計算機斷層掃描技術(shù)(CT)自70年代開始用于醫(yī)療技術(shù),并從90年代起在工業(yè)領(lǐng)域用作非破壞性檢測方法。目前,該技術(shù)又前進了一步,提供了一個相對較新的高精度三維測量應(yīng)用領(lǐng)域。計算機斷層掃描技術(shù)是一項前所未有的技術(shù)。無論相關(guān)特征是從外部可以涉及還是隱藏在對象內(nèi)部,通過該項技術(shù)完全能夠探測和測量三維幾何結(jié)構(gòu)。
每個第一次使用現(xiàn)代化計算機斷層掃描技術(shù)三維測量、逆向工程或無損檢測數(shù)據(jù)的人,都會對數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性感到震驚。特別是使用觸覺或光學(xué)系統(tǒng)的點云進行工作時,由于不可訪問的結(jié)構(gòu)、彈性變形或透明的材料,很多細節(jié)都丟失了。計算機斷層掃描技術(shù)則沒有這些問題。
使用CT數(shù)據(jù)進行逆向工程工作的大多數(shù)用戶都無法想象再回到自己的老方法。這也適用于通過注塑或生成式生產(chǎn)復(fù)雜塑料件和使用CT掃描作為初始采樣或生產(chǎn)件驗收方法基礎(chǔ)的廠家。然而,對于計算機斷層掃描技術(shù)三維測量的接受進度仍然很慢。這就提出了一個問題,需要多長時間,計算機斷層掃描技術(shù)才能成為主流。
計算機斷層掃描技術(shù)的殺手級應(yīng)用
正如歷史表明的那樣,從既定的測量方法,傳統(tǒng)的坐標測量機到光學(xué)掃描儀,其發(fā)展歷程完全相同。在被接受之前需要經(jīng)歷一段時間。人們對新技術(shù)有哪些可能性沒有足夠的了解,因此他們害怕未知的事物。計算機斷層掃描技術(shù)更是如此,因為它與輻射有關(guān),所以經(jīng)常被誤解。
另一個重要因素是CT系統(tǒng)的價格。如果系統(tǒng)能更便宜的話,可能會更有銷路。因此,新技術(shù)必須提供其他系統(tǒng)所沒有的功能,才能在一個相對較高的價格下,讓精通技術(shù)的初次采用者感興趣。這些新技術(shù)的第一批用戶提高了銷量,使較低的價格和普遍接受成為可能。
目前存在不使用計算機斷層掃描技術(shù)而無法解決的應(yīng)用情況。所謂的“殺手級應(yīng)用”包括例如復(fù)雜的電氣連接(由塑料外殼和金屬針構(gòu)成)、精確定位的帶小孔的柴油噴油嘴和帶內(nèi)部冷卻的超級合金渦輪葉片??梢宰鲂┦裁磥砀纳?span lang="EN-US">CT系統(tǒng)的功能并實現(xiàn)快速的投資回報?可以給購買以充分的理由,讓購買量螺旋上升,從而實現(xiàn)更高的銷售件數(shù)以及對所有人來說更低的價格。
安全性包括其中
CT系統(tǒng)存在不能改變的基本限制。一個重要的因素是,根據(jù)工件的材料和厚度要求一定量的X射線能量。這意味著測量對象越厚、越密集,則要求更高的X射線能量。
當(dāng)然,必須保護用戶不受X射線傷害。WENZEL的exaCT工作站滿足根據(jù)X射線條例嚴格規(guī)定對全面保護設(shè)備的要求。使用時對人體絕對無害。因此,計算機斷層掃描技術(shù)裝備了一個安全的鉛屏蔽層,這也是成本比較貴的一個重要因素。
重要的是要知道,整個CT系統(tǒng)的價格增加與X射線源功率的增加是不成比例的。一個積極的應(yīng)對方法是制造安放面積更小的機器。它符合節(jié)省空間的exaCT計算機斷層掃描技術(shù)的特征,且相對其他系統(tǒng)它占地面積極小。這增加了吸引力并降低了制造成本。另一種方法,從X射線源產(chǎn)生更多功率。這可以通過軟件實現(xiàn)。
智能軟件解決方案
通過智能軟件解決方案和自動過程可以最好地充分利用整個系統(tǒng)。因此,WENZEL持續(xù)投資于軟件開發(fā)。像技術(shù)的許多其他領(lǐng)域一樣,關(guān)鍵在于,當(dāng)硬件資源已達到其極限時,需要通過軟件優(yōu)化性能。通過軟件解決方案可以在現(xiàn)有的系統(tǒng)上激活更高的性能,而不會顯著增加成本。
通過智能算法還可以提高其他特性,例如穿透深度。其結(jié)果是可以使用較低功率的X射線源。必要的屏蔽可以更小。成本也就降低。此外,軟件開發(fā)時大部分注意力也放在了數(shù)據(jù)重建及后處理的質(zhì)量上。尤其是在最小功能多材料測量方面,這也是殺手級應(yīng)用所要求的。
用戶友好,速度和自動化
通過掃描過程的加速提高了系統(tǒng)的使用。這意味著,不僅單純的掃描時間更快,同時也包括后處理和分析時間直至完成測量報告。循環(huán)時間是指在檢測器的前面轉(zhuǎn)動部件360度所需要的時間。這個時間隨著對象的密度而變化。密度越小,掃描的也越快。借助托盤測量可以同時一次旋轉(zhuǎn)照射多個零件,從而顯著降低每個零件的測量時間。
新技術(shù)贏得用戶信賴的另一個重要因素,是建立國際認可和接受的標準?,F(xiàn)代化的CT系統(tǒng)能符合不久前只能由認證的觸覺測量系統(tǒng)才可滿足的行業(yè)技術(shù)標準。近日,VDI/VDE 2630準則(這是第一次在德國出版)初見成效。由ISO隨后引入的類似的標準進一步擴大計算機斷層掃描技術(shù)在要求嚴格的應(yīng)用情況方面的國際使用 - 以合理的成本。
性能強大的超級計算機
不同于掃描表面數(shù)據(jù)來描述的系統(tǒng),CT數(shù)據(jù)描述三維空間整個體積。結(jié)果是零件大小或分辨率加倍,文件大小達到了八倍。典型的CT掃描返回4到16 GB的數(shù)據(jù)。后處理時間(例如用于生成表面)很大程度上依賴于計算機的性能。通過處理器性能的飛速發(fā)展、引進多處理器PC集群和視頻游戲GPU的發(fā)展,工業(yè)用戶現(xiàn)在才有了超級計算機可用,這在不久前還只是例如NASA等機構(gòu)的保留技術(shù)。
鑒于所有這些改進和目前的發(fā)展速度,計算機斷層掃描技術(shù)成為測量技術(shù)和檢測技術(shù)主流為時已經(jīng)不會太久。