工业CT的发展及应用-PPT课件
现代无损检测技术第8章：工业CT检测技术
一束γ射线穿过均匀物质的衰减情况第一代CT扫描方式第二代CT扫描方式第三代CT扫描方式第四代CT扫描方式一.工业CT检测原理（2）扫描方式第五代CT是一种多源多探测器；用于实时检测与生产控制系统。
例如图中是一种钢管生产在线检测与控制壁厚的CT系统。
源与探测器按120˚分布，工件与源到探测器间不作相对转动，仅有管子沿轴向的快速分层运动。
该系统是国外最新研究的一种扫描方式。
第五代CT扫描方式一.工业CT检测原理（3）基本结构由辐射源经前准直器形成一个薄的扇形射线束把被检工件所检断层全包容覆盖，射线透射工件后再经后准直器尽可能地去掉一些散射影响，使准直后的射线打到探测器阵列的各个探测器上，经探测数据采集传输电路得到了一组投影数据，如N＝256(I 值)，由工件转动M＝256个分度数即可得到256×256个I值的数据，把此数据送至主计算机经必要的数据校正后即可按一定的图像重建算法进行图像重建。
ICT结构工作原理图（第二代扫描方式）平行束投影结构式中μ11…μij…μnn一一断面各处衰减系数(待求未知量同样可得其余方位的投影。
方程组中所有μ为待求变量，所为测得的已知常数。
只要建立关于μ的n×n个独立方程，所有μ求出并得到该矩形断面上衰减系数的二维分布，反投影法的示意图a)投影与反投影图像b)反投影累加图像扇形束数据采集的几何结构对比度――细节曲线ACTIS300工业CT系统的组成结构框图工业CT扫描射线束的几何轮廓对比度与射线能量的关系空间分辨率线对试样(25mm×38mm×38mm) 密度分辨率试样活塞的环缝CT扫描图像焊缝根部的气孔带以及焊缝中心部位有一处长条形气孔。
活塞顶缝的一幅CT扫描图像靠近内冷油道位置附近的顶缝气孔。
变速箱盖的工业CT扫描图像可清楚地看到裂纹缩孔等缺陷出飞机发动机涡轮叶片工业CT扫描图像。
(完整版)无损检测系统-工业CT
无损检测系统
尺寸测量
无损检测系统
密度测量
应用二 尺寸测量和密度测量
➢ 可用于铸造产品内部关键腔壁厚度的精确测量，为型腔内 部结构几何尺寸的测量及公差检验提供有效技术手段。 ➢ 可用于铸造产品内部的密度均匀性检查及材质密度测量。
无损检测系统 柴油机：缸头检测
无损检测系统 柴油机：组合件检测
无损检测系（三维透明显示）
（1）高精度CT成像 （2）定量化CT测量 （3）丰富的软件功能 （4）较强的工程化能力
无损检测系统
（1）国内领先的高精度工业CT技术：保持5~10年领先
无损检测系统
超高分辨率高能工业CT平台：分辨率国际领先
无损检测系统
最近成果鉴定
无损检测系统
（2）国内领先的定量化工业CT技术
2004年，突破定量化CT测量技术，实现 从定性到定量的跨越式发展
CAD建模
图纸
CT切片
无损检测系统 逆向CAD设计
三维表面模型
CAD模型
产品实物
图纸
无损检测系统 逆向CAD设计
CT切片
三维表面模型
CAD模型
产品实物
图纸
无损检测系统 比对分析
谢谢
系统功能
（1）图像处理、分析与测量 （2）二维、三维尺寸测量及统计与分析 （3）密度测量及统计与分析 （4）二维重建、三维重构与显示 （5）材质缺陷自动识别 （6）装配缺陷自动识别 （7）内部结构分析 （8）逆向设计
工业CT的发展及应用ppt课件
现场测量、控制30来自ICT－X02扫描图像
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航天推进器动作筒
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叶片的DR透视图
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叶片的陶瓷型芯和蜡模的图像
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石油岩芯的断层图像
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电机的断层图
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汽车发动机曲轴的断面
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导弹药芯断面
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电缆断层图像
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北京优联思特公司已研制的几种ＣＴ机型 ICT－B01 伽玛射线 ICT－DY01 伽玛射线弹药检测机 ICT－X01 X射线小型工业CT机 ICT－X02 X射线通用型
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ICT－B01工业CT设备
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ICT－X01 X射线工业CT设备
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弹药检测工业CT（ICT—DY01）
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X射线工业CT（ICT－X02）
６、油钻探中对岩芯的评估，钻杆和管 道的探伤；
７、地质、考古中对样品的评估；
８、海关对违禁、走私物品的检查。
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三、工业CT在无损检测中的应用
三维成像技术 自ＣＴ广泛应用以来，三维成像一直是人 们研究的课题，总体上可分为两类： 一类为直接研究从投影数据进行三维重建 称为真三维重建技术。 另一类是将多幅二维ＣＴ图像叠堆出样品 的三维图像，这实际上是一种显示技术。
透视高出一、两个数量级之多。
叶片陶瓷型芯腊模断层图
叶片透视图
6
二、工业CT系统的主要部件
工业CT系统的主要组成： １．源系统(X射线、伽玛射线、加速器) ２．探测器系统 ３．数据采传系统 ４．机械扫描、运动系统 5．图像重建、分析系统
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X光机CT整机图示
探测器 平移系统
转台
X光机
北京优联思特公司
试件转台、各种支架、底座、移动控 制系统（电机、编码器、伺服放大器、 移位控制板等）。
《CT基础介绍》课件
汇报人：PPT
汇报时间：20XX/01/01
新技术在CT领域的应用
深度学习技术：提高图像质量，减少辐射剂量 3D打印技术：实现个性化医疗，提高手术成功率 虚拟现实技术：提高医生诊断效率，降低手术风险 云计算技术：实现远程医疗，提高医疗服务效率
CT技术与其他技术的结合
CT技术与人工智 能的结合：提高 诊断准确性和效 率
CT技术与虚拟现 实的结合：提供 更直观的诊断体 验
CT技术与3D打 印技术的结合： 实现个性化医疗 和精准治疗
CT技术与大数据 技术的结合：提 高疾病预测和预 防能力
PART 6
安全ห้องสมุดไป่ตู้防护措施
CT检查的安全性评估
防护措施：使用防护服、防 护眼镜等设备，减少辐射对 人体的影响
辐射剂量：CT检查的辐射 剂量相对较低，对人体影响 较小
检查时间：CT检查时间较 短，一般不超过10分钟
基本结构：包括X射线源、 探测器、计算机系统、显示 设备等
CT原理：利用X射线穿透人 体，通过探测器接收X射线 信号，形成图像
探测器：接收X射线信号， 转换为电信号
计算机系统：处理探测器接 收到的电信号，形成图像
显示设备：显示图像，供医 生诊断使用
PART 3
CT的类型和应用
CT的类型
螺旋CT：扫描速度快，图像质量高，适用于全身扫描 电子束CT：扫描速度快，图像质量高，适用于心脏、血管等快速运动器官的扫描 双源CT：扫描速度快，图像质量高，适用于全身扫描和心脏、血管等快速运动器官的扫描 光子CT：扫描速度快，图像质量高，适用于全身扫描和心脏、血管等快速运动器官的扫描
CT在其他领域的应用
工业领域：用于检测产品质 量，如金属、塑料等
《CT扫描技术》课件
具有高分辨率、无创、无痛、无 辐射等优点，能够提供物体内部 结构的详细信息，广泛应用于医 疗、工业、安检等领域。
工作原理
工作原理
CT扫描技术通过X射线对物体进行多角度照射，并利用计算 机技术重建物体内部结构。X射线穿透物体后，被探测器接收 并转换为电信号，经过计算机处理后形成二维图像，再通过 三维重建算法形成三维图像。
以缩短检查时间。
局限性
01
02
03
04
辐射暴露
虽然CT扫描的辐射暴露量较 低，但多次或频繁的CT扫描 可能会增加辐射暴露的风险。
成本较高
相比于传统的X光机，CT扫描 机的成本较高，导致检查费用
也较高。
操作复杂
相对于X光机，CT扫描机的操 作较为复杂，需要专业技术人
员操作。
移动受限
由于CT扫描机的体积较大， 不易移动，因此患者需要到设
创伤评估
对于外伤患者，CT扫描能 够快速准确地诊断是否存 在颅脑、脊柱等部位的损 伤。
科学研究
生物医学研究
在生物医学研究中，CT扫 描可用于观察和研究生物 组织的结构和功能。
材料科学
在材料科学领域，CT扫描 可用于检测材料的内部结 构和缺陷。
地质学
在地质学研究中，CT扫描 可用于分析岩石和矿物的 内部结构。
其他领域应用
安全检查
在机场、火车站等公共场所，CT扫描可用于安全 检查，检测违禁物品和危险品。
文化遗产保护
对于珍贵文物和历史建筑，CT扫描可用于了解其 内部结构和保存状况，为保护和修复提供依据。
工业制造
在工业制造中，CT扫描可用于检测产品的内部结 构和质量，提高生产效率和产品质量。
CHAPTER
在进行CT扫描时，应遵循操作规程，确保扫描过程的安全和准确 性。
工业CT的发展及应用详细版.ppt
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一、工业CT基本原理
CT与一般透视照相比较 ＣＴ图像不存在重叠与模糊，灵敏度比
透视高出一、两个数量级之多。
叶片陶瓷型芯腊模断层图
叶片透视图
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二、工业CT系统的主要部件
工业CT系统的主要组成： １．源系统(X射线、伽玛射线、加速器) ２．探测器系统 ３．数据采传系统 ４．机械扫描、运动系统 5．图像重建、分析系统
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二、工业CT系统的主要部件
德国NEFF公司高精度直线转动单元
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二、工业CT系统的主要部件
数字伺服放大器、同步伺服电机
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二、工业CT系统的主要部件
转台及平移系统
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二、工业CT系统的主要部件
5．图像重建、分析系统
该部分硬件由系统主板、专用控制板、
阵列处理器、显示器、拷贝机等组成。
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二、工业CT系统的主要部件
制造探测器所用管子
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二、工业CT系统的主要部件
３．数据采传系统 数据采传系统是探测器和计算机之
间的电路接口。这部分电路十分复杂， 构成了工业CT电子设备的主体。其中 关键技术之一是Ａ／Ｄ转换。
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二、工业CT系统的主要部件
４．机械扫描、运动系统
机械扫描系统包括：机械驱动轴、 试件转台、各种支架、底座、移动控 制系统（电机、编码器、伺服放大器、 移位控制板等）。
软件包括系统软件和应用软件。应用软
件应当完成三个功能：设置和校正CT重建
参数、控制扫描过程及实现CT数据同步采
集、完成图像重建。
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工业CT
实验背景及简介：CT即计算机断层成像技术(Computed Tomography)，它是与一般辐射成像完全不同的成像方法。
一般辐射成像是将三维物体投影到二维平面成像，各层面影像重叠，造成相互干扰，不仅图像模糊，而且损失了深度信息，不能满足分析评价要求。
CT是把被测体所检测断层孤立出来成像，避免了其余部分的干扰和影响，图像质量高，能清晰、准确地展示所测部位内部的结构关系、物质组成及缺陷状况，检测效果是其它传统的无损检测方法所不及的。
CT技术首先应用于医学领域，形成了医学CT(MCT)技术，其重要作用被评价为是医学诊断上的革命。
CT技术成功应用于医学领域后，美国率先将其引入到航天及其它工业部门，另一些发达国家相继跟上，经过一段不长的时间，形成了CT技术的又一个分支—工业CT(Industrial Computed Tomography, ICT)，其重要作用被评价是无损检则领域的重大技术突破。
CT技术(MCT和ICT)应用十分广泛，医用CT已为人们所熟知。
工业CT的应用几乎遍及所有产业领域，因同出于CT技术，医学CT和工业CT在基本原理和功能组成上是相同的，但因检测对象不同，技术指标及系统结构就有较大差别。
前者检测对象是人体，单一而确定，性能指标及设备结构较规范，适于批量生产。
工业CT检测对象是工业产品，形状、组成、尺寸及重量等千差万别，而且测量要求不一，由此带来技术上的复杂性及结构的多样化，专用性较强。
一、实验目的：1.了解CT成像的基本原理；2.了解最基本的CT教学实验仪的结构；3.掌握使用CT教学实验仪进行断层扫描成像的操作步骤；4.掌握初步的图象处理方法。
二、实验仪器：CT教学实验仪(包括扫描仪、计算机、显示器)。
标准测试工件：条测试卡(铜、铝)，孔测试卡(铜、铝)，密度测试卡(大小各一)。
少许橡皮泥等。
三、实验原理：CT 是一种绝妙的成像技术，具有支撑它的数学、物理和技术基础。
早在1917年，丹麦数学家雷当(J. Radon)的研究工作已为CT 技术建立了数学理论基础。
(完整版)工业射线CT-技术
样的测量参数下，始终能获得同样的图像。
航空航天工业
2. 核工业
3. 钢铁工业
医药行业
4. 机械工业
5. 陶瓷工业
6. 电子工业
7. 医药行业
如有雷同 说明我们是对的
主要内容： 工业CT概述 CT技术原理 射线CT的评价参数 射线CT的应用举例
传统二维检测的不足： 检测过程是一个三维到二维变换过程，不同深度 方向上的信息重叠在一起，引起混淆，即影像重叠 密度分辨率低 射线照相一般只能提供定性信息，不能实用于测 定结构尺寸、缺陷方向和大小 射线CT技术的优点 提出了全新的影响形成概念，比传统更快、更精 确地检测出材料和构建内部的细微变化，消除了检 查失真和图像重叠提高了空间分辨力和密度分辨力
定义： CT技术是断层成像技术，又称计算机层
析照相技术，它根据物体横断面的一组投影 数据，经过计算机处理后，得到物体横断面 的图像。
射线CT装置结构： 射线源： 一般是高能X射线或γ射线、红外 线、正电子、中子源等。
接收检测器：探测器基本上可以分为3大类， 即闪烁晶体类、半导体类和惰性气体类。扫 描方式主要有，扇形束、平行束和锥形束。
空间分辨率 指ＣＴ图像中能够辨别最小物体的能力。
以分辨黑白相间条形带的对数，即每毫米线 对数（ｌｐ／ｍｍ）表示。
影响该参数的因素有扫描像素数目大小、 探测器准直孔的宽度、采样点间距、重建算 法、机械系统精度、X射线管焦点大小或γ源 活性区的大小、图像数据校正与图像重建算 法等。
密度分辨率 密度分辨率又称为系统灵敏度，它表示
图像重建算法： ① 数据综合算法 ② 相框重建算法 ③ 表面重建算法 ④ 体素重建算法 ⑤ 真实三维图像重建法 ⑥ 彩色分域重建法
工业CT技术及其应用
工业CT技术及应用摘要：本文简要介绍了工业CT技术的原理，工业CT机的组成原理和主要技术指标，最后给出了CT技术在无损检测领域的广泛应用。
关键词：工业CT；原理；应用0 引言随着制造业的迅速发展，对产品质量检验的要求越来越高，需要对越来越多的关键、复杂零部件甚至产品内部缺陷进行严格探伤和内部结构尺寸精确测量。
传统的无损检测方法如超声波检测、射线照相检测等测量方法已不能满足要求。
于是，许多先进的无损检测技术被开发应用于这些领域，ICT（Industrial Computed Tomography--简称工业CT）技术便是其中的一种。
工业CT（ICT）就是计算机层析照相或称工业计算机断层扫描成象。
虽然层析成象有关理论的有关数学理论早在1917 年由J.Radon 提出，但只是在计算机出现后并与放射学科结合后才成为一门新的成象技术。
在工业方面特别是在无损检测（NDT）与无损评价（NDE）领域更加显示出其独特之处。
因此，国际无损检测界把工业CT 称为最佳的无损检测手段。
进入80 年代以来，国际上主要的工业化国家已把X 射线或γ射线的ICT 用于航天、航空、军事、冶金、机械、石油、电力、地质、考古等部门的NDT 和NDE，检测对象有导弹、火箭发动机、军用密封组件、核废料、石油岩芯、计算机芯片、精密铸件与锻件、汽车轮胎、陶瓷及复合材料、海关毒品、考古化石等。
我国90 年代也已逐步把ICT 技术用于工业无损检测领域[1]。
1 CT技术基本原理1.1概述CT的基本思想是：让一束X射线投射在物体上，通过物体对X射线的吸收（多次投影）便可获得物体内部的物质分布信息。
当强度为I的一个窄束X射线穿过吸收系数为μ的物体时，其强度满足指数衰减关系0utI I e-=(1) 式中t为X射线所穿过物质层厚度。
在实际情况中，所研究的物体往往不是由单一成分组成的，当物体由若干个不同成分组成时，物体内部各处的μ也将可能不同。
在这样的物质中，X 射线穿过整个物件后的强度为0()()L I L I Exp u dt ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎰r (2) 式中()u r 为r 处的吸收率。
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三、工业CT系统的主要部件
X光机
高压控制器
X光机高压
型号： MG452 生产商：YXLON公司
三、工业CT系统的主要部件
２．探测器系统 闪烁体光电倍增管探测器：输出信号大， 适用于射线源。
闪烁体光电二级管探测器：探测器组合密 度高、几何效率高，目前最为常用。 气体电离探测器：探测器之间一致性好， 适用于三代扫描，但效率较低。
工业CT系统结构
探测器 系统
源 系 统 源 系 统 开 关
被 测 工 件
运机 动械 系扫 统描
数 据 采 传 电 路
主计算机
图像存储
管理控制 数据校正
图像重建 处理分析
图像显示
图像输出
总控制单元
三、工业CT系统的主要部件
工业CT系统的主要组成： １．源系统(X射线、伽玛射线、加速器) ２．探测器系统 ３．数据采传系统
工业CT的发展及应用
工业CT的发展及应用
一、 工业CT与医用CT的比较
二、工业CT基本原理
三、工业CT系统的主要部件
四、工业CT的评价参数 五、工业CT在无损检测中的应用
工业CT技术广泛应用于以下领域：
１、航空、航天等工业中精密工件内部结 构的测量及其缺陷的检测； ２、 兵器工业中对弹药填充密度的检测和 武器关键部件的质量检查； ３、汽车工业中对关键零件的无损检测； ４、钢铁工业中产品的在线监控和质量检 测；
三、工业CT系统的主要部件
制造探测器所用管子
三、工业CT系统的主要部件
３．数据采传系统 数据采传系统是探测器和计算机之 间的电路接口。这部分电路十分复杂， 构成了工业 CT电子设备的主体。其中
关键技术之一是Ａ／Ｄ转换。
三、工业CT系统的主要部件
４．机械扫描、运动系统 机械扫描系统包括：机械驱动轴、 试件转台、各种支架、底座、移动控 制系统（电机、编码器、伺服放大器、
二、工业CT基本原理
射线穿透物体强度衰减遵从比尔定律： I=I0e－μ l 其 中 I―― 射 线 穿 透 物 体 后 的 强 度 ； I0 ――射线入射端初始强度；
μ ――射线穿过不同物质的衰减系数
l――穿透物体的长度
二、工业CT基本原理
工业CT工作原理
首先探测器测量射线透过物体的
强度变化（即探测器计数和的变化）， 然后输入计算机，通过CT图像重建运 算，重组出被检测部位的横断面图像， 即获得该层上下无重叠、对比度很高
移位控制板等）。
三、工业CT系统的主要部件
德国NEFF公司高精度直线转动单元
三、工业CT系统的主要部件
数字伺服放大器、同步伺服电机
三、工业CT系统的主要部件
转台及平移系统
三、工业CT系统的主要部件
5．图像重建、分析系统 该部分硬件由系统主板、专用控制板、 阵列处理器、显示器、拷贝机等组成。 软件包括系统软件和应用软件。应用软 件应当完成三个功能：设置和校正CT重建 参数、控制扫描过程及实现CT数据同步采
的清晰图像。
二、工业CT基本原理
工业CT工作原理图
二、工业CT基本原理
CT与一般透视照相比较 ＣＴ图像不存在重叠与模糊，灵敏度比 透视高出一、两个数量级之多。
叶片陶瓷型芯腊模断层图
叶片透视图
CT的五种扫描方式
第一代扫描
旋转180o
源 探测器
平移 同步平移 图2
样品
平移
一代CT扫描
CT的五种方式扫描
４．机械扫描、运动系统
5．图像重建、分析系统
X光机CT整机图示
探测器 平移系统
转台
X光机
北京优联思特公司
三、工业CT系统的主要部件
１．源系统 伽玛射线源：常用60Co、137Cs。能量特定 但强度小，扫描时间长。
Ｘ光机射线源：包含Ｘ光管、高压电源、 高压控制系统、冷却系统。检测时间短、 图象质量高。 直线加速器：包含加速管、高压控制系统、 冷却系统等。适用于高密度、大工件的检 测。
集、完成图像重建。
工业CT图像重建运算方法 卷积滤波反投影法： μ (r,Φ )=∫oπ[P(x’,Q)*(x’)]dQ 离散形式为：
μ (r,Φ )=ΣP(Ka,Qi)δ (xcosQi+ysinQi-Ka)
任意像素的衰减系数:
P(xij,Qi)=δ kijPk+l+δ k+1ijPk
其中K－－射线束编号 δ kij δ k+1ij－－内插系数
工业CT中射线的能量从十至数百千伏
３、结构上的差异
工业CT中被测工件亦作扫描运动
４、检测范围的差异
一、工业CT与医用CT的比较
４、检测范围的差异 工业ＣＴ可完成： 1. 缺陷检测、定位与特性描述 2. 各部件相对位置的确定 3. 确定物体的密度梯度，评价均匀性 4. 定量分析 5. 动态在线检测 而医学ＣＴ仅能完成其中１．２．两项检测
第二代扫描
源
旋转 12o /次
探 测 器
样品 平 移 同
图3 二代扫描
步
平 移
CT的五种方式扫描
第三代扫描
源 旋转
旋转
探测器
样品 样品
图4 三代扫
放射源
固定环行 探测器
样品
图5 四代扫描
CT的五种扫描方式
第五代扫描
辐射源
管道
探测器
图6 钢管在线检测系统
三、工业CT系统的主要部件
工业CT技术广泛应用于以下领域
5、钢铁工业中产品的在线监控和质量检 测； ６、油钻探中对岩芯的评估，钻杆和管 道的探伤； ７、地质、考古中对样品的评估； ８、海关对违禁、走私物品的检查。
一、工业CT与医用CT的比较
１、技术指标侧重的差异
率 工业CT更强调空间分辨率、密度分辨
２、射线能量范围的差异
Ｐ－－投影线
重建图像原理示意图
由图可见通过像素中心的所有投影 线不一定正好落在像中心上，为了求取任意一 个像素的衰减系数，必须对投影线坐标进行插 值。
四、工业CT的评价参数
空间分辨率 指ＣＴ图像中能够辨别最小物体 的能力。以分辨黑白相间条形带的对数，即每 毫米线对数（ｌｐ／ｍｍ）表示。 影响该参数的因素有扫描像素数目大小、 机械系统精度、X射线管焦点大小或γ 源活性区 的大小、图像数据校正与图像重建算法等。
探测器准直孔的宽度、采样点间距、重建算法、
ICT-X01线对检测图像
上方是2.5LP/mm的图
四、工业CT的评价参数
密度分辨率 密度分辨率又称为系统灵 敏度，它表示能够区分开的密度差别程度。 利用图像的灰度去分辨被检测物的材质， 通常以密度变化的百分比（％）表示相互 变化的关系。 提高密度分辨率的方法主要是合理选择 源的能量，增加源的剂量，降低噪声。