計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(CT)自70年代開(kāi)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(cè)方法。目前,該技術(shù)又前進(jìn)了一步,提供了一個(gè)相對(duì)較新的高精度三維測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)是一項(xiàng)前所未有的技術(shù)。無(wú)論相關(guān)特征是從外部可以涉及還是隱藏在對(duì)象內(nèi)部,通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)完全能夠探測(cè)和測(cè)量三維幾何結(jié)構(gòu)。
每個(gè)第一次使用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)三維測(cè)量、逆向工程或無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)的人,都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性感到震驚。特別是使用觸覺(jué)或光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)云進(jìn)行工作時(shí),由于不可訪問(wèn)的結(jié)構(gòu)、彈性變形或透明的材料,很多細(xì)節(jié)都丟失了。計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)則沒(méi)有這些問(wèn)題。
使用CT數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向工程工作的大多數(shù)用戶都無(wú)法想象再回到自己的老方法。這也適用于通過(guò)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(yàn)收方法基礎(chǔ)的廠家。然而,對(duì)于計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)三維測(cè)量的接受進(jìn)度仍然很慢。這就提出了一個(gè)問(wèn)題,需要多長(zhǎng)時(shí)間,計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)才能成為主流。
計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)的殺手級(jí)應(yīng)用
正如歷史表明的那樣,從既定的測(cè)量方法,傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)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(shí)間。人們對(duì)新技術(shù)有哪些可能性沒(méi)有足夠的了解,因此他們害怕未知的事物。計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)更是如此,因?yàn)樗c輻射有關(guān),所以經(jīng)常被誤解。
另一個(gè)重要因素是CT系統(tǒng)的價(jià)格。如果系統(tǒng)能更便宜的話,可能會(huì)更有銷(xiāo)路。因此,新技術(shù)必須提供其他系統(tǒng)所沒(méi)有的功能,才能在一個(gè)相對(duì)較高的價(jià)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(xiāo)量,使較低的價(jià)格和普遍接受成為可能。
目前存在不使用計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)而無(wú)法解決的應(yīng)用情況。所謂的“殺手級(jí)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(jí)合金渦輪葉片??梢宰鲂┦裁磥?lái)改善CT系統(tǒng)的功能并實(shí)現(xiàn)快速的投資回報(bào)?可以給購(gòu)買(mǎi)以充分的理由,讓購(gòu)買(mǎi)量螺旋上升,從而實(shí)現(xiàn)更高的銷(xiāo)售件數(shù)以及對(duì)所有人來(lái)說(shuō)更低的價(jià)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(gè)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(cè)量對(duì)象越厚、越密集,則要求更高的X射線能量。
當(dāng)然,必須保護(hù)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(yán)格規(guī)定對(duì)全面保護(hù)設(shè)備的要求。使用時(shí)對(duì)人體絕對(duì)無(wú)害。因此,計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)裝備了一個(gè)安全的鉛屏蔽層,這也是成本比較貴的一個(gè)重要因素。
重要的是要知道,整個(gè)CT系統(tǒng)的價(jià)格增加與X射線源功率的增加是不成比例的。一個(gè)積極的應(yīng)對(duì)方法是制造安放面積更小的機(jī)器。它符合節(jié)省空間的exaCT計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)的特征,且相對(duì)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(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。
智能軟件解決方案
通過(guò)智能軟件解決方案和自動(dòng)過(guò)程可以最好地充分利用整個(gè)系統(tǒng)。因此,WENZEL持續(xù)投資于軟件開(kāi)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(dá)到其極限時(shí),需要通過(guò)軟件優(yōu)化性能。通過(guò)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(huì)顯著增加成本。
通過(guò)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(kāi)發(fā)時(shí)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(cè)量方面,這也是殺手級(jí)應(yīng)用所要求的。
用戶友好,速度和自動(dòng)化
通過(guò)掃描過(guò)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(shí)間更快,同時(shí)也包括后處理和分析時(shí)間直至完成測(cè)量報(bào)告。循環(huán)時(shí)間是指在檢測(cè)器的前面轉(zhuǎn)動(dòng)部件360度所需要的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間隨著對(duì)象的密度而變化。密度越小,掃描的也越快。借助托盤(pán)測(cè)量可以同時(shí)一次旋轉(zhuǎn)照射多個(gè)零件,從而顯著降低每個(gè)零件的測(cè)量時(shí)間。
新技術(shù)贏得用戶信賴(lài)的另一個(gè)重要因素,是建立國(guó)際認(rèn)可和接受的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)代化的CT系統(tǒng)能符合不久前只能由認(rèn)證的觸覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)才可滿足的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。近日,VDI/VDE 2630準(zhǔn)則(這是第一次在德國(guó)出版)初見(jiàn)成效。由ISO隨后引入的類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步擴(kuò)大計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)在要求嚴(yán)格的應(yīng)用情況方面的國(guó)際使用 - 以合理的成本。
性能強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)
不同于掃描表面數(shù)據(jù)來(lái)描述的系統(tǒng),CT數(shù)據(jù)描述三維空間整個(gè)體積。結(jié)果是零件大小或分辨率加倍,文件大小達(dá)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(shí)間(例如用于生成表面)很大程度上依賴(lài)于計(jì)算機(jī)的性能。通過(guò)處理器性能的飛速發(fā)展、引進(jìn)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(jí)計(jì)算機(jī)可用,這在不久前還只是例如NASA等機(jī)構(gòu)的保留技術(shù)。
鑒于所有這些改進(jìn)和目前的發(fā)展速度,計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)成為測(cè)量技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)主流為時(shí)已經(jīng)不會(huì)太久。