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如何選擇工業(yè)CT斷層掃描測量系統(tǒng)
閱讀：1583 發(fā)布時間：2020-3-12
本文描述了工業(yè)CT的主要部件對zui終系統(tǒng)性能的影響,，旨在幫助不具備CT專業(yè)知識的使用者理解其工作原理與方式,，使用戶能夠在選擇工業(yè)CT系統(tǒng)時,，能夠基于實際使用要求在性能與價格之間合理地進行選擇,。
工業(yè)計算機斷層掃描(工業(yè)CT)使用X射線來對工件的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進行三維掃描與再現(xiàn),。工業(yè)CT掃描已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到零件的內(nèi)外部檢測中,，典型的應(yīng)用如材料缺陷檢測、失效形式分析,、幾何與形位公差測量,、裝配分析與逆向工程等。
市場上現(xiàn)有的工業(yè)CT系統(tǒng)其設(shè)計理念不盡相同,，造成其性能也有所差異,。使用者應(yīng)該著眼于自身的使用要求，對被測工件和測量任務(wù)加以分析,，才能選擇一款合適的工業(yè)CT系統(tǒng),。在選擇過程中，使用者應(yīng)把握一些CT系統(tǒng)的關(guān)鍵要素,，這能幫助使用者更好地找到一款性價比出色的CT設(shè)備,。
當(dāng)選擇工業(yè)CT系統(tǒng)時，使用者容易對一些概念有所誤解,，由此對工業(yè)CT的性能產(chǎn)生了某些不切實際的期望,。工業(yè)CT是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，有很多系統(tǒng)參數(shù)對性能的影響是互相關(guān)聯(lián)與制約的,。
在所有的參數(shù)中,，zui為典型的一對互相制約因素是工件尺寸與空間像素分辨率。人們總是期望即使是掃描大零件的時候也能獲得高分辨率,，但如前所述,，這一對參數(shù)相互制約的特性，使之無法同時達到*值。
空間像素又稱為體素,，表征了一個CT系統(tǒng)能夠重現(xiàn)的zui小空間單元,。如圖2所示，當(dāng)空間像素尺寸減小一半時,，其體積縮小到僅為原來的1/8,。換句話說，對于同一零件,，如果將200µm的體素分辨率提高到100µm ,，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)量變?yōu)樵瓉淼?/span>8倍。
因此,，較大的零件尺寸與較高的分辨率之間的矛盾就在于此,，兩者同時滿足的情況下會產(chǎn)生過大的數(shù)據(jù)量導(dǎo)致。
在談及分辨率時,，用戶非常容易會被產(chǎn)品手冊或是CT生產(chǎn)廠家所謂的“zui高分辨率”誤導(dǎo),。這個概念僅僅是一個理論上能夠達到的數(shù)字，但對于絕大多數(shù)的應(yīng)用是不切實際的,。要達到這一理論數(shù)字,，工件必須被置于離X射線管非常近的地方，以獲得非常大的幾何放大倍數(shù),。在這一情況下,，零件的尺寸被大大限制，通常情況下僅為1~2 mm (如圖3所示),。隨著零件尺寸的增加,，幾何放大倍數(shù)與分辨率也會隨之迅速下降。
因此,，基于工件本身以及具體的測量要求來進行合理選擇顯得尤為重要,。出于不同的設(shè)計理念，工業(yè)CT系統(tǒng)zui終會有許多不同之處,，例如機型尺寸,、有無放大軸、閉合管/開放管,、探測器像素尺寸等等,。所有這些系統(tǒng)參數(shù)都會對CT系統(tǒng)的性能產(chǎn)生非常大的影響。
1. X射線利用率
首先,，CT系統(tǒng)的設(shè)計是否緊湊是一個至關(guān)重要的因素,。[3] 這不僅僅影響機型的大小，更重要的是它決定了X射線的利用率,。*,，X射線（光子）會隨著傳播距離的增加而衰減,，并且基本上遵循衰減與距離的平方成反比的規(guī)律，如圖4所示,。[4] 換言之,，X射線源與探測器之間的距離越長，X射線的利用率就越低,。因此,，將CT系統(tǒng)設(shè)計得越緊湊越好是首要的原則之一。
zui后也是非常重要的一點,，軟件對于工業(yè)CT系統(tǒng)的zui終性能也起到了非常重要的作用,。從圖像獲取、探測器數(shù)據(jù)讀出,、A/D轉(zhuǎn)換、三維重建到數(shù)據(jù)評價,，每一步都包含了復(fù)雜的算法和大量的計算,。好的軟件能夠使系統(tǒng)各個部件很好地協(xié)同工作，并發(fā)揮出系統(tǒng)的*性能,。工業(yè)CT的硬件決定了這個系統(tǒng)理論上的性能極限,，而軟件則決定了系統(tǒng)zui終達到的實際性能。由于工業(yè)CT系統(tǒng)越來越多地用于幾何尺寸與形位公差測量,，測量軟件的選擇也成為了一個關(guān)鍵因素,。對于幾何尺寸與形位公差測量，其要求不同于其它檢測,，只有經(jīng)過專業(yè)機構(gòu)認證的測量軟件才能保證可靠的測量結(jié)果,。
總而言之，工業(yè)CT系統(tǒng)的選擇必須從實際需求觸發(fā),，系統(tǒng)各部件的合理搭配才能保證良好的系統(tǒng)性能,，以及合理的價格和使用成本。
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