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计算机断层扫描技术:由内至外、无损高效
发布:kittyll   时间:2016/1/19 16:32:03   阅读:1212 
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利用CT扫描仪检测金属铸件的孔隙度 图片来源:Jesse Garant &Associates
 
计算机断层扫描仪(CT)在检测产品内部和外部几何特性方面已经受到了大众广泛的认可与欢迎,它可以帮助检测人员找出引起产品失效或者性能降低的因素,如夹杂物、空洞、裂缝等缺陷。并且,随着近年来特定用于测量方面的新型CT扫描仪的出现,人们对于这种机器的兴趣更加浓厚了。
 
“人们一直都可以将计算机断层扫描仪用于计量学方面,但在过去的几年里,对于专门用于计量方面的CT扫描仪的需求趋势使得这些仪器在某些方面更多的模仿坐标测量机或者视觉系统”,来自尼康测量公司的战略营销和业务发展部门副主任Jim Clark说道:“它们能够更加符合你所希望它们从事的工作类型。许多的计量公司也逐渐开始察觉到这可能是一个还未被重视的市场”。
 
工作原理
 

计算机断层扫描仪(CT)的工作原理可以简单概括为:从X射线源发射出来的X射线对在X射线源和检测器之间做平移运动的被检测物体进行扫描,在一次扫描结束后,被检测物体旋转一个角度再进行下一次扫描,如此反复操作,即可得到被检测物体的某一断面的若干组数据。这些信息数据经过计算机计算、处理,重新建立一个完整的断面图像显示在监视器上,而所有的断面就可以组成一个完整的三维立体图像。
 
一般而言,一套CT体系的硬件通常包括:一个高功率辐射源、机械扫描装置,X射线检测器,以及数据处理和图像重建、显示装置等。通过CT体系获得的图像可以被切割或者旋转,并能够通过与CAD模型进行比较,实现对壁厚的测量及孔隙率的检测等。
 

失效分析中利用CT扫描技术对齿轮装配进行检查 图片来源:Jesse Garant &Associates
 
应用
 
利用传统的计算机断层扫描仪进行测量操作,通常需要根据每个待测量样品的大小尺寸进行校正,直至现在,这仍然是比较流行的一种做法。
 
但是,对于那些需要认证测量并且希望减少每次检测时设置操作的测量人员而言,那些只需要在最开始安装时进行校正工作的计量CT扫描仪则显得更加吸引人。Exact Metrology公司的经理Steve Young表示专门用于计量方面的CT扫描仪的出现为他的公司带来了投资这类机器的动力。
 

汽车涡轮增压器叶轮孔的测量 图片来源:Nikon Metrology
 
除了测量,Exact Metrology公司还利用这种扫描仪进行一些传统的CT扫描检测,例如失效分析、逆向工程及纤维分析等。
 
“我们检测了一种铝铸件,发现在这种材料上的某一个区域内存在一些缺陷”,Young说道:“我们通过对这种铸件进行扫描,清晰的展示出了其内部的孔隙。并且,能够很明显的知道为什么在这一区域会含有缺陷或者出了故障;利用这种扫描仪器还能够准确的给出缺陷或者故障的具体位置——位于x,y,z轴上的哪个确切坐标,更为关键的是还能获得关于铸件内部孔隙的尺寸大小信息”。
 
 
密码锁的虚拟分割显示 图片来源:Nikon Metrology
 
尽管许多计量公司对于CT扫描仪具有浓厚的兴趣,但是将CT扫描仪用于计量方面仍然只占整体市场上的一小部分。目前,大多数的人利用这种仪器并不是寻求计量学认证测量,他们大部分都只是希望能够非常详细的观察到他们样品的内部;此外,他们也并不会经常去关注某个孔洞的直径或者某个圈的圆度,尽管我们能够非常轻易的测量这些;他们最常关注的还是样品内部是否含有夹杂物等;如果样品属于塑料制件,则经常关注样品内是否含有孔隙等等。
 
通常来说,如果你的测试样品能够利用计算机断层扫描这种技术,那么平均将会节省大约25%-30%的检测成本,此外,相比传统的技术,这种技术还会节省大量的时间。 
 
 
医疗器械的CT扫描 图片来源:Jesse Garant and Associates
 
“通常,我们最常遇到的客户大致可以分为两类,第一类是那些在过去曾或多或少都使用过CT扫描技术的,例如熟悉医疗方面的客户,以及在10-15年前就用到了CT技术的工业领域客户等。尽管随着时间的推移,这种技术的扫描速度、分辨率以及处理能力都有大幅进步,但这类客户仍对其较为熟悉。另一类则为未接触过该类技术的,需要从头开始好好了解这门技术的客户”。Jesse Garant &Associates公司经理Garant说道:“我们希望在将来,随着这类仪器的进步发展,人们对于这种技术的认识也能更为深刻;这样,计算机扫描技术在检测及测量等领域的应用也会变得更加主流化”。
 
译自:qualitymag
来源:材料与测试
译者:vince

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