对话访谈 | 深度解析温泽CT技术
温泽CT产品经理 Uwe Hilpert博士
问：工业计算机断层扫描的详细工作原理是什么？
工业计算机断层扫描（CT）的工作原理与医用CT使用X射线的方式一致。在扫描过程中，被测对象（无论是患者还是其他物体）会从多个不同角度接受X射线的照射。这些X射线由位于射线源对面的平板探测器记录，形成二维图像，随即被保存在计算机的内存系统中。
工业CT与医用CT的核心差异在于，是待测物体在转台上旋转，而非整个CT系统围绕患者旋转。工业CT系统的最大优势在于其更为紧凑的结构，测量对象仅需置于转台上，无需像医用CT那样把患者整个推进设备中。
在这两种情况下，断层扫描设备都充当数据采集的扫描仪，将被测对象数字化。CT扫描后，测量结果会存储在计算机的内存中。测量结果是将二维图像堆栈起来构建成三维图像。现在，借助软件技术，我们可以对这个图像堆栈进行任意角度的虚拟切片操作，并显示出相应的截面图像。这些截面图像可以帮助用户详细了解测量对象的内部情况。
问：断层图像分析是否需要依赖数据分析软件？
根据具体应用场景，选择专业的软件进行数据分析与评估，软件的选择随应用需求而变化。温泽可为用户提供自主研发的软件，包括WM | PointMaster 4 CT软件和WM | Quartis软件，它们可根据实际情况独立或补充使用。同时，温泽提供的标准接口能够兼容市场上所有主流软件。
温泽的WM | PointMaster 4 CT软件专注于CT数据的可视化与评估，而WM | Quartis软件则专注于生产过程中形位公差的精确测量与评估。温泽软件的独特亮点在于其无缝兼容性——任意温泽软件均可与任意温泽硬件协同作业，从而轻松实现跨硬件的自动化解决方案。这一解决方案的优势在于降低了培训成本，使用户能够迅速上手并熟练操作。
问：它们最常用的应用有哪些？
工业CT的使用非常多样化。在材料的无损检测领域，CT的任务是获取有关材料内部结构的信息。材料分析对于在早期阶段检测出部件中的缺陷尤为重要，以免这些缺陷导致使用中的部件发生机械故障，安全性大大提高！
检测和分析材料缺陷仅仅是CT技术的其中一项应用。当单个部件被组装成更为复杂的组件时，部件间的相互作用可能会引发新的缺陷，而这些缺陷同样可以通过CT技术被有效检测出来。
然而，CT技术的应用远未止步于此。专为高精度而设计的特殊CT技术，进一步拓展了其应用领域。在制造企业的质量保证体系中，精确测量部件尺寸是关键一环。因此，能够在有缺陷的零部件进行装配前及时被识别，这对于大幅削减生产成本而言是至关重要的。
CT在计量领域的独特优势体现在其能够非接触、无损地实现对象内外部结构的3D测量，相比之下，所有传统的计量技术，诸如光学或接触式扫描方法，均无法测量并评估对象的内部区域。对于几何形状更复杂的部件，或者避光及透明材质的部件，工业CT实际上是唯一可行的测量系统。
最后但同样重要的是，这种CT系统与其他制造技术相结合，开辟了全新的应用领域。CT扫描后，部件的几何形状在计算机中数字化，随后，利用专业软件可将这些数据反馈至设计环节，这一过程被称为“逆向工程”。
温泽在无损检测领域的所有应用中，均采用自主研发的WM | PointMaster 4 CT软件。得益于其模块化的设计，该软件解决方案不仅极具灵活性，而且操作简便。WM | PointMaster有专注于CT数据评估和可视化以及气孔/孔隙分析的模块，可以处理点云三角网格化和CAD数据。在计量模块中，可以进行名义-实际色差的比较，也适用于壁厚分析或尺寸检查。CT数据逆向工程模块以及针对铸造和增材制造中模具收缩与翘曲补偿的模块，显著丰富了软件的功能性。
问：除了X射线，断层扫描还有其他辐射源吗？
除了X射线，中子束或伽马射线也可用于断层扫描。然而，后者在工业应用中仅偶尔用于密度极高或体积非常大的物体测量。
问：可以检测哪些类型的物体或材料？
工业断层扫描适用于检测各种物体和材料，涵盖金属、塑料、陶瓷及复合材料等。然而，扫描效果受尺寸、重量和材料密度等因素影响，其中较低密度的部件因能快速且高质量地完成扫描而成为首选。
问：可以检测到哪些类型的缺陷，该技术如何区分它们？
断层扫描可以检测孔隙、裂纹、不均匀性、夹杂物和异物等缺陷。该技术根据缺陷在材料中的密度、形状和位置来区分缺陷，测量结果可以通过灰度或亮度相互区分，密度较高的区域比密度较低的区域成像得更亮。
问：为什么选择这种方法而不是另一种无损检测方法，如：X射线检测或超声波检测？
相较于其他无损检测技术，如：2D X射线检测和超声波检测，断层扫描技术可以提供了完整的3D测量结果。我们可以使用坐标测量技术和专业软件，对复杂部件的几何形状进行精准测量。而其他无损检测方法则无法提供如此全面的能力。
问：断层扫描：能否确保部件生产率与检测率同步？
温泽CT系统实现生产率与检测率同步。在某些应用中，对于低密度的部件，例如：在塑料行业，能以相同速率批量生产和测量。其CT扫描循环时间短至几分钟，每部分仅需几秒。此外，我们还能根据客户部件生产效率的特定需求量身定制托盘系统。
温泽的软件解决方案赋能温泽所有CT系统在生产过程中实施过程监控，这对医疗领域产品公司而言是一项显著的优势。温泽通过美国 FDA（“食品和药物管理局”）法规对过程监控软件进行认证，为医疗产品制造商提供支持。
问：温泽在该领域提供什么服务？
温泽集团是一家历史悠久的高精度坐标测量机和高速光学扫描仪制造商，提供经过严格计量校准的工业X射线计算机断层扫描系统——exaCT系列。这一系列产品的特点是以最小的占地面积获得最高的X射线性能，并以其简单而安全的操作令人印象深刻。从桌面型exaCT S到300 kV的exaCT U通用机，都有适合各种需求的解决方案。
桌面型exaCT S是一款操作简便的CT设备，搭载长期稳定、高分辨率的X射线源，其卓越性能令人瞩目：最高分辨率可达约3.5µm，校准精度可达到6.9µm的示值误差，并拥有130 kV的强大X射线输出。无需额外的水或压缩空气连接，可以放在桌子上，在小空间里实现高性能。加之其经济高效的运营成本和长达一年的维护间隔，exaCT S的优势更加显著。
在中型exaCT系统领域中，exaCT M和exaCT L可配置150kV 的高功率X射线管或225kV的高功率X射线管。exaCT L 150的分辨率可达3.5-4µm。exaCT M 225和exaCT L 225以其高达225kV和1600W的极高X射线性能令人印象深刻。这些系统配有一系列高达3k分辨率的快速探测器。
exCT U通用设备可配备225kV或300kV的X射线管。该型号系列可根据ISO10360/VDI2670进行校准，不仅可实现微米级以下的分辨率，校准精度可达到10µm的示值误差。可根据客户要求提供不同的高分辨率或快速4k/3k探测器。exaCT U还配有两个门，可快速装载和卸载。
关于温泽
德国温泽集团是全球工业计量和造型解决方案领域的供应商。温泽的产品包括配备了接触式和光学测头的三坐标测量机和齿轮测量中心、多测头系统、光学高速扫描系统和基于计算机断层扫描的三维 x 射线测量技术（工业CT）。除此之外，温泽还提供全面的测量软件，已被成千上万的用户用于零件的测量和分析。温泽的测量解决方案在汽车、航空航天、发电和医疗器械等众多行业中有大量运用。与此同时，我们提供的解决方案还支持在发电、电动汽车和增材制造等多个领域中的逆向工程、检测和分析。这些年来，温泽已经在全球安装了超过12,000台测量设备。其子公司和业务伙伴在50多个国家销售产品，并提供售后服务以满足客户需求。