软件的基本构架以及对大数据的处理能力、三维数据重建算法的优劣还有软件评价功能的完整性等等，都从方方面面影响到工业CT的最终性能。CT扫描不同于光学扫描，它获取的不仅仅是物体的表面数据，而是从内到外的体积数据，因此CT扫描的数据量要高出普通扫描好几个数量级。可以说，工业CT的发展很大程度上要依赖计算机处理能力的进步。CT数据的处理流程从探测器图像读取开始，还要大致经过A/D转换、三维重建、表面构造及不同种类的后期评价等等，任何一步都离不开计算机硬件和软件的处理。因此，充分利用了现今计算机处理能力的软件框架才能更好地处理CT庞大的数据量。在这个基础上，工业测量所用到的软件在算法上也必须要经过专业的认证，才能保证测量结果的可靠性。
　　exaCT^®所使用的软件，从探测器图像读取开始就完全采用WENZEL集团自主研发的软件，在软硬件兼容方面给予exaCT®最佳的保障。而软件的整体构架，以及后续的数据处理算法则紧跟计算机硬件的发展水平，使得exaCT®在处理大型数据方面拥有巨大的优势，完全超越了上一代工业CT的性能。至于数据评价方面，温泽也提供了最为完备的功能，从缺陷检测到装配分析，从材料补偿到逆向工程，尤其是尺寸与形位公差测量，使用了三坐标测量机上的专业软件，能够实现所有的几何测量功能。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。