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如何选择合适的x射线断层扫描测量机?

来源: 浏览: 发布日期:2019-10-31 15:58:48

   选择对于测量任务合适的传感器系统x射线断层扫描测量机

  作为第一步,选择x射线断层扫描测量机时,必须使最大加速度电压足以产生穿透工件所需的x射线辐射。对于高密度和穿透厚度较大材料,需要更高的加速电压。当电子束受到靶上电压的加速作用时,产生x射线辐射。

  带有反射靶的射线管通常允许更高的最大输出功率。然而,实现结构性分辨率的关键就是焦点尺寸(也称为空间分辨率,描述细节可探测性), 随着射线管功率的增加而增加。为了达到对测量有用的分辨率,必须大大降低电子管的功率和x射线影像的亮度。因此,为了重现测量结果,需要较长的测量时间。因此,只有在公差十分之一毫米的范围内测量较大工件或对测量速度要求较低时,才建议采用带有反射靶的射线管。

  带有透射靶的现代射线管在原理上有着更小的焦斑(更大的结构分辨率),以及更小的焦斑尺寸的更高的功率级,因此实现更精确更快速的测量。

X射线断层扫描测量机

图为:蔡司X射线断层扫描测量机

  使用透射靶管及拥有专利的亚体素化方法测定表面点,可实现测量偏差小于等于1um的快速测量。

  带有透射靶整体设计的射线管,通过将管、高压发电机和真空发生器集成在一个单元中,可以在非常好的分辨率和性能下,大幅度降低维护和购买成本。这种管目前可提供高达160kv的加速电压,并结合了各种传统管的优势。

  x射线探测板必须对所用的x射线管有足够的辐射电阻。像素的数量和大小、机器几何形状和焦点大小的相互作用决定了测量的结构分辨率。“在图像中”测量的最大测量范围取决于探测板的表面积。在这种情况下,高精度带来了高分辨率,但也导致更大的数据量和更长的计算时间。

  对于分辨率要求低的大型工件,使用较大体素的大型探测器就足够了。如果小工件需要高分辨率,选择一个小尺寸和高精度的探测器是有意义的,以保持机器合适的大小。在任何情况下,X射线探测器的选择应与制造商协调,以满足测量任务的要求。

  结构和软件也很关键

  德国卡尔蔡司结合了三坐标测量技术和x射线传感器系统的设计原理,创造了X射线断层扫描测量机,专门用于坐标测量技术,具有可选的多传感器系统功能(产品信息)。除了坚固的花岗岩底座,如今这些机器还包括精密导轨、空气轴承旋转轴、温度和三维几何校正,以及许多其他的工程。放大校准的长期稳定,确保了测量结果的可追溯性和节省时间。

  对于许多公司来说,能够在几乎任何地点以适中的价格安装紧凑型机器是有吸引力的(图2)。相比之下,更大的机器有更大的测量范围,以及更高的结构分辨率,甚至对于更大的工件,因为它们有更高的最大放大倍数。这些机器可以在同一时间配备更强大的X射线管或两个不同的X射线管。

  从射线图像的评估到几何特征(尺寸等)的确定,使测量过程完全自动化,直至CAD模型的自动校正,用于制作模型和可靠可追溯的测量结果。一致的软件概念贯彻到底。

  为了降低测量的不确定度,采用了各种方法来进行亚像素化并校正由于x射线与工件的相互作用而产生的伪影以及温度引起的漂移。双光谱层析成像技术使多材料工件的可靠测量成为可能。采用光栅层析成像、偏心多ROI层析成像等特殊的测量方法,可以扩大测量范围或提高分辨率。实时重建的工件体积并行图像捕获和OTF模式CT扫描减少了测量时间。

  先进技术提供了多种潜在的应用

  将不同尺寸的基础机器、X射线管和具有不同性能的探测器组合在一起,为带有x光传感器的坐标测量机带来了广泛的应用。从相对较大的发动机缸体,到复杂的塑料和塑料/金属复合部件,再到用于发动机的高精度喷油器。

  与制造商一起商讨,在广泛而又潜在的组合中,将最优的机器应用程序放在一起。在此过程中,必须考虑被测工件的测量范围、分辨率、测量不确定度和测量时间的要求。