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汽車工業(yè)中的CT掃描技術(shù)

作者: 時(shí)間:2013-05-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
計(jì)算機(jī)掃描分析技術(shù)應(yīng)用于領(lǐng)域不但可以縮短新產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間,而且還能保證產(chǎn)品質(zhì)量,追溯產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

人們通常所說的實(shí)際上就是指X射線,即“X射線電子計(jì)算機(jī)掃描術(shù)”,如今這種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床,成為診斷疾病的重要手段。X射線是醫(yī)用和工業(yè)CT的基礎(chǔ)。早在2003年,德爾福公司就在考慮將醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中使用的CT計(jì)算機(jī)應(yīng)用到領(lǐng)域中。研發(fā)人員想利用X光對(duì)汽車零部件進(jìn)行數(shù)字化分析,并將工件掃描得到的數(shù)據(jù)與CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,在計(jì)算機(jī)的屏幕上進(jìn)行質(zhì)量分析和制造公差的檢驗(yàn)。

4年時(shí)間過去了,工程師們幾乎實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的目的。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)CT掃描設(shè)備已于2005年投入使用,并已經(jīng)成為汽車連接技術(shù)重要的研發(fā)工具,在德爾福公司的三大領(lǐng)域中有著廣泛地應(yīng)用:即模具制造的優(yōu)化;設(shè)計(jì)與工件的可視化對(duì)比,復(fù)雜幾何尺寸的測量;利用X射線揭示隱藏的運(yùn)動(dòng)過程。

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X射線掃描被測樣件,首先形成“普通”的X光照片,然后合成為三維的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)群。該CT掃描圖像是被測工件與三維數(shù)據(jù)相互比較的基礎(chǔ),最后,圖像單獨(dú)作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用

應(yīng)用計(jì)算機(jī)CT可以進(jìn)行非常有效的測量,而測量也是這種技術(shù)最重要的功能。經(jīng)驗(yàn)證,CT掃描技術(shù)不但能夠滿足汽車連接技術(shù)中典型的測量任務(wù)(尺寸測量、材料檢驗(yàn)),并且還有著很好的可重復(fù)性能和可再現(xiàn)性能。根據(jù)德爾福公司的報(bào)告,CT掃描技術(shù)的應(yīng)用將使產(chǎn)品研發(fā)過程中復(fù)雜零件的檢測從3~4周縮短到幾天,這將是測量技術(shù)和質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)的一次革命;同時(shí),CT技術(shù)在掃描工件的同時(shí)就可以把數(shù)字化信息數(shù)據(jù)保存起來。因此,在上述檢測中,費(fèi)時(shí)費(fèi)力的書面檢測記錄也將被完全省略。除此以外,德爾福公司還保證該技術(shù)可以在全球的企業(yè)中作為標(biāo)準(zhǔn)而實(shí)施,有優(yōu)秀的開放性。

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8~12mm厚的鉛板阻止了X射線的外泄。在掃描室內(nèi)利用CT 1400掃描設(shè)備每旋轉(zhuǎn)1周生成1幅清晰度為7μm的圖像

醫(yī)用和工業(yè)用CT技術(shù)的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在其所使用的CT設(shè)備中。在醫(yī)用CT掃描時(shí),患者靜臥在掃描工作臺(tái)上,X射線和感光膠片圍繞患者病灶旋轉(zhuǎn);在工業(yè)CT中所使用的設(shè)備則相反:掃描設(shè)備固定不動(dòng),被掃描的工件旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)的工業(yè)CT設(shè)備可以對(duì)足球大小的工件進(jìn)行CT掃描,工件的邊長為240mm×240mm×240mm。德爾福公司曾對(duì)一個(gè)1934年生產(chǎn)的福特Eifel型轎車的冷卻器進(jìn)行CT數(shù)字化掃描,并進(jìn)行了再設(shè)計(jì)。這種零件的重新設(shè)計(jì)持續(xù)了15個(gè)小時(shí),因?yàn)楣ぜ膸缀涡螤钐珡?fù)雜,計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力限制了其再設(shè)計(jì)的運(yùn)算速度。3臺(tái)2.8GHz、8G內(nèi)存的雙芯片計(jì)算機(jī)都在滿負(fù)荷地工作著,因?yàn)楣ぜ脑紨?shù)據(jù)很快就超過了3G。解決這一問題的辦法就是建立一個(gè)計(jì)算機(jī)工作站,共享可用的計(jì)算資源。

與計(jì)算機(jī)的性能類似,工業(yè)CT掃描設(shè)備的X射線功率也相當(dāng)大,電壓需求為225 kV,明顯高于醫(yī)用CT設(shè)備的60 kV。利用這一功能強(qiáng)大的CT掃描設(shè)備,德爾福公司可以對(duì)厚度為40mm的鋼制工件或者鋁質(zhì)工件進(jìn)行掃描,外圍用一塊重量接近10t的鉛板來防止掃描室內(nèi)的X射線發(fā)射到外界。另外,重達(dá)6t的花崗巖床身也降低了外界環(huán)境的影響:該設(shè)備減少了震動(dòng)對(duì)其自身的影響,保證了掃描過程中各個(gè)坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)的精確度。如此大重量的設(shè)備雖然可以固定在德爾福公司烏帕塔爾市的生產(chǎn)廠中,但也有其缺點(diǎn):設(shè)備無法移動(dòng)。因此只能在幻燈片或者影片中看到它們的身影了。


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