利用先進(jìn)的3D CT技術(shù)可以在10秒內(nèi)完成對(duì)鑄件的檢測，用紅色突顯出孔洞并給出實(shí)際測量的孔洞尺寸。

 

 

起初CT技術(shù)被開發(fā)用于生成對(duì)象內(nèi)部特征的圖像，而不要求非常精確地進(jìn)行測量。

 

在醫(yī)療應(yīng)用中，CT用于診斷疾病、外傷或畸形，但不能對(duì)其屬性進(jìn)行精確測量。在大多數(shù)情況下，醫(yī)師只是簡單地瀏覽一下，發(fā)現(xiàn)存在的問題，或者是獲取一些進(jìn)行手術(shù)的實(shí)際數(shù)據(jù)。

 

在工業(yè)應(yīng)用中，傳統(tǒng)CT技術(shù)主要用于進(jìn)行無損檢測（NDT），確定工件內(nèi)部是否存在缺陷。我們通常將具備可識(shí)別內(nèi)部缺陷的工件視為次品，無關(guān)乎其缺陷程度。出于這個(gè)原因，即使CT系統(tǒng)存在一些實(shí)質(zhì)性的測量誤差，或者是在測量時(shí)存在顯著的“偏離”，我們都是完全可以接受的。精確和可重復(fù)的測量需要特定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。舉例來說，即使是一個(gè)能夠產(chǎn)生真實(shí)圖像的便攜式掃描器，但如果需要更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同樣需要結(jié)合一個(gè)合適的坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）。

 

 

補(bǔ)償CT系統(tǒng)測量誤差的方法之一是將一個(gè)“容差系數(shù)”增加至系統(tǒng)提供的數(shù)字中。換句話說，該系統(tǒng)提供一個(gè)合理的近似尺寸測量值，同時(shí)系統(tǒng)軟件增加一個(gè)正/負(fù)范圍，以補(bǔ)償測量的不確定性。屬于這個(gè)擴(kuò)大范圍內(nèi)的空隙才是判廢工件的主要原因。這是一種比較保守的，旨在排除可能出現(xiàn)問題工件的方法。這種“安全第一”的方法所存在的問題是，可能會(huì)導(dǎo)致那些實(shí)際上完全合格的鑄件最終接受報(bào)廢處理，同時(shí)降低了工藝成品率，提高了生產(chǎn)成本。

 

測量數(shù)據(jù)的偏差是由于系統(tǒng)缺乏精確重復(fù)性導(dǎo)致的，要解決這個(gè)問題，通常是通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的重新校準(zhǔn)，以減少測量值的變化，或者是通過連續(xù)對(duì)已知尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行持續(xù)對(duì)比來處理的。頻繁的校準(zhǔn)可以提高精確度，但其成本過高且減慢了整個(gè)測量的進(jìn)程。另外，雖然在重新校準(zhǔn)后精度立刻得到了提高，但隨著時(shí)間的流逝，精度又在逐漸下降。

 

另一種糾正偏離的方法是“縮放”。這是將被分析工件與已知尺寸標(biāo)準(zhǔn)工件進(jìn)行持續(xù)對(duì)比，使用軟件補(bǔ)償測量中發(fā)現(xiàn)的已知錯(cuò)誤數(shù)量。當(dāng)然這都只是從理論上來說，實(shí)際問題是，在不同尺度和密度的情況下，CT測量的誤差率是非線性的。這是因?yàn)閄射線不是單色的，當(dāng)遇到工件邊緣時(shí)會(huì)發(fā)生不同波長的散射。

 

簡而言之，要真正產(chǎn)生快速、可重復(fù)且準(zhǔn)確測量結(jié)果的唯一方法是，使用從物理上確保工件的精確測量或無需對(duì)孔隙尺寸進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)。確定某種系統(tǒng)能力的最佳方法是通過直接的觀察再結(jié)合評(píng)估系統(tǒng)，最好是在最具挑戰(zhàn)性的條件下，才能夠更好地觀察出這種系統(tǒng)的實(shí)際性能。測量明顯不同尺寸的工件，然后重復(fù)測量過程（對(duì)小尺寸、大尺寸工件分別進(jìn)行測量）。通過與已知系統(tǒng)獲取的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（如CMM），然后對(duì)系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行觀察，同時(shí)對(duì)可重復(fù)性和測量精度進(jìn)行評(píng)估。

 

 

最初設(shè)計(jì)針對(duì)無損檢測的測量系統(tǒng)的初衷是用在某些涉及緊密公差測量的領(lǐng)域，這些測量系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)原先系統(tǒng)的不足。

 

首先，大多數(shù)系統(tǒng)都允許對(duì)X射線源、試樣及X射線探測器的位置進(jìn)行寬幅調(diào)整，以適應(yīng)不同尺寸的試樣。但這種靈活性也導(dǎo)致高昂的成本。

 

第一，自由度的增加會(huì)產(chǎn)生顯著的錯(cuò)誤來源，同時(shí)降低系統(tǒng)的精度，而這往往都是不必要的。在許多情況下，這種“靈活性”真正的好處是讓制造商重新調(diào)整現(xiàn)有系統(tǒng)，同時(shí)在制造這類系統(tǒng)時(shí)發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢(shì)。事實(shí)是，這些聲稱“無所不能”的測量系統(tǒng)往往會(huì)讓你在測量精確度上付出代價(jià)。

 

另一個(gè)潛在的錯(cuò)誤來源是測試期間轉(zhuǎn)動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。這是一個(gè)在測試期間必須移動(dòng)的組件，但其運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和可預(yù)測性取決于平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承技術(shù)。高精度旋轉(zhuǎn)軸的成本較高，但在測量期間能提供更準(zhǔn)確的定位。由單個(gè)組件、可調(diào)節(jié)組件和低級(jí)轉(zhuǎn)軸引起的運(yùn)動(dòng)量可能很小，但這些量累計(jì)之后則會(huì)導(dǎo)致對(duì)工件和缺陷測量的顯著誤差。因此測量中并不需要發(fā)生很嚴(yán)重的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致將一個(gè)質(zhì)量良好的工件送到廢料堆中，尤其是當(dāng)系統(tǒng)“出于安全起見”而夸大了測量誤差。

 

溫度變化也可能會(huì)影響精度。即使只是幾度的變化也可能顯著影響結(jié)果，因?yàn)镃T系統(tǒng)的組件受溫度影響發(fā)生了擴(kuò)張或收縮的現(xiàn)象。如果檢測目標(biāo)只是通過無損檢測簡單的發(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部的缺陷，以確認(rèn)沒有量化問題，那么由于溫度變化而產(chǎn)生的誤差則不會(huì)影響結(jié)果。但是孔洞一般都非常小，要對(duì)其進(jìn)行測量必須要考慮溫度的影響。

 

雖然系統(tǒng)可以定期進(jìn)行重新校準(zhǔn)以排除溫度變化的影響，但是重新校準(zhǔn)就必須停止系統(tǒng)運(yùn)行并降低產(chǎn)量。而那些致力于最小化或消除溫度變化影響的系統(tǒng)成本較高，但這些系統(tǒng)在運(yùn)行中可以帶來更高的成本效益，同時(shí)能夠產(chǎn)生可靠且可重復(fù)的測量結(jié)果。

 

 

雖然系統(tǒng)軟件不能充分彌補(bǔ)系統(tǒng)物理精度的損失，但其能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并且在某些時(shí)候能夠?qū)σ恍?fù)雜的工件做出決策。

 

工件測量的理想標(biāo)準(zhǔn)是其原始的CAD設(shè)計(jì)。幸運(yùn)的是，計(jì)算機(jī)可以很容易地識(shí)別出3D CAD模型是通過哪些模具制成的，同時(shí)將CT掃描這些模型的數(shù)字化結(jié)果進(jìn)行比較，指出來自原始模型的所有偏差，并突出那些超出可接受范圍的偏差。這對(duì)于任何CT系統(tǒng)來說都是一個(gè)關(guān)鍵特征，但必須要與來自CT系統(tǒng)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)相比較時(shí)才有效。

 

 

顯然，不是所有的應(yīng)用都需要最高的精度和最大的信息傳輸量。對(duì)于那些確實(shí)需要的，我們?cè)诖_定其系統(tǒng)性能上也分若干步驟。首先就是從以下方面來定義你的需求：

• 待評(píng)估工件的尺寸范圍

• 可接受的孔隙程度

• 是否需要對(duì)鑄件進(jìn)行100％檢測

• 生產(chǎn)線的運(yùn)行速度

• 測試流程怎樣持續(xù)

• 誤檢的成本

• 進(jìn)度延誤的成本

• 用于測試設(shè)備的預(yù)算

• 測試單個(gè)工件的成本，其中包括準(zhǔn)備時(shí)間、校準(zhǔn)和掃描時(shí)間

• 運(yùn)營成本，其中包括誤檢合格工件或漏檢有缺陷工件的成本

 

具備了以上這些信息，你就可以開始評(píng)估系統(tǒng)。但是我們要明白一點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室或其它控制環(huán)境下能達(dá)到的性能，未必就能在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)。

 

測試的時(shí)候請(qǐng)使用你自己的工件。

 

除非你愿意頻繁地重新調(diào)整線上系統(tǒng)，否則在對(duì)工件測試前不要進(jìn)行提前校準(zhǔn)。

 

要對(duì)持續(xù)測試的結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，以確保系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性。

 

確保自己明白可接受工件定義的范圍以及如何確定這個(gè)范圍。

 

檢查數(shù)據(jù)和表現(xiàn)出的性能，然后弄清廠商承諾的操作上可重復(fù)性的程度。

 

檢查系統(tǒng)適應(yīng)溫度變化的程度，以及需要進(jìn)行哪些校準(zhǔn)，以使系統(tǒng)的精度不因時(shí)間流逝而下降。

 

檢查軟件是否可用于補(bǔ)償測量變化。

 

最后，立足于你的財(cái)務(wù)情況來決策“大格局”，包括勞動(dòng)力成本、生產(chǎn)率和廢料可避免成本或設(shè)備成本來進(jìn)行綜合判斷。

 

當(dāng)然，如果在經(jīng)濟(jì)狀況允許的條件下是可以選擇當(dāng)今最好的3D CT技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄件100％的檢測，同時(shí)又不會(huì)減慢生產(chǎn)進(jìn)度；幾乎不需要進(jìn)行調(diào)整或校準(zhǔn)；并且可以保證精度，確保遞交的工件不存在空隙問題，同時(shí)不會(huì)報(bào)廢那些符合標(biāo)準(zhǔn)但系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)的工件。