計算機斷層掃描技術:由內至外、無損高效

2021-01-20 無損檢測NDT



利用CT掃描儀檢測金屬鑄件的孔隙度 

圖片來源：Jesse Garant &Associates


計算機斷層掃描儀（CT）在檢測產品內部和外部幾何特性方面已經受到了大眾廣泛的認可與歡迎，它可以幫助檢測人員找出引起產品失效或者性能降低的因素，如夾雜物、空洞、裂縫等缺陷。並且，隨著近年來特定用於測量方面的新型CT掃描儀的出現，人們對於這種機器的興趣更加濃厚了。


「人們一直都可以將計算機斷層掃描儀用於計量學方面，但在過去的幾年裡，對於專門用於計量方面的CT掃描儀的需求趨勢使得這些儀器在某些方面更多的模仿坐標測量機或者視覺系統」，來自尼康測量公司的戰略營銷和業務發展部門副主任Jim Clark說道：「它們能夠更加符合你所希望它們從事的工作類型。許多的計量公司也逐漸開始察覺到這可能是一個還未被重視的市場」。



工作原理


計算機斷層掃描儀（CT）的工作原理可以簡單概括為：從X射線源發射出來的X射線對在X射線源和檢測器之間做平移運動的被檢測物體進行掃描，在一次掃描結束後，被檢測物體旋轉一個角度再進行下一次掃描，如此反覆操作，即可得到被檢測物體的某一斷面的若干組數據。這些信息數據經過計算機計算、處理，重新建立一個完整的斷面圖像顯示在監視器上，而所有的斷面就可以組成一個完整的三維立體圖像。

 

一般而言，一套CT體系的硬體通常包括：一個高功率輻射源、機械掃描裝置，X射線檢測器，以及數據處理和圖像重建、顯示裝置等。通過CT體系獲得的圖像可以被切割或者旋轉，並能夠通過與CAD模型進行比較，實現對壁厚的測量及孔隙率的檢測等。

 


失效分析中利用CT掃描技術對齒輪裝配進行檢查

圖片來源：Jesse Garant &Associates

 


應用


利用傳統的計算機斷層掃描儀進行測量操作，通常需要根據每個待測量樣品的大小尺寸進行校正，直至現在，這仍然是比較流行的一種做法。

 

但是，對於那些需要認證測量並且希望減少每次檢測時設置操作的測量人員而言，那些只需要在最開始安裝時進行校正工作的計量CT掃描儀則顯得更加吸引人。Exact Metrology公司的經理Steve Young表示專門用於計量方面的CT掃描儀的出現為他的公司帶來了投資這類機器的動力。

 


汽車渦輪增壓器葉輪孔的測量 圖片來源：Nikon Metrology

 

除了測量，Exact Metrology公司還利用這種掃描儀進行一些傳統的CT掃描檢測，例如失效分析、逆向工程及纖維分析等。

 

「我們檢測了一種鋁鑄件，發現在這種材料上的某一個區域內存在一些缺陷」，Young說道：「我們通過對這種鑄件進行掃描，清晰的展示出了其內部的孔隙。並且，能夠很明顯的知道為什麼在這一區域會含有缺陷或者出了故障；利用這種掃描儀器還能夠準確的給出缺陷或者故障的具體位置——位於x,y,z軸上的哪個確切坐標，更為關鍵的是還能獲得關於鑄件內部孔隙的尺寸大小信息」。

 

 

密碼鎖的虛擬分割顯示 圖片來源：Nikon Metrology

 

儘管許多計量公司對於CT掃描儀具有濃厚的興趣，但是將CT掃描儀用於計量方面仍然只佔整體市場上的一小部分。目前，大多數的人利用這種儀器並不是尋求計量學認證測量，他們大部分都只是希望能夠非常詳細的觀察到他們樣品的內部；此外，他們也並不會經常去關注某個孔洞的直徑或者某個圈的圓度，儘管我們能夠非常輕易的測量這些；他們最常關注的還是樣品內部是否含有夾雜物等；如果樣品屬於塑料製件，則經常關注樣品內是否含有孔隙等等。

 

通常來說，如果你的測試樣品能夠利用計算機斷層掃描這種技術，那麼平均將會節省大約25%-30%的檢測成本，此外，相比傳統的技術，這種技術還會節省大量的時間。 

 

 

醫療器械的CT掃描 圖片來源：Jesse Garant and Associates

 

「通常，我們最常遇到的客戶大致可以分為兩類，第一類是那些在過去曾或多或少都使用過CT掃描技術的，例如熟悉醫療方面的客戶，以及在10-15年前就用到了CT技術的工業領域客戶等。儘管隨著時間的推移，這種技術的掃描速度、解析度以及處理能力都有大幅進步，但這類客戶仍對其較為熟悉。另一類則為未接觸過該類技術的，需要從頭開始好好了解這門技術的客戶」。Jesse Garant &Associates公司經理Garant說道：「我們希望在將來，隨著這類儀器的進步發展，人們對於這種技術的認識也能更為深刻；這樣，計算機掃描技術在檢測及測量等領域的應用也會變得更加主流化」。

 


譯自：qualitymag

來源：材料與測試




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