226 MECHANIK NR 3/2011
Tomografia komputerowa CT w zastosowaniach przemysłowych
Cz. II. TOMOGRAFY I ICH PARAMETRY, PRZYKA
ADY ZASTOSOWAC

EUGENIUSZ RATAJCZYK*
Tomograf komputerowy MetrotomŁł jest wyposażony,
Przegląd tomografów różnych producentów z podaniem
jak każdy inny tomograf, w lampę rentgenowską, cyfrową
ich własności oraz parametrów technicznych i metrologi-
matrycę detektorów oraz układ mechaniczny pozwalający
cznych. Przykłady zastosowań w mechanice i elektronice.
na przemieszczanie mierzonego przedmiotu, składający
Obecnie na rynku europejskim oferowane są tomografy
się z obrotowego stołu pomiarowego i układu przesuw-
do zastosowań przemysłowych, już nie tylko w zakresie
nego. Podczas obrotu stołu z przedmiotem wykonywane
defektoskopii, ale także takie, które umożliwiają prze-
są zdjęcia rentgenowskie 2D, na podstawie których po-
prowadzanie pomiarów współrzędnościowych zarówno
wstaje przestrzenny model badanej części. Otrzymany po
części, jak i zespołów mechanicznych oraz zespołów
rekonstrukcji model może być użyty w defektoskopii do
elektronicznych [1].
oceny wymiarów badanej części, porównania z modelem
W części II artykułu przedstawione zostaną tomografy
CAD lub do utworzenia modelu 3D w zakresie tzw.
następujących producentów:
inżynierii odwrotnej (Reverse Engineering). Ze względu
MetrotomŁł produkcji firmy C. Zeiss [2],
na wymogi bezpieczeństwa całe urządzenie jest umiesz-
z serii XT H firmy Metris-Nikon [5],
czone w zamkniętej obudowie, zabezpieczającej otoczenie
Phoenixćłx-ray, systemy tomograficzne 2D, 3D firmy
przed promieniami rentgenowskimi. Oprócz ochrony przed
GE Measurement & Control Solutions [6],
szkodliwym promieniowaniem, obudowa urządzenia, wraz
system Y.CT firmy Yxlon International GmbH [7].
z odpowiednim układem klimatyzacji, zapewnia utrzymanie
W części III opisane zostaną tomografy firm:
stabilnej temperatury w przestrzeni pomiarowej w trakcie
Wenzel Volumetrik,
pomiaru. Zastosowanie dodatkowo układu tłumienia drgań
Werth Messtechnik systemy TomoScape i Tomo-
sprawia, że urządzenie może być zainstalowane praktycz-
Check,
nie w dowolnym miejscu zakładu produkcyjnego, uczelni,
Viscom Technology,
ośrodka badawczo-rozwojowego itp. [2, 3].
North Star Imaging, Inc,
Ważniejsze parametry techniczne tomografów Metro-
Saki Corporation.
tomŁł przedstawiono w tablicy.
W kolejnym artykule (cz. IV) zostaną opisane  w ujęciu
TABLICA. Ważniejsze parametry techniczne tomografów firmy C. Zeiss
skrótowym  oprogramowania oraz parametry tomogra-
MetrotomŁł 800 MetrotomŁł 1500
fów charakteryzujące ich dokładność, z podaniem ich
Lampa rtg, 130 kV/39 W 225 kV/225 W
metod wyznaczania.
Matryca detektorów, piksele 1900 � 1512 1024 � 1024
opcja
Tomografy produkcji firmy C. Zeiss
2048 � 2048
Zakres pomiarowy przedmiotu, mm " 125 � 150 " 300 � 350
Firma C. Zeiss [2] wytwarza dwa rodzaje tomografów
Zakres przemieszczania przedmiotu, mm 290 150
TC  modele 800 i 1500. Na rys.1 pokazano ogólny widok
Odległość od detektora, mm 800 150
tomografu MetrotomŁł.
Tomograf MetrotomŁł pozwala na uzyskanie dwuwy-
miarowych i trójwymiarowych obrazów mierzonych obiek-
tów. W przypadku obrazu trójwymiarowego można doko-
nać przekroju w dowolnym jego miejscu, dzięki czemu
uzyskuje się wymiary wewnętrzne niemożliwe do pomia-
rów konwencjonalnymi metodami. Mając trójwymiarowy
model, otrzymany za pomocą pomiaru tomograficznego,
Rys. 1. Ogólny widok tomografu MetrotomŁł firmy C.Zeiss
* Prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk  Wyższa Szkoła Ekologii
i Zarządzania w Warszawie, Wydział Zarządzania Rys. 2. Widok mierzonego przedmiotu w porównaniu z modelem CAD
MECHANIK NR 3/2011 227
system MetrotomŁł umożliwia jego porównanie z mode- Do celów inżynierii odwrotnej oferowany jest standar-
lem CAD. Dzięki temu można porównać te wymiary dowy pakiet oprogramowania o nazwie Dimension.
i przedstawić w postaci mapy odchyłek od wymiaru nomi- Tomograf wyznacza nie tylko wymiary zewnętrzne mie-
nalnego (rys. 2). rzonego przedmiotu, lecz również, poprzez penetracje
Oprócz pomiarów geometrycznych MetrotomŁł umoż- w głąb przedmiotu, wymiary wewnętrzne, w tym np.
liwia wykonywanie badań również w zakresie defekto- grubości ścianek przedmiotu.
skopii, w celu wykrycia nieciągłości i porowatości materia- Firma C. Zeiss stosuje niektóre z pakietów oprogramo-
łów metalowych (rys. 3). Umożliwia również przeprowa- wań VG Studio Max, przede wszystkim te, które obejmują
dzenie kontroli poprawności montażu różnego rodzaju badania z zakresu defektoskopii oraz  dodatkowo  ba-
elementów elektronicznych, plastikowych, złącz elektry- dania połączeń znajdujących się w obiekcie. Umożliwia to
cznych itp. ocenę jakości montażu zespołów mechanicznych i elek-
trycznych oraz jakości połączeń zespołów elektronicz-
nych.
Tomografy produkcji firmy Metris
Belgijska firma Metris, obecnie NIKON Metrology Solu-
tions [5], oferuje cztery rodzaje tomografów o symbolach
XTV 110, XTV 130, XTV 160 i XTV 160T przeznaczonych
w zasadzie do zastosowań w przemyśle elektronicznym.
Mają one lampy rtg o mniejszych mocach i napięciach
zawierających się w przedziale 100 � 160 kV. Firma ofe-
ruje również trzy rodzaje tomografów o symbolach
XT H225, XT H225/320LC i XT H450LC przeznaczonych
do zastosowań w przemyśle maszynowym, szczególnie
motoryzacyjnym.
Tomograf XT H225 (rys. 5) wyposażony jest w lampę
rtg o napięciu wynoszącym 225 kV. Rozmiar plamki
promieniowania wynosi 5 �m. Pozwala on na rozpo-
znawanie wad o wymiarach wynoszących nawet 1 �m
Rys. 3. Przykład przedmiotu z wykrytymi wadami materiału przedmiotów o masie do 10 kg i maksymalnych wymia-
Każdy tomograf jest wyposażony w odpowiednie opro-
gramowanie. W przypadku tomografów MetrotomŁł są to
oprogramowania: Calypso, Volume Graphics Studio Max
i Dimension (rys. 4).
Program Calypso, obsługujący również współrzędnoś-
ciowe maszyny pomiarowe firmy C. Zeiss, przeznaczony
jest do tradycyjnej metrologii wymiarów współrzędnoś-
ciowych; umożliwia również porównanie otrzymanych wy-
ników z modelem CAD. Po dokonaniu pomiarów genero-
wany jest raport pomiarowy, zawierający informacje o wy-
miarach i spełnianiu narzuconych wymagań. Calypso
daje również możliwość tworzenia planu pomiaru CNC,
tj. pomiaru automatycznego. Wyniki pomiaru przedsta-
wiane są w postaci kolorowych obszarów, którym od-
powiadają konkretne wartości liczbowe, co jest widoczne
na rys. 2 (prawa strona ekranu).
System MetrotomŁł umożliwia wykonywanie pomia-
rów części maszyn z dopuszczalnym błędem granicz-
nym określonym zależnością MPEE=[(4,5 � 9) + L/50] �m,
gdzie: L mierzony wymiar w mm. Rys. 5. Tomograf XT H225 firmy Metris-Nikon
rach 250 � 330 mm. Powiększenie
geometryczne wynosi 160 �, a tzw.
systemowe 400 �. Wymiary gaba-
rytowe tomografu to 2030 � 925 �
� 2000 mm.
Tomografy tej serii wyposażone
są w oprogramowanie VG Studio
Max z opcjami do wyznaczania wy-
miarów przedmiotu, w tym do wy-
znaczania cienkościennych elemen-
tów oraz do całego pakietu defekto-
Rys. 4. Pakiety oprogramowań tomografów MetrotomŁł
skopii.
228 MECHANIK NR 3/2011
wyposażony jest w lampę rtg o na-
pięciu 180 kV (15 W). Zakres po-
miarowy wynosi 6 � 63 . Możliwe jest
wykrywanie szczegółów o wymia-
rach nawet 0,5 �m. Tomograf jest
wyposażony w matryce detektorów
o rozmiarze 5 megapikseli.
Na rys. 8 przedstawiono przykłady
pomiarów obiektów wykonanych
z tworzywa sztucznego wzmocnio-
nego włóknem szklanym (rys. 8a)
o wymiarach włókien 10 �m.
Rys. 8b przedstawia kompozyt
z włóknem szklanym. Włókna za-
znaczone są kolorem niebieskim,
a matryca z żywicy kolorem po-
marańczowym. Jako ciemne wgłę-
bienia widoczne są obszary pus-
te. Tomograf może mierzyć i badać
elementy z metalu i z tworzyw, np.
koła zębate o niedużych rozmia-
rach.
Tomograf vTome x L300 (rys. 9)
ma zainstalowaną unipolarną mikro-
Rys. 6. Przykłady zastosowań tomografu X TH225
Na rys. 6 przedstawiono przykłady zastosowań.
Tomograf z serii XT H umożliwia wykonywanie pomia-
rów elementów odlewanych (rys. 6a), łopatek turbin
(rys. 6b), plastikowych elementów, w tym przypadku
plastikowych obudów (rys. 6c), a także przeprowadze-
nie oceny jakości montażu zespołów montażowych
(rys. 6d).
Tomografy produkcji firmy
Rys. 8. Przykłady zastosowań tomografu Nanotom do oceny przed-
miotów wykonanych z: a) tworzywa sztucznego wzmocnionego włók-
GE Measurement & Control Solutions
nem szklanym, b) kompozytów z włóknem szklanym
Ta niemiecka firma oferuje sześć rodzajów tomografów
ogniskową lampę o parametrach 300 kV/500 W przezna-
Phoenix-xray w opcji 2D z szeregiem odmian i pięć
czoną do silnie absorbujących obiektów. Maks. rozmiar
w opcji 3D [6].
voxela wynosi 2 �m (jest opcja 1 �m stosowna w zależno-
ści od wielkości próby). Maks. rozmiar mierzonego obiek-
tu wynosi 600 � 500 mm, a dopuszczalna masa 50 kg.
Tomograf może być wyposażony w liniowy detektor lub
matrycę detektorów z przeznaczeniem do kontroli 2D
oraz 3D. Jest on przeznaczony do zaawansowanych
badań powierzchni (opcja). Jest możliwa analiza warian-
cji, a dzięki zastosowaniu odpowiedniego oprogramowa-
nia  szybkie generowanie danych i rekonstrukcja trój-
wymiarowa.
Rys. 7. Tomograf o symbolu Nanotom z serii Phoenix-xray
Tomograf Nanotom (rys. 7) należy do najmniejszych
produkowanych przez tę firmę. Może on mierzyć przed-
mioty o masie do 2 kg; pozostałe tomografy z serii 3D 
o masie 10, 50 i 100 kg. Tomograf przedstawiony na rys. 7 Rys. 9. Tomograf o symbolu Tome x L 300 z serii Phoenix-xray