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計算機斷層掃描(CT)是一種對材料的無損探傷技術，它具有特有的檢測件三維成像功能。例如，它能精確測量工件內部的結構尺寸，并與CAD數據進行比較以檢測是否存在孔洞及其它缺陷。依科視朗國際公司是一家工業X光與CT(計算機斷層掃描)系統的領先供應商，其成功開發了兩款創新的CT系統，它們突出的特點是擁有極高準確性的檢測結果。這些CT系統中采用了最新開發的帶滾動軸承的回轉工作臺以及海德漢公司最新開發的角度編碼器模塊(圖1)。

圖1  角度編碼器模塊

高精度檢測工件

眾多工業與科研應用需要使用更高性能的CT系統，這就需要對此種特殊的X光技術有透徹的理解。這正是依科視朗公司自己開發關鍵部件或與合作伙伴進行密切合作開發的原因。例如，最新的案例是臥式CT系統FF20 CT及FF35 CT中使用的回轉工作臺是與海德漢公司聯合開發的(圖2)。依科視朗國際公司產品經理Peter Kramm解釋說：“‘臥式’是指X光方向。與醫用X光系統不同，臥式系統的X光設備不能圍繞檢測件旋轉，而是檢測件旋轉360?。”

FF20 CT需要檢測件靠近X光管的外部(圖3)。這樣很小的檢測件也能大倍率地放大。由于微焦點X光管的X光焦點非常小，因此能達到極高分辨率的檢測結果。圖像質量方面，它能檢測600?nm線距的檢測件，因此它是半導體和電子工業以及醫療器械與材料科學應用的理想選擇。

FF35 CT具有非常廣泛的應用，它搭載性能強大的X光裝置，檢測件通常位于X光管略遠的位置(圖4)。這種CT系統也用于檢測重量在30?kg以內的鑄件與組件，例如，汽車、電子和航空航天以及醫療器械行業中的工件。

兩種CT系統都采用創新和技術領先的觸控操作系統。基于“即裝即測”的理念，該CT系統的檢測件定位操作非常簡單，全自動碰撞保護功能可自動校準整個檢測室。該系統全面采用的健康監視器提高了系統可靠性，健康監視器檢測該系統的部件狀態與工作時間。例如，平板電腦或智能手機的遠程訪問能力讓用戶可以隨時查看健康監視器信息或查看正在進行的檢測。

圖2 檢測件借助工件座放置在回轉工作臺上。該圖為FF20 CT的回轉工作臺，包括高精度HSK夾頭的工件座。決定徑向跳動質量和測量精度的關鍵是海德漢公司的角度編碼器模塊

帶滾柱軸承的高精度回轉工作臺

高精度地定位檢測件是進行以上檢測的關鍵。傳統系統通常采用氣浮軸承的回轉工作臺轉動檢測件。優點是空載時回轉軸的徑向跳動精度非常高，這對于高精度定位極為關鍵。“回轉工作臺空載時的徑向跳動質量也是我們非常重要的要求，但我們還需要讓回轉工作臺承載30?kg以內的檢測件。這是我們考慮全新方式的原因。”依科視朗的系統工程師Andreas Mecke解釋說：“為此我們開發了安裝在滾動軸承上的回轉工作臺。”

FF20 CT的回轉工作臺承重達20?kg，而更大的系統承重達30?kg。“關鍵條件是回轉工作臺帶載后不能壓縮也不能傾倒。帶載后可能導致巨大的徑向跳動誤差——這是氣浮軸承的最大弱點。”Andreas Mecke繼續說道。海德漢公司的MRP角度編碼器模塊在此方面具有突出優點。它不僅具有氣浮軸承的優點(導向精度高)，也具有滾動軸承的優點(剛性大)。氣浮軸承系統的典型傾倒剛性是33?Nm/mrad，而角度編碼器模塊達到了102?Nm/mrad(FF20 CT)甚至高于1000?Nm/mrad(FF35 CT)。實際應用中，這些參數性能提供了更高精度和重復精度的測量結果。

而且，軸轉動時的角度偏差必須盡可能小。這需要高精度的旋轉測量系統。氣浮軸承回轉工作臺的測量系統必須獨立安裝，降低了系統精度。“海德漢解決方案將軸承與測量系統在測量點位置組成一個剛性連接的且結構緊湊的一體化系統。”Andreas Mecke說。依科視朗的項目經理Axel Klein補充說：“這些特性讓我們達到了比氣浮軸承更高的熱穩定性，這是因為此種組合技術對受熱影響很不敏感。”

“此外，還避免了安裝傳統軸承系統時可能存在的誤差。”海德漢公司的技術銷售Christian Marossy說。“角度編碼器模塊的所有部件都已在出廠前準確找正了，用戶不需要進行專門找正。客戶能擁有確定的軸承質量與測量系統精度。”Christian Marossy還談到另一項優點：“該絕對式角度編碼器模塊的EnDat 2.2接口對用戶也是一項優點。與控制器一起使用后，該接口使用非常方便，因為參數很簡單，不需要執行軸的回零操作。”

對用戶的另一個好處是持續潤滑的滾柱軸承，因此旋轉軸可以免維護。同樣，也不需要定期更換過濾器，這與氣浮軸承系統不同，避免了氣浮軸承固有的壓縮空氣成本。

緊密集成

通常，角度編碼器軸承不能承受載荷。因此安裝時，必須在應用中使用聯軸器和獨立的機器軸承。而新款角度編碼器模塊組合了角度編碼器與高精度軸承，并相互調整到了最佳狀態。它的結構非常緊湊并具有極高的測量精度和方向精度，極高的分辨率及最高的重復精度。很小的啟動扭矩使運動更平穩。這種組合設計具有全面的確定性，而且測試合格，操作和安裝都非常簡單。

圖3  配海德漢直線光柵尺的依科視朗FF20 CT。海德漢公司的LIDA 487敞開式直線光柵尺使檢測件能高精度地運至X光管前。測量步距只有0.05μm

角度編碼器模塊的軸承由海德漢開發并在特羅因羅伊特生產。所用的滾動軸承為高精度的旋轉軸要求進行了針對性調整。突出特點是極高的導向精度、高剛性、小啟動扭矩及穩定的連續扭矩。同時，結構緊湊及重量輕。

海德漢現提供兩大角度編碼器模塊系列產品——MRP 5000系列(35?mm空心軸)與MRP 8000系列(100?mm空心軸)。小尺寸的增量式或絕對式角度編碼器模塊的系統精度為± 2.5"或± 5"，大尺寸為± 1"或± 2"。Christian Marossy說：“依科視朗國際公司是最先采用我們新款帶滾動軸承角度編碼器模塊的用戶之一。這些全新編碼器的開發也考慮了來自依科視朗的許多要求——如負載要求。”同時，依科視朗可依賴海德漢在設計與生產滾動軸承方面多年的經驗。多年來這些軸承已應用于大多數海德漢高精度角度編碼器中。

圖4  新一代CT系統——YXLON FF35 CT

詳細檢測的計算機斷層掃描技術

計算機斷層掃描技術能將檢測件三維成像。它擁有廣泛的應用，例如，高精度孔洞和壁厚分析、確定幾何公差、通過比較CT數據與樣件數據或直接比較CAD數據的名義值與實際值的計算等。計算機斷層掃描技術不僅檢測結果精度高于X光成像技術，還能提供有關生產過程的高價值信息。典型優點包括顯著加快新件或新模塊的初次取樣速度并通過CT監測生產過程提高生產產能。