为什么要使用 CT 扫描仪？ – 3D Vina 报告

人们曾一度认为， “看透”固体物体的能力是未来的工具，或是超人的力量——但这项技术如今已经存在，并且比你想象的更加普及和普及。

直到最近， CT成像技术才开始应用于医疗领域。过去几年，它在制造业找到了新的发展方向，并开启了无数前所未有的机遇。

CT（Computed Tomography，计算机断层扫描）目前已广泛应用于各种工业计量环境，包括实验室、在线或生产线上的产品评估和包装完整性评估。其主要优势在于，它能够检查零件的内部结构或包装的封闭功能，而不会对物体本身造成任何损害或破坏。

与医院和诊所的CT扫描仪类似——从不同角度获取多个读数，并将CT灰度图像转换为基于体素的三维点云。CT扫描仪生成点云后，专家可以生成CAD与零件的比对图，构建零件的3D模型，或根据自身需求对零件进行逆向工程。在包装领域，尤其是在药品或个人用品领域，这种能力至关重要。例如，高速在线扫描可以检查药瓶的密封性，以确保其密封性；而在线或实验室扫描则可以通过各种方式即时将制造出的产品与CAD程序进行比较。

工业扫描仪具有多种优势，例如：无损获取物体的内部结构、验证极其精确的内部尺寸、允许与参考模型进行比较、无阴影区域、兼容所有形状和尺寸、无需后期处理工作以及极高分辨率成像。

3D 和 CT 扫描在工业计量应用中的一些最常见用途包括：

• 逆向工程——对现有零件或物体进行测量，然后创建精确的 CAD 复制品的过程。当您拥有已制造的零件或物体，但没有原始打印件或设计数据时，这项技术非常有用。
• 非接触式测量——通过使用类似激光发射相机的 3D 扫描仪捕获现有物体的几何形状的过程。
• 接触式测量——一种采集彼此相对的单点数据的方法。接触式测量解决方案种类繁多，便携式坐标测量机 (CMM) 通常使用两种系统解决方案：1) 对于局部或小体积信息，使用数字化臂或关节臂；2) 对于较大体积项目，使用包括激光跟踪仪和摄影测量单元在内的光学解决方案。
• 长距离扫描——以毫米级精度对结构、桥梁、地块、工厂或流程操作进行详细的 360° 3D 快照。
• 艺术品伪造——对于被认为是工业产品的产品来说有点不寻常，但每年都有数百家艺术博物馆、经销商和拍卖行使用扫描来验证艺术品以及雕塑的结构完整性。
• 从模型到制造的加工过程——同样，艺术家在铸造青铜雕像或生产高级时装系列之前，通常会先对模型（无论是时装模型还是人体模型）进行尺寸扫描。

• 制造——用于检查部件内部并确保零件符合规格；这包括由金属、塑料、聚合物、复合材料甚至 3D 打印产品制成的注塑、铸造、锻造或制造的零件
• 发电/核能——可以扫描核电站或传统发电设施的复杂、难以到达和危险区域，以检查管道排列、锅炉完整性、安全壳建筑稳定性等
• 医疗——设备和器械、植入物、矫形器和假肢；例如，一次性膝关节可以与原始 CAD 程序以及医生的 MRI 进行准确比较，以确保准确性
• 汽车和航空航天——允许工程师对机械进行虚拟测试，帮助了解故障，作为分析结构、模拟反应的研发工具
• 艺术——检测伪造品和雕塑的完整性
• 金属铸件——检查气泡和整体孔隙率
• 食品——检查内容物和包装的完整性
• 塑料行业——检查质量、壁厚和孔隙率分析
• 模具制造——提供强大的检查和测量工具，以验证精密注塑模具并检查零件的结构完整性

工业扫描设备种类繁多，尺寸各异，可满足不同类型的应用需求。从实验室使用的台式微型设备，到用于厂内或生产过程中的全工业级落地式设备，再到可在车间或现场使用的便携式测量臂，如今均可购得。这些设备通常由制造商或服务机构提供，采用一次性使用合同，并可选择租赁或先租后买的方式。许多客户在使用我们的服务后，会购买设备和培训，以增强这种高端计量技术，例如增强其内部坐标测量机 (CMM) 或测试实验室的测量能力。在大型生产设施中，我们经常看到计量技术被集成到生产线中，用于对零件（无论是模压件、冲压件、焊接件或其他制造件）以及包装件进行即时分析。

典型的CT扫描仪提供广泛的测量能力和特性。尺寸从满足最严格要求的小型台式机型开始，可测量最小0.25微米的3D细节。它们可配备不同的X射线功率，从纳米分辨率的160kV到225kV、320瓦，再到最高功率的300kV、320瓦。

更大型的扫描仪可用于极快地采集工件的CT数据，工件直径可达500毫米，高度可达600毫米，重量可达50公斤（110磅）。这类系统的典型功能包括：对扫描的涡轮叶片进行3D分析；对铝铸件进行自动浇注孔隙体积分析；以及对加工后的铝制气缸盖进行3D测量，并进行名义CAD与实际CAD的比较。

工业扫描的未来充满无限可能，尤其是与3D打印或其他增材制造技术相结合时。随着技术和性能的提升以及成本的持续下降，工业扫描行业有望在未来5到10年迎来爆炸式增长。

作者： Dean Solberg Exact Metrology联合创始人

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