工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描與計(jì)量學(xué)的進(jìn)展
引言
近年來(lái)，工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，特別是在速度、自動(dòng)化和精度方面。這些改進(jìn)使CT的應(yīng)用范圍超越了傳統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)和失效分析，成為生產(chǎn)車(chē)間中進(jìn)行精確三維測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)。CT的無(wú)損能力能夠以高分辨率和三維方式捕捉和分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這使其在生產(chǎn)過(guò)程中變得越來(lái)越有價(jià)值。
CT在生產(chǎn)環(huán)境中的應(yīng)用發(fā)展
工業(yè)CT已發(fā)展到可在生產(chǎn)車(chē)間用于尺寸測(cè)量的階段。該技術(shù)能夠快速捕捉隱藏的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)的光學(xué)或接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楹笳咄ǔＰ枰茐男苑椒ɑ虬嘿F的工裝夾具。長(zhǎng)期以來(lái)，CT技術(shù)一直用于質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室，如今已成為生產(chǎn)期間測(cè)量和成像復(fù)雜組件和工具的重要組成部分。
航空航天、汽車(chē)和醫(yī)療技術(shù)等行業(yè)率先采用CT進(jìn)行計(jì)量任務(wù)。典型的分析組件包括連接器、多材料組件、噴射噴嘴、渦輪葉片和植入物。增材制造的興起進(jìn)一步推動(dòng)了CT的使用，因?yàn)樗梢詼y(cè)量以前其他方法無(wú)法觸及的內(nèi)部幾何形狀。CT技術(shù)在優(yōu)化開(kāi)發(fā)、初始采樣過(guò)程和增產(chǎn)以及確保質(zhì)量控制和工藝優(yōu)化方面被證明至關(guān)重要。
全面的幾何結(jié)構(gòu)信息采集
CT技術(shù)能夠以高信息密度完整三維捕捉樣品的幾何結(jié)構(gòu)。這種能力為質(zhì)量控制開(kāi)辟了新的可能性，可供創(chuàng)建虛擬截面和自動(dòng)孔隙率分析。此類分析提供了對(duì)制造工藝的關(guān)鍵見(jiàn)解，例如注塑成型的質(zhì)量或工件的穩(wěn)定性。例如，名義/實(shí)際比較以顏色尺度顯示幾何偏差，揭示缺陷的分布，并指導(dǎo)后續(xù)的加工過(guò)程。
CT系統(tǒng)中的校準(zhǔn)和測(cè)量精度
為了實(shí)現(xiàn)CT測(cè)量的高精度，系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的校準(zhǔn)。制造商會(huì)對(duì)關(guān)鍵部件（如平板探測(cè)器和X射線管）進(jìn)行校準(zhǔn)，確保系統(tǒng)的精度，微焦點(diǎn)系統(tǒng)的精度可達(dá)幾微米以內(nèi)。物理測(cè)量過(guò)程包括通過(guò)精確的操縱系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)被測(cè)物體，獲取二維X射線投影圖像。這些圖像的質(zhì)量受X射線源、探測(cè)器和系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)的影響，決定了原始數(shù)據(jù)的精度。
優(yōu)化工藝鏈以實(shí)現(xiàn)精度
VDI 2630指南的推出使高分辨率CT系統(tǒng)測(cè)量精度的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)化。該指南被制造商采用，定義了用于確定CT系統(tǒng)是否適用于檢測(cè)過(guò)程的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CT測(cè)量的精度取決于穩(wěn)定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化的硬件和軟件組合以及嚴(yán)格的校準(zhǔn)。歷史上，定位、初始校準(zhǔn)和定期重新校準(zhǔn)的耗時(shí)性質(zhì)阻礙了潛在用戶。然而，CT系統(tǒng)的進(jìn)步簡(jiǎn)化了這些流程，使CT成為生產(chǎn)環(huán)境中更易獲得的選擇。
案例研究：Phoenix V|tome|x M
維睿泰的Phoenix V|tome|x M300掃描儀展示了CT技術(shù)的進(jìn)步。這款300kV微焦點(diǎn)CT系統(tǒng)專為三維計(jì)量和缺陷分析設(shè)計(jì)，集成了各種專有創(chuàng)新，確保在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的高精度測(cè)量。該系統(tǒng)采用400萬(wàn)像素動(dòng)態(tài)工業(yè)X射線探測(cè)器，提高了靈敏度并加快了掃描周期，同時(shí)不犧牲圖像質(zhì)量。維睿泰的Scatter|correct技術(shù)通過(guò)去除散射偽影，特別是在高度吸收樣品中，進(jìn)一步提高了圖像質(zhì)量。
校準(zhǔn)和驗(yàn)證以確保持精度一致性
定期重新校準(zhǔn)對(duì)于保持CT系統(tǒng)規(guī)定的測(cè)=度至關(guān)重要。維睿泰的Ruby|plate校準(zhǔn)體結(jié)合True|position技術(shù)，提供了一種有效的幾何校正方法。Ruby|plate經(jīng)過(guò)亞微米級(jí)精度校準(zhǔn)，可自動(dòng)檢測(cè)和校正比例偏差，將所有測(cè)量位置的精度擴(kuò)展到一致。最近的軟件和硬件優(yōu)化將Phoenix V|tome|x M的校準(zhǔn)時(shí)間從40分鐘縮短至8分鐘，使操作人員能夠高效執(zhí)行校準(zhǔn)。
結(jié)論：CT作為精密測(cè)量工具
校準(zhǔn)和驗(yàn)證程序的高度自動(dòng)化降低了使用CT系統(tǒng)進(jìn)行可重復(fù)測(cè)量所需的時(shí)間和專業(yè)知識(shí)。Phoenix V|tome|x M憑借其卓越的測(cè)量精度和縮短的掃描時(shí)間，證明了CT技術(shù)現(xiàn)在已成為生產(chǎn)環(huán)境中精密測(cè)量的可行替代方案。Ruby|plate和True|position等先進(jìn)技術(shù)的集成，使CT成為各種工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高精度的可靠工具。
