326

MECHANIK NR 4/2011

* Prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk – Wyższa Szkoła Ekologii

i Zarządzania w Warszawie, Wydział Zarządzania

Rys. 1. Tomograf exaCT firmy WENZEL Volumetric w dwóch opcjach
konfiguracji wymiarowej

Rys. 2. Tomograf komputerowy CT TomoScope HV Compact firmy
WERTH Messtechnik

Tomografia komputerowa CT

w zastosowaniach przemysłowych

Cz. III. TOMOGRAFY I ICH PARAMETRY, PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ

EUGENIUSZ RATAJCZYK *

Przegląd tomografów różnych producentów z podaniem
ich własności oraz parametrów technicznych i metrologi-
cznych. Przykłady zastosowań w mechanice i elektronice.

Obecnie na rynku europejskim oferowane są tomografy

do zastosowań przemysłowych, już nie tylko w zakresie
defektoskopii, jak również takie, które umożliwiają prze-
prowadzanie pomiarów współrzędnościowych zarówno
części, jak i zespołów mechanicznych oraz zespołów
elektronicznych. Tomografy różnych producentów opisa-
no w cz. II artykułu [1].

W cz. III przedstawione zostaną kolejne tomografy

następujących producentów:

tomografy firmy Wenzel Volumetrik [2],

systemy TomoScape i TomoCheck firmy Werth Mess-

technik [3],

tomografy firmy Viscom Technology [4],

tomografy firmy North Star Imaging Inc [5],

tomografy firmy Saki Corporation [6].

W cz. IV zostaną opisane – w ujęciu skrótowym – opro-

gramowania oraz parametry tomografów charakteryzują-
ce ich dokładność, z podaniem metod ich wyznaczania.

Tomografy firmy WENZEL Volumetrik

Niemiecka firma WENZEL Volumetrik [2] oferuje przemy-

słowy tomograf komputerowy o nazwie exaCT (rys. 1), który
przeznaczony jest do przeprowadzania badań nieniszczą-
cych, inżynierii odwrotnej oraz badania zewnętrznych i we-
wnętrznych struktur przedmiotów. Tomograf komputerowy
exaCT jest oferowany razem z biurkiem pomiarowym, ułat-
wiającym pomiar i dostęp do tomografu. Całość charak-
teryzuje się kompaktową budową i razem z biurkiem zaj-
muje powierzchnię 2300

×

1290

×

1460 mm. Natomiast sa-

ma stacja pomiarowa ma wymiary 1500

×

1100

×

1670 mm.

W zależności od kombinacji rodzajów zamontowanych lamp
rentgenowskich oraz detektorów wyróżnia się cztery warian-
ty dokładności urządzenia, co pozwala na dostosowanie
tomografu komputerowego do indywidualnych wymagań
klientów.

Tomograf exaCT znajduje – zdaniem producenta – za-

stosowanie w: systemach zapewnienia jakości, rozwoju,
prototypowania, pierwszych próbach produkcji wyrobów,
montażu itp. Przeznaczony jest dla użytkowników prze-
mysłowych zajmujących się budową maszyn, produkcją
samolotów i samochodów, służy w odlewnictwie, prze-
twórstwie metali i tworzyw sztucznych, wytwarzaniu form
i narzędzi, do badania ceramiki, materiałów kompozyto-
wych, a nawet drewna i materiałów budowlanych (gips,
żywica itp.). Przewidziany jest do stosowania w elektro-
technice i elektronice, a nawet w medycynie. Może być
zastosowany w ośrodkach prowadzących badania nauko-
we oraz w ośrodkach świadczących usługi pomiarowe.

Tomograf exaCT wyposażony jest w lampę rtg o napię-

ciu 225 kV. Można nim wykonywać pomiary przedmiotów
o maksymalnej średnicy 250 mm i wysokości 300 mm.

Producent kładzie duży nacisk na wydajność i użytecz-

ność systemu. Optymalne wykorzystanie potencjału to-
mografów komputerowych możliwe jest dzięki oprogra-
mowaniu Metrosoft QUARTIS do standardowej geometrii
wymiarów i defektoskopii oraz oprogramowaniu Point-
Master w zakresie inżynierii odwrotnej i analizy modeli
CAD. Może być także dostarczone dodatkowe oprog-
ramowanie VG Studio MAX, stosowane przez wielu wy-
twórców tomografów.

Tomografy firmy WERTH Messtechnik

Niemiecka firma WERTH Messtechnik [3] oferuje cztery

rodzaje tomografów CT: TomoScope 200, TomoCheck 200,
TomoScope HV Compact (rys. 2) i TomoScope HV 500.

MECHANIK NR 4/2011

327

TABLICA. Podstawowe parametry technologiczne tomografów firmy Viscom

Rys. 3. Fragment tomografu z widoczną konstrukcją układu do po-
miarów współrzędnościowych

Rys. 4. Tomograf CT
serii X8011 firmy Vis-
com

Rys. 5. Tomograf CT
serii X8060 firmy Vis-
com

Rys. 6. Przykłady elektronicznych zespołów badanych na tomogra-
fach serii X8011 firmy Viscom

Tomografy firmy Werth stanowią połączenie współrzę-

dnościowych maszyn pomiarowych do wyznaczania war-
tości wymiarów w zakresie XYZ oraz tomografu działają-
cego głównie w zakresie defektoskopii. Na rys. 3 poka-
zano fragment konstrukcji współrzędnościowej – pinolę
z głowicą pomiarową (zwykle jest nią głowica TP200 firmy
Renishaw) działającą stykowo.

Przedstawiony na rys. 2 tomograf ma zakres pomia-

rowy X = 300 mm, Y = 300 mm dla stykowych pomiarów
współrzędnościowych, a dla pomiarów tomograficznych
L = 165 mm,

∅

150 mm z opcją L = 350 mm,

∅

350 mm.

Pomiary współrzędnościowe wykonywane są na pozio-
mie dopuszczalnego błędu granicznego wynoszącego
E

3

= MPE

E

= (4,5 + L/75)

µ

m, gdzie L – długość w mm.

Podany poziom błędu jest zachowany w przypadkach,
gdy temperatura jest utrzymana w granicach 20

±

2

°

C.

Masa mierzonego przedmiotu nie powinna przekraczać
40 kg, chociaż występuje opcja umożliwiająca mierzenie
przedmiotów o masie do 75 kg. W tomografie zainstalo-
wano lampę o maksymalnym napięciu wynoszącym
225 kV i mocy 30 W.

Najmniejszy z tomografów TomoScope 200 ma zakres

pomiarowy do pomiarów współrzędnościowych wynoszą-
cy 200

×

100

×

200 mm, a dla pomiarów tomograficznych

L = 200 mm,

∅

90 mm. Mogą być nim mierzone przed-

mioty o masie do 2 kg. Zamontowana lampa może osią-
gać maksymalne napięcie 130 kV. Tomograf ma masę
2,5 t.

Tomografy TomoScope 200 oraz TomoCheck 200 mo-

gą mierzyć przedmioty wykonane z tworzyw sztucznych,
lekkich metali oraz elementy z grafitu. Natomiast to-
mografy serii TomoScope HV Compact i TomoScope
HV 500 przeznaczone są do pomiarów komponentów
wysokiej gęstości, takich jak: stal, aluminium, tytan, elas-
tometry itp. Firma Werth stosuje oprogramowanie o na-
zwie WinWerth pracujące pod systemem operacyjnym
Windows XP.

Tomografy firmy VISCOM Technology

Niemiecka firma VISCOM [4] oferuje dwie serie tomo-

grafów komputerowych. Pierwsza – o symbolu X8011 obej-
muje trzy konfiguracje tomografów różniących się głównie
parametrami lampy rtg. Tomograf X8011-12 (rys. 4) jest
wyposażony w lampę o napięciu w zakresie 10

÷

120 kV.

Następne modele tej serii mają następujące lampy: model
X011-16 10

÷

160 kV, model X8011-20 10

÷

200 kV.

Druga seria o symbolu X8060 (rys. 5) składa się z czte-

rech rodzajów tomografów również różniących się napię-
ciem anodowym lamp. Wartości napięć dla poszczegól-
nych modeli zawierają się w następujących przedziałach:
10

÷

160 kV, 10

÷

200 kV, 10

÷

225 kV i 10

÷

250 kV.

Pozostałe parametry są takie same dla poszczegól-

nych serii tomografów komputerowych, których zestawie-
nie przedstawione jest w tablicy.

Tomografy serii X8011 służą do badań przedmiotów

o stosunkowo małych wymiarach, głównie jednak do

328

MECHANIK NR 4/2011

Rys. 7. Wyniki pomiaru wirnika turbiny tomografem serii X8060 firmy Viscom

Rys. 8. Tomograf komputerowy X50-CT z serii X-view



Rys. 9. Przykłady pomiaru elementów za pomocą tomografu X50-CT

Rys. 10. Tomograf komputerowy CT o symbolu IMAGIX

Rys. 11. Element, którego wyniki pomiarów przedstawiono na rys. 12

badania różnego rodzaju zespołów i komponentów elek-
tronicznych, np. do oceny jakości połączeń (rys. 6), do
wykrywania nadmiaru lutu i wtrąceń innych materiałów.

Natomiast tomografy serii X8060 przeznaczone są do

pomiarów i badań części maszyn (rys. 7).

Górne zdjęcia na rys. 7 przedstawiają model 3D mie-

rzonego wirnika oraz uzyskany z pomiaru model, dwa
dolne ilustrują wykryte wady wirnika – z lewej strony
pokazane są nieciągłości uzyskane z modelu 3D, a z pra-
wej – widoczne są rezultaty pomiaru 2D – pęknięcie
elementu.

Podstawowym oprogramowaniem tomografów firmy

Viscom jest ViscomXMC bazujący na oprogramowaniu
systemowym Windows. Natomiast komunikacja pomię-
dzy urządzeniem a systemem realizowana jest poprzez
system Ethernet.

Tomografy firmy North Star Imaging Inc.

Amerykańska firma North Star Imaging Inc. [5] oferuje

tomografy komputerowe zarówno stacjonarne, jak i prze-
znaczone do zastosowań w liniach kontrolnych. Wy-
twarza tomografy do różnych zastosowań i tym samym
o różnej mocy lamp rtg i różnych zakresach pomiaro-
wych: od najmniejszych – tomograf o symbolu IMAGIX,
do największych – typu suwnicowego – np. o symbolu
X 8000.

Podstawową grupę stanowią tomografy serii X-view;

w jej skład wchodzą tomografy o symbolach X50-CT,
X500-CT, X-5000 i ImagiX-CT.

Tomograf X50-CT (rys.8) przeznaczony jest do pomia-

rów przedmiotów o wymiarach do 300 mm i masie do
30 kg, takich jak: elementy medyczne, elementy i zespoły
elektroniczne, komponenty przemysłu lotniczego itp. Mo-
gą być badane elementy wykonane ze stali, w tym ele-
menty odlewane, ale i konstrukcyjne.

Tomograf X50-CT jest wyposażony w lampę o napięciu

10

÷

225 kV. Maksymalne geometryczne powiększenie

wynosi 4000

×

. Ogólna maksymalna rozdzielczość jest

lepsza niż 1

µ

m.

Na rys. 9 przestawiono przykłady wyników pomiaru

urządzenia medycznego oraz komponentu lotniczego.

Na rys. 10 przedstawiono kolejny tomograf o symbolu

IMAGIX. Jest on przeznaczony do badania małych przed-
miotów o wymiarach 0,5

÷

150 mm i masie do 4,5 kg.

Panel detektorów ma wymiary 20

×

20 cm. Rozmiar pik-

seli wynosi 50

µ

m. Maksymalna rozdzielczość – 5

µ

m.

Zastosowana lampa ma napięcie 10

÷

150 kV.

System tomografu IMAGIX dokonuje rekonstrukcji 3D

badanego elementu oraz – dzięki zastosowaniu odpo-
wiedniego oprogramowania – daje możliwość, oprócz
wykrywania wad w materiale badanego obiektu, również
dokonania przekształceń na potrzeby inżynierii odwrotnej
oraz porównania otrzymanych wyników z modelem CAD.

Tomograf o symbolu CXMM realizuje pomiary współrzęd-

nościowe 3D, inżynierię odwrotną, porównania z modelem
CAD itp. Tomograf ten – z lampą o napięciu 100

÷

450 kV –

ma szerokie możliwości penetracji w głąb materiału, a sys-
tem komputerowy pozwala na uzyskanie wszystkich opcji
przekształceń i analizę wyników. Na rys. 12 podano przy-
kłady pokazujące możliwości tego tomografu odnoszące się
do przedmiotu pokazanego na rys. 11.