计算机断层扫描(CT)可生成三维图像,从而显示被扫描物体的内部结构,包括缺陷或其他感兴趣区域的确切空间位置。

工业CT 在质量保证和研发方面的优势

计算机断层扫描是质量保证和质量控制领域中最为重要且功能强大的无损检测 方法之一。Comet Yxlon CT检测系统助力制造商和科学家——例如电子、汽车和航空航天行业的从业者——追求最高的产品质量和高效的生产流程,从而减少次品和召回、降低浪费并缩短停机时间。

工业CT 是如何生成3D数据的?

为了生成待检物体的三维图像,工业CT 扫描系统首先在不同的旋转角度下拍摄一系列二维X射线图像,即所谓的投影。在捕获二维图像的同时,即可开始重建过程,例如通过反投影算法。 对于每一行像素,系统都会生成断层图像——即穿过三维物体的虚拟切片。随后,软件将这些断层图像拼接在一起,从而生成该物体的最终三维数据。


不同的灰色调对应材料的不同密度值,因此可以以最高的精度定位缺陷或不规则处。在描述图像尺寸时,工业CT 使用“体素”(voxels,即体积像素)这一术语,它相当于三维空间中的像素。

空气储罐的空隙分析

工业CT:应用范围广泛

气孔和夹杂物的鉴定

铸造缺陷、焊接缺陷、气孔、裂纹、夹杂物或空洞——在3D检测过程中,计算机断层扫描(CT)能够可靠地显示这些异常,并精确显示其位置和形状。Comet Yxlon提供种类繁多的CT检测系统,适用于几乎所有尺寸的物体——从最小的微芯片到完整的飞机或汽车发动机缸体。

结构分析,例如在增材制造(AM)中

CT技术能够揭示各种物体的内部结构——从地质样本(如岩芯样本)到道路和桥梁中使用的建筑材料,再到增材制造产品。在增材制造(AM)过程中,CT扫描有助于检测粉末床熔融工艺中可能出现的典型缺陷,例如气孔、结球、表面粗糙度过高或微观结构问题。

复合材料分析

纤维取向(例如碳纤维)是复合材料分析的重要组成部分,因为它对产品的性能至关重要。借助CT技术,操作人员可以利用软件将空间中的每个角度分配特定颜色,从而直观地观察零件纤维的取向。严重的取向偏差可通过易于识别的颜色加以突出显示。

计量学

在计量学领域,三维扫描被广泛用于比较外部和内部表面,例如进行名义值与实际值的对比,其中可将CT扫描结果与CAD模型进行匹配,或将两组CT扫描结果相互比较。工业CT 还支持对内部结构进行尺寸测量,例如用于生成注塑成型塑料零件的多腔模具中每个腔体的符合性报告。

组装分析

工业CT 可用于检查装配体的机械形状和配合情况,或对产品内部的部件(如垫片或加热元件)进行可视化观察。在电子元件和印制电路板(PCB)的缺陷分析中,CT技术能详细显示气孔的体积,或缺陷焊球的焊盘表面结构。它还有助于分析封装内部仅几微米大小的结构,例如在半导体封装的检测中。

CT检测系统的组成部分

工业CT 系统中最关键的部件包括X射线源、X射线探测器、机械臂和成像软件。

Comet Yxlon微焦点 X射线管
转盘是机械臂的一部分

X射线源或X射线管

根据其焦斑大小,不同的X射线源被称为微型(mini)、中型(meso)、微型(micro)和超微型(纳米焦点 )。目前,CT系统中主要使用两种基本类型的X射线源:微焦(Minifocus)管的功率高于中焦(微焦点 )管,其势能范围约为20 keV至600 keV。用于微CT(microCT)应用的超微焦(微焦点 )管,其势能范围约为20 keV至300 keV。 焦斑大小决定了物体内部细节的成像清晰度。X光管的能量越高,X射线穿透的物体密度越大或体积越大。

探测器

现代CT系统通常配备用于锥束CT的平板数字探测器阵列(DDA),或用于扇束CT的线探测器阵列(LDA),有关这些技术的更多详情请见下文。 所有这些探测器均具有极高的灵敏度、分辨率和位深度,可生成对比度极佳的清晰图像。线阵探测器(LDA)特别适用于在高X射线能量下对厚壁部件进行高质量的扇束CT扫描。

通过共同创造实现创新:CTScan 3

与客户的密切交流以及对市场动态的敏锐洞察,是Comet Yxlon创新的驱动力。仅举一例:受“扫描结果不受散射X射线影响”这一需求启发——这种情况在高能应用中检查致密材料时常会发生——Comet Yxlon开发了CTScan 3,这是一款线性探测器阵列(LDA),在图像质量(例如分辨率、对比度和稳定性)方面无与伦比。

操纵者

操纵臂负责对被检物进行定位和旋转,以便X射线源和探测器能够从多个不同的视角拍摄多张图像。根据具体应用的不同,部分CT系统采用钢制框架式操纵臂,而另一些则采用花岗岩基座式操纵臂——由于花岗岩相比钢材具有更高的温度稳定性,因此更便于进行机械对准。

该软件:Geminy

Geminy Comet 是Yxlon为所有工作流程提供的统一用户界面。它通过向导和预设功能,引导用户完成检测流程,并借助强大的CT技术优化图像质量和检测速度。

CT扫描的基本技术有哪些?

CT扫描主要有两种基本技术,即扇束CT和锥束CT,它们采用多种多样的扫描轨迹进行图像采集,例如螺旋扫描CT或计算机层析成像。

扇束CT

传统的扇束CT采用扇形的X射线束,由线性探测器阵列(LDA)进行探测。扇束CT系统通过旋转被扫描物体来生成单个横截面切片,而通过垂直拼接或堆叠这些切片,即可构建三维体积图像。扇束CT系统非常适合用于扫描体积巨大且密度较高的部件,以及高能应用(≥320 kV)。

采用线性探测器阵列(LDA)的扇束CT——被检部件旋转
采用线性探测器阵列(LDA)的扇束CT——被检部件垂直移动

锥形束CT

During a cone-beam CT, the emitted cone-shaped X-ray beam is detected by a flat-panel digital detector array (DDA). Cone-beam CT systems are well-suited for low to mid-density or mid-sized (< approx. 600 mm diameter) parts to achieve optimal CT data quality. They deliver a typical data set in 15 minutes or less. Techniques like half-beam scans, detector shifts, or vertical and horizontal scan extensions enlarge the field of view (FOV).

配备平板数字探测器阵列(DDA)的锥形束CT
具有“视野扩展”(探测器移动)功能的锥形束CT

螺旋CT

在螺旋CT扫描过程中,样本相对于辐射源沿螺旋(或螺旋状)轨迹运动,同时平板探测器采集锥形束 的透射辐射。对于高大样本,螺旋CT扫描是一种更快的方法,可获得高质量且伪影较少的數據集。

螺旋CT扫描,其中被检部件旋转,而X射线管和探测器垂直移动
螺旋CT扫描,其中扫描对象呈螺旋状运动

计算机层析成像

计算机层析成像(CL)无需将被检物体沿其轴线进行完整旋转,这在以最高放大倍率对微芯片等极扁平的部件(位于X射线管附近)或飞机舱门等大型扁平部件进行检测时非常有用。相反,在CL技术中,X射线管和探测器会在被检物体的两侧移动,从而从不同角度穿透被检物体。所得图像可处理为单层或多层切片。

飞机舱门的锥形束层析成像扫描

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