CT(コンピュータ断層撮影)は、被写体の内部構造を3Dで可視化し、欠陥や関心領域の正確な空間位置を表示することができます。

工業用CTが品質保証や研究開発にもたらすメリット

CT(コンピュータ断層検査)は、品質保証や品質管理において最も重要かつ強力な非破壊検査手法の1つです。Comet Yxlon のCT検査システムは、エレクトロニクス、自動車、航空宇宙産業などのメーカーや科学者が、製品の品質を最大限に高め、不良品やリコールの低減、廃棄物の削減、ダウンタイムの低減など、効率的な生産工程を追求するために使用されています。

工業用CTはどのように3Dデータを作成するのですか?

検査対象物の3D画像を生成するために、工業用CTスキャナシステムは、まず、異なる回転角度の一連の2DのX線画像、いわゆる投影画像を作成します。この2次元画像をキャプチャすると、逆投影アルゴリズムなどを用いて再構成を開始することができます。各列のピクセルに対して、3Dオブジェクトの仮想スライスであるトモグラムが作成されます。これらの断層画像は、ソフトウェアによって結合され、対象物の最終的な3Dデータが作成されます。


グレーの濃淡は素材の密度の違いに対応するため、傷や凹凸を高い精度で空間的に特定することができます。産業用CTでは、画像の大きさを表現する際に、ピクセルに相当する3Dのボクセル(ボリュームピクセル)を用います。

CT image of a cast part, an air tank, with void analysis

工業用CT: 幅広いアプリケーションに対応

空隙や介在物の識別

鋳造欠陥、溶接欠陥、ポロシティ、クラック、介在物、ボイドなど、3D検査では、CT(コンピュータ断層検査)が不規則な形状を正確な位置と形状で確実に可視化します。Comet Yxlonでは、極小のマイクロチップから航空機や自動車のエンジンブロックまで、ほぼすべてのサイズの対象物に対応するさまざまなCT検査システムを提供しています。

AMなどの構造解析

CT では、コアサンプルのような地質試料から、道路や橋に使用される建設資材、積層造形品に至るまで、さまざまな物体の内部を観察することができます。積層造形(AM)では、多孔質、ボール、過度の表面粗さ、微細構造の問題など、粉末床溶融時に発生する典型的な欠陥をCTスキャンで検出することができます。

複合材料の解析

繊維の配向(例:炭素繊維)は、製品の特性に大きく影響するため、複合材料の解析には欠かせない要素です。CT では、空間上のあらゆる角度に特定の色を割り当てるソフトウェアを使用して、部品の繊維の配向を視覚化することができます。主な位置のずれは、識別しやすい色で強調することができます。

計測機器

計測分野では、CTスキャンとCADモデルのマッチングや、2つのCTスキャンの比較など、外面や内面の比較に3Dスキャンが広く利用されています。また、工業用CTでは、射出成形プラスチック部品用の多数個取り金型の各キャビティに関するコンプライアンスレポートの作成など、内部構造の寸法調査も可能です。

組立解析

工業用 CT は、組立品の機械的な形状やはめ合いの確認、ガスケットや発熱体などの製品内の部品の可視化などに使用できます。電子部品やプリント基板(PCB)の欠陥解析では、ブローホールの体積や、はんだボール不良のパッド表面の構造などをCTで詳細に解析することができます。また、半導体パッケージの検査などでは、筐体内の数ミクロンの構造物の解析に役立ちます。

CT検査装置の構成要素

工業用CT装置は、X線源、X線検出器、マニピュレーター、画像処理ソフトウェアが最も重要な構成要素です。

Comet Yxlon Microfocus X-ray tube Y.FXT 190.61
The turn table is part of the manipulator

X線源またはX線管

焦点の大きさによって、ミニフォーカス、メソフォーカス、マイクロフォーカス、ナノフォーカスと呼ばれています。現在、CT装置には主に2種類のX線源が使用されています。ミニフォーカス管はマイクロフォーカス管よりも高出力で、約20keVから約600keVの電位差があります。マイクロCT用のマイクロフォーカス管は、約20keVから約300keVのポテンシャルエネルギーで利用可能です。被写体の内部をどれだけ鮮明に見ることができるかは、焦点距離によって決まります。X線管のエネルギーが高いほど、より高密度でより大きな対象物を透過することができます。

ディテクタ

最近のCT装置は、コーンビームCTではフラットパネルデジタルディテクタアレイ(DDA)、ファンビームCTではラインディテクタアレイ(LDA)を搭載しているのが一般的です。これらの検出器は、いずれも感度、解像度、ビット深度が非常に高く、コントラストに優れた鮮明な画像を得ることができます。LDAは特に、高エネルギーX線で検査された厚肉部品の高品質ファンビームCTスキャンに適しています。

共創によるイノベーション:CTScan3

Comet Yxlonの技術革新の原動力は、お客様との密接な交流と市場の発展に対する鋭い眼差しです。一例を挙げれば、高密度材料を検査する高エネルギーアプリケーションで発生する散乱X線の影響を受けないスキャン結果が必要であるとのニーズから、Comet Yxlonは、解像度、コントラスト、安定性などの画質の点で他の追随を許さないラインデテクタアレイ(LDA)、CTScan 3を開発しました。

マニュピレータ

マニピュレータは、X線源と検出器が様々な視野角で複数の画像を撮影できるように、検査対象物の位置決めと回転を行う。用途に応じて、鉄製フレームをベースにしたCT装置もあれば、鉄に比べて温度安定性が高く、機械的な位置合わせが簡単な御影石をベースにしたマニピュレータもあります。

ソフトウェア: Geminy

Geminyは、すべてのワークフローに対応するComet Yxlonのシングルユーザーインターフェイスです。ウィザードとプリセットを使用して、検査プロセスをガイドし、強力なCT技術で画質と速度を最適化します。

CTスキャンの基本的な技術とは?

CTにはファンビームCTとコーンビームCTがあり、ヘリカルスキャンCTやラミノグラフィなど、多様な走査軌道で画像を取得することができます。

コーンビームCT

コーンビームCTでは、放射された円錐形のX線ビームがフラットパネルのデジタル検出器アレイ(DDA)で検出されます。コーンビームCTシステムは、低密度から中密度、または中型(直径約600mm以下)の部品に適しており、最適なCTデータ品質を実現します。一般的なデータセットを15分以内に提供することができます。ハーフビームスキャン、ディテクターシフト、垂直・水平スキャンエクステンションなどの技術により、視野(FOV)を拡大することができます。

Cone-beam CT with flat-panel digital detector array (DDA)
Cone-beam CT with 'field-of-view extension' (Detector shift)

ヘリカル CT

ヘリカルCTでは、試料は線源に対してらせん状の軌道を描き、フラットパネル検出器はコーンビームの透過放射を取得します。ヘリカルCTスキャンは、アーチファクトの少ない背の高いサンプルの高品質なデータセットをより迅速に得ることができます。

Helical CT scan where the part rotates and tube and detector move vertically
Helical CT scan where the part describes a spiral movement

コンピュータ・ラミノグラフィー

CL(Computed Laminography)は、X線管の近くでマイクロチップのような非常に平らな部品を最高倍率で検査する場合や、航空機のドアのような大きな平らな部品を検査する場合に有効で、検査対象をその軸の周りに完全に回転させる必要がないのが特徴です。CLでは、X線管と検出器が検査対象物の両側を移動することで、異なる角度から検査対象物を透過させることができます。撮影された画像は、1枚または複数枚のスライスに加工されます。

Cone-beam laminography scan of an aircraft door

ファンビーム CT

従来のファンビームCTは、扇形のX線ビームをラインデテクターアレイ(LDA)で検出します。ファンビームCTシステムは、スキャン対象物を回転させて1枚の断面スライスを作成し、スライスを垂直方向にスティッチングまたはスタッキングすることで3Dボリュームを作成します。ファンビームCTシステムは、非常に大きく高密度の部品や、高エネルギーアプリケーション(320 kV以上)に最適です。

Fan-beam CT with line detector array (LDA) - inspection part rotates
Fan-beam CT with line detector array (LDA) - inspection part moves vertically

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